适用于移动通信网络传输中的前景分割方法技术

本发明专利技术提出了一种适用于移动通信网络传输中的前景分割方法，属于图像处理和通信网络传输领域；预存五张拍摄时间间隔与运行时图像采集间隔一致的背景模板，在粗检出目标的情况下使用前四张背景再次进行精检；计算监测图像与背景图像间的差异区域面积判断是否有目标进入，不存在目标时无需传输该幅图像，存在目标时分割出目标区域，并仅传输目标区域；服务器将接收到的目标区域融合在预存的背景图像中进行视频播放或图像展示；拍照模式下为避免经过行人被判为障碍物，根据场景长度、人步行速度和监控拍照频率，设定当第三次提取出目标时方传输至服务器；每次采集分割周期结束后及时进行背景更替，使用缓慢过渡的方式克服光线等环境变化造成的干扰。

【技术实现步骤摘要】
适用于移动通信网络传输中的前景分割方法
本专利技术涉及一种前景分割方法，属于图像处理和移动通信网络传输领域，尤其是一种适用于移动通信网络传输中的前景分割方法。
技术介绍
现代都市中，视频监控普及到人们生活的方方面面，电梯、消防通道、车库等场景随处可见其身影，传统的监控设施都使用有线方式传输信息，而随着3G、4G网络的广泛应用，以3G等移动通信技术传输监控视频将成为未来的一大趋势。然而视频监控产生的数据量巨大，若用于3G传输中，需要占据极大的带宽，消耗大量流量，且对3G信号的稳定度有一定要求。为了降低数据量，传统的方法主要是以MPEG和H26X等标准对视频进行压缩。但两种方案的效果都不尽如人意，究其原因，是由于无线信道的带宽有限，且本身具有误码随机性。因此，本专利技术绕开压缩视频这条道路，引入前景分割方法来降低监控视频或图像的数据量。前景分割是指在图像序列中将目标区域从背景图像中分割出来，作为整个视频监控系统的底层，前景分割是后续各种高级应用的基础，已经成为这一领域的研究热点。目前经典的前景分割算法包括背景差法、帧差法和光流法三类，从电梯轿厢和消防通道应用场景的角度来看，背景差法比起光流法来说计算简单，更适合嵌入式终端应用，且不存在帧差法中由于目标的运动而检测出比实际目标面积更大的区域，是较为适合的前景分割算法。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种适用于移动通信网络传输中的前景分割方法。本专利技术公开一种适用于移动通信网络传输中的前景分割方法，其关键在于，包括如下步骤：步骤1，在应用场景中部署监测设备，所述监测设备预存储N张空背景图，用于匹配精确检查，N为正整数；步骤2，视频模式下，所述监测设备对目标场景进行拍摄获取视频，利用迭代法建立背景图像模型；步骤3，在监测设备的当前背景中，将待分割的图像与背景图像进行亮度均衡；步骤4，将待分割图像与背景图像作灰度差，对灰度差值图像计算连通域，消除阴影，初步判断是否存在目标；步骤5，精检判断目标是否真实存在，提取目标区域，判断是否需要传输目标区域；步骤6，将存在的目标通过通信网络传输到接收设备，所述接收设备接收到目标区域图像后，存储目标图像，进行示警，并将目标图像与预存的背景图像进行融合展示；步骤7，采集周期结束后，自动更替背景图像。上述技术方案的有益效果为：预存N张拍摄时间间隔与运行时图像采集间隔一致的背景模板，在粗检出目标的情况下使用前四张背景模板再次进行精检，可以有效降低对目标的误判率。考虑嵌入式终端性能有限，且目的着重于障碍物检测及提取的应用场景，提出以拍照模式获取图像的方式，设定合适的拍照频率便能在可容忍的时间延迟下检测到障碍物。此种方式显著减少了后期分割的次数，极大地节约了系统开销，适用于处理能力和存储容量有限的终端。用背景差值图像的最大连通域面积大小来反映监控图像与背景图像的差异度，以此判断是否有目标进入监测领域，没有目标进入时可不传输该幅图像，有目标进入时则将其提取并仅传输目标区域。由此大大节省了待传输的数据量，对于移动通讯传输环境来说节约了带宽和流量费用，也可减少移动通讯信号不稳定时的传输压力。所述的适用于移动通信网络传输中的前景分割方法，优选的，所述步骤1包括：预存N张不同时刻拍摄的空背景图像，空背景图像采集的时间间隔与监测设备实际运行时的采集间隔一致，在视频模式下则为视频片段截取的时间间隔。上述技术方案的有益效果为：预存N张拍摄时间间隔与运行时图像采集间隔一致的背景模板，在粗检出目标的情况下使用前四张背景模板再次进行精检，可以有效降低对目标的误判率。所述的适用于移动通信网络传输中的前景分割方法，优选的，所述步骤2包括：步骤2-1，在拍摄过程中，每隔固定的时间间隔截取一段视频，以便后期对帧图像进行分割；步骤2-2，将预存的N张空背景图都与截取视频片段的每一帧依次进行迭代，迭代系数0＜γ＜1，建立起新的背景模型。上述技术方案的有益效果为：通过迭代法建立背景模型之后，能够降低背景模型信噪比，以此消除光线和噪声干扰引起的细微差异，使得作背景差时提取出更为精准的目标区域。所述的适用于移动通信网络传输中的前景分割方法，优选的，所述步骤3包括：步骤3-1，将待分割图像与背景模板进行亮度均衡，以提升前景分割的正确率；步骤3-2，将待分割图像与背景图像都转化到HSV模型下，待分割图像各像素亮度值为VF，背景图像各像素亮度值为VB，求待分割图像亮度平均值为averVF，背景图像亮度平均值为averVB，然后调整待分割图像各像素亮度值VF为(averVF/averVB)*VB。上述技术方案的有益效果为：通过上述方法进行亮度均衡操作。所述的适用于移动通信网络传输中的前景分割方法，优选的，所述步骤4包括：步骤4-1，将待分割图像的RGB图定义为rgbF和背景图像的RGB图定义为rgbB，分别转化为待分割图像灰度图grayF和背景图像灰度图grayB，将grayF和grayB作差得差值图像diff，对diff进行归一化，并根据系统时间白天或夜晚，取不同的阈值进行二值化，对得到的二值图像diff进行排查，消除阴影；步骤4-2，根据diff中标示的差值区域位置，在待分割图像的RGB图rgbF中对连通域的每个像素点进行排查，每个像素点的R、G、B初始值分别设为rF、gF、bF，该点经调整后的R、G、B值分别设为rNormF、gNormF、bNormF，该点三通道累加值为sumF＝rF+gF+bF，调整方式为rNormF＝rF/sumF，gNormF＝gF/sumF，bNormF＝bF/sumF；步骤4-3，对背景图像的RGB图rgbB调整得背景图像各像素点三基色R、G、B调整后的值rNormB、gNormB、bNormB，三个通道的单通道差值分别为rNormF-rNormB、gNormF-gNormB、bNormF-bNormB，累加各通道差值得总差值Minus，再计算各通道差值的平方和Sigma，当单通道差值、总差值Minus和差值平方和Sigma均在阈值范围内，则该点为阴影而非真实目标区域，进行剔除；步骤4-4，阴影点剔除完毕后，剩余的差值区域便是可能的目标区域，对差值图像进行连通域分析，计算出diff中每个连通域的面积和坐标，若有面积大于面积阈值的连通域，则视为该幅待分割图像中出现目标，须进行精检进一步确定检测结果是否正确；反之则说明没有目标进入，无需传输该幅图像，所述面积阈值根据图像尺寸和场景下可能出现的目标类型而定，通常为全图面积的1/20。上述技术方案的有益效果为：服务器接收到目标区域后，根据其坐标信息将目标图像融合到服务器预存的背景图像中，在电梯应用场景下能以极低的数据传输量代价来维持监控视频播放的连续性，在消防通道应用场景下可在存储障碍物的同时直观展示当前障碍物在场景中所处的位置。所述的适用于移动通信网络传输中的前景分割方法，优选的，所述步骤4包括：采用八连通方式，每个像素点的R、G、B中，即以所述R、G、B像素点为原点，八个方向均连通方算作连通域。上述技术方案的有益效果为：阴影点剔除完毕后，剩余的差值区域便是可能的目标区域，对差值图像进行连通域分析。所述的适用于移动通信网络传输中的前景分割方法，优选的，所述步骤4包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于移动通信网络传输中的前景分割方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，在应用场景中部署监测设备，所述监测设备预存储N张空背景图，用于匹配精确检查，N为正整数；步骤2，视频模式下，所述监测设备对目标场景进行拍摄获取视频，利用迭代法建立背景图像模型；步骤3，在监测设备的当前背景中，将待分割的图像与背景图像进行亮度均衡；步骤4，将待分割图像与背景图像作灰度差，对灰度差值图像计算连通域，消除阴影，初步判断是否存在目标；步骤5，精检判断目标是否真实存在，提取目标区域，判断是否需要传输目标区域；步骤6，将存在的目标通过通信网络传输到接收设备，所述接收设备接收到目标区域图像后，存储目标图像，进行示警，并将目标图像与预存的背景图像进行融合展示；步骤7，采集周期结束后，自动更替背景图像。

【技术特征摘要】
1.一种适用于移动通信网络传输中的前景分割方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，在应用场景中部署监测设备，所述监测设备预存储N张空背景图，用于匹配精确检查，N为正整数；步骤2，视频模式下，所述监测设备对目标场景进行拍摄获取视频，利用迭代法建立背景图像模型；步骤3，在监测设备的当前背景中，将待分割的图像与背景图像进行亮度均衡；步骤4，将待分割图像与背景图像作灰度差，对灰度差值图像计算连通域，消除阴影，初步判断是否存在目标；步骤5，精检判断目标是否真实存在，提取目标区域，判断是否需要传输目标区域；步骤6，将存在的目标通过通信网络传输到接收设备，所述接收设备接收到目标区域图像后，存储目标图像，进行示警，并将目标图像与预存的背景图像进行融合展示；所述步骤6包括步骤6-1至步骤6-3：步骤6-1，目标区域经移动通信网络传输到服务器，与预存的背景图像进行融合；步骤6-2，当采用方框式提取时，根据方框的起始坐标，在背景图像的相应位置上替换掉与其同样面积的区域，得到融合后的图像；而当采用目标式提取时，遍历目标区域，为0的像素点使用预存背景值，非0的点使用目标区域值；步骤6-3，在电梯轿厢应用场景中为实时监控，持续播放融合后的视频；在消防通道应用场景中为障碍物检测，在显示融合后的图像之余需存储目标图像并示警；步骤7，采集周期结束后，自动更替背景图像。2.根据权利要求1所述的适用于移动通信网络传输中的前景分割方法，其特征在于，所述步骤1包括：预存N张不同时刻拍摄的空背景图像，空背景图像采集的时间间隔与监测设备实际运行时的采集间隔一致，在视频模式下则为视频片段截取的时间间隔。3.根据权利要求1所述的适用于移动通信网络传输中的前景分割方法，其特征在于，所述步骤2包括：步骤2-1，在拍摄过程中，每隔固定的时间间隔截取一段视频，以便后期对帧图像进行分割；步骤2-2，将预存的N张空背景图都与截取视频片段的每一帧依次进行迭代，迭代系数0＜γ＜1，建立起新的背景模型。4.根据权利要求1所述的适用于移动通信网络传输中的前景分割方法，其特征在于，所述步骤3包括：步骤3-1，将待分割图像与背景模板进行亮度均衡，以提升前景分割的正确率；步骤3-2，将待分割图像与背景图像都转化到HSV模型下，待分割图像各像素亮度值为VF，背景图像各像素亮度值为VB，求待分割图像亮度平均值为averVF，背景图像亮度平均值为averVB，然后调整待分割图像各像素亮度值VF为(averVF/averVB)*VB。5.根据权利要求1所述的适用于移动通信网络传输中的前景分割方法，其特征在于，所述步骤4包括：步骤4-1，将待分割图像的RGB图定义为rgbF和背景图像的RGB图定义为rgbB，分别转化为待分割图像灰度图grayF和背景图像灰度图grayB，将grayF和grayB作差得差值图像，对差值图像进行归一化，并根据系统时间白天或夜晚，取不同的二值化阈值对差值图像进行二值化，对得到的二值图像diff进行排查，消除阴影；步骤4-2，根据二值图像diff中标示的差值区域位置，在待分割图像的RGB图rgbF中对连通域的每个像素点进行排查，每个像素点的R、G、B初始值分别设为rF、gF、bF，该点经...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐朝伟，赵斯曼，陈瀚，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆;85