一种基于相位相关的场景偏移检测方法和系统技术方案

一种基于相位相关的场景偏移检测方法，包括：1)正常运行的监控摄像头中获取一张图片，令其为基准图像g(x,y)，并对其进行傅里叶变换得到G(u,v)，保存结果；2)在一定间隔时间后，再次获取监控摄像头中待测图片f(x,y)，同样也进行傅里叶变化得到F(u,v)，并给出与基准图像对应关系；3)根据基准图像与待测图像在频域中的对应关系，计算两幅图之间的交叉功率谱P(u,v)；4)对两幅图像的交叉功率谱P(u,v)进行傅里叶逆变换得到相位相关函数p(x,y)，对其进行求解即可得到基准图像g(x,y)与待测图片f(x,y)的偏移程度(Δx,Δy)；5)将偏移程度与设定阈值比较，若超过阈值则进行告警，反正则跳转至步骤S2。本发明专利技术还提供了一种基于相位相关的场景偏移检测系统。景偏移检测系统。景偏移检测系统。

【技术实现步骤摘要】
一种基于相位相关的场景偏移检测方法和系统


[0001]本专利技术涉及图像处理领域，具体是一种基于相位相关的场景偏移检测方法 和系统。

技术介绍

[0002]视频监控系统被广泛应用于城市安全、智慧交通、智慧环保、边界安保等各 个领域中。而监控系统想要发挥应有的作用，首先得保证其监控的场景是正确 的，而当监控镜头由于外力等作用，导致拍摄角度发生变化，从而使监控场景 发生偏移时，系统需要及时发现异常并告警，提醒维护人员及时进行相应的维 护。
[0003]场景偏移的检测方法主要有三大类：像素差分法，直方图匹配法，图像特征 点匹配法。但对于像素差分法，直方图匹配法而言，其对于光照的变化十分敏 感，且无法准确的给出场景偏移的偏移坐标量；而对于图像特征点匹配法，虽 然其在一定程度上能克服光照变化造成的影响，但其存在对于纹理较为干净的 监控场景无法进行有效监测，同时当图像中存在较多运动物体的场景下，由于 图像特征点变化较为剧烈，也无法进行有效的监测，概括而言，图像特征点匹 配算法对图像内容较为依赖，从而在一定程度上降低了其适用的广泛性。
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于相位相关的场景偏移检测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：从正常运行的监控摄像头中获取一张图片，令其为基准图像g(x,y)，并对其进行傅里叶变换得到G(u,v)，并将结果保存；S2：在一定间隔时间后，再次获取监控摄像头中待测图片f(x,y)，同样也进行傅里叶变化得到F(u,v)，并给出与基准图像对应关系；S3：根据基准图像与待测图像在频域中的对应关系，计算两幅图之间的交叉功率谱P(u,v)；S4：对两幅图像的交叉功率谱P(u,v)进行傅里叶逆变换得到相位相关函数p(x,y)，对其进行求解即可得到基准图像g(x,y)与待测图片f(x,y)的偏移程度(
△
x,
△
y)；S5：将偏移程度与设定阈值比较，若超过阈值则进行告警，反正则跳转至步骤S2。2.如权利要求1所述的一种基于相位相关的场景偏移检测方法，其特征在于：所述步骤S1具体包括以下步骤：S1.1：对正常运行中的，待检测的监控设备随机拍摄图像，作为基准图像g(x,y)；S1.2：对基准图像g(x,y)进行二维离散傅里叶变换，将空域视角中的基准图像变换到频域视角中，表示为G(u,v)，其转换过程如下：其中分别M，N表示基准图像的长宽，u，v为对应的频率变量。3.如权利要求1所述的一种基于相位相关的场景偏移检测方法，其特征在于：所述步骤S2具体包括以下步骤：S2.1：在达到设定的时间间隔后，再次从同一监控设备中获取图像作为待测图像f(x,y)，此时待测图像与基准图像满足如下关系：f(x,y)＝g(x
‑△
x,y
‑△
y)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)其中
△
x，
△
y为假定的偏移量，通过后续步骤中对其进行求解而确定偏移程度；S2.2：同时，对待测图像同样进行二维离散傅里叶变换，获取其在频域中的表示F(u,v)，并结合S2.1中提出的待测图像与基准图像的关系，根据傅里叶变换的平移性质，对其进行傅里叶变换，有如下表示：F(u,v)＝G(u,v)e
‑
i2π(u
△
x+v
△
y)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)该式体现出待测图像与基准图像在频域中的关系。4.如权利要求1所述的一种基于相位相关的场景偏移检测方法，其特征在于：所述步骤S3具体包括以下步骤：结合S2.2中基准图像与待测图像在频域中关系式，计算两幅图像之间的归一化交叉功率谱P(u,v)，如下所示：其中G
*
(u,v)为G(u,v)的复共轭，|G(u,v)G
*
(u,v)|表示幅值谱。基于傅里叶变换定理，比较图像的交叉功率谱P(u,v)与图像间的相位差相等，即体现了比较图像间的相频特性，后续只需求出上式中
△
x，
△
y即可进行偏移程度的判定。
5.如权利要求1所述的一种基于相位相关的场景偏移检测方法，其特征在于：所述步骤S4具体包括以下步骤：S4.1：对S3步骤中得到的交叉功率谱P(u,v)，依据傅里叶变换平移理论中傅里叶变换幅值不变，交叉能量谱的相位等于两个图像的相位差，因此通过对P(u,v)进行傅里叶逆变换即可得到二维脉冲函数，如下：p(x,y)＝P
‑1(u,v)＝P
‑1(e
‑
i2π(u
△
x+v
△
y)
)＝δ(x
‑△
x,y
‑△
y)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)对该式进行计算，其在大部分区域函数值都趋于0，只有在(
△
x,
△
y)处会出现一个比较尖锐的脉冲，表示进行比较图像的偏移量；S4.2：当进行对比的两幅图像场景是一致的，即没有发生场景偏移，脉冲函数的脉冲位置在坐标原点，函数值为1；而当待测的图像发生了偏移，则在相位相关函数中对应的最高脉冲坐标，即为两幅图像的位置偏移量，脉冲函数函数值也会小于1；总而言之，待测图像相对于基准图像的相对位移为(
△
x,
△
y)时，该函数取到最大值，最终的偏离量即为(
△
x,
△
y)。6.如权利要求1所述的一种基于相位相关的场景偏移检测方法，其特征在于：所述步骤S5具体包括以下步骤：对最终的偏移量(

【专利技术属性】
技术研发人员：宣琦，朱城超，朱振强，郑俊杰，刘壮壮，翔云，邱君瀚，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：