一种从运动图像中提取背景图像的实现方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种从运动图像中提取背景图像的实现方法，通过设置运动图像背景图像与候选背景图像，对运动图像进行逐帧图像与候选背景图像的比较处理，尤其是对运动图像中每一帧图像进行逐图像块与背景帧图像中相应的背景块之间的比较处理，对背景图像进行不断的更新，从而实现从运动图像中提取背景图像。相应的，本发明专利技术实施例还提供一种从运动图像中提取背景图像的实现装置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及图像处理，尤其涉及一种从运动图像中提取背景图像的实现方 法及装置。
技术介绍
随着半导体技术的日益发展，摄像机和摄像头被广泛应用于工业、军事以 及人们的日常生活中。例如，银行的监控摄像头、交通道路的监控摄像头以及用于网络视频聊天的USB摄像头等。很多情况下，在拍摄过程中，摄像头是 固定的，这也就意味着摄像头拍摄的画面中的背景区域是固定不变的。提取运动图像的背景图像有很多的应用价值，例如，在银行监控摄像系统 中，可以利用背景差法检测到非法进入的人员；在道路监控摄像系统中，可以 利用背景差法检测到不遵守交通规则的车辆；在网络视频聊天的应用中，提取 背景后，视频输出方不需要重复传输固定不变的背景图像信息，只需要传输运 动变化的前景图像信息，视频接收方将收到的背景图像和前景图像组合就可以 得到完整的视频图像，从而有效地降低对网络带宽的需求。现有技术中，使用运动估计方法来提高运动图像的编码效率，并进行背景 图像检测，最常用的一种方法是块匹配法。块匹配法的基本思想是将运动图像 序列的每一帧分成许多互不重叠的图像块，并认为图像块内所有像素的位移量 都相同，然后对每个图像块到参考帧某 一特定搜索范围内根据一定的匹配准则 找出与当前图像块最匹配的图像块，即匹配块，匹配块与当前图像块的相对位 移即为运动矢量。视频压缩的时候，只需保存运动矢量和残差数据就可以完全 恢复出当前图像块。实际物体的运动是十分复杂的三维运动，既有平动，又有转动，如果再考虑到物体的非刚性和运动中光照的变化，将使运动^t型的建立和运动参量的估 计十分复杂。在视频图像编码中，由于实时运算的要求，在目前所采用的运动 估计算法仅考虑物体运动在视频画面内的平动总值。现有技术中，还没有 一种简单有效的方法实现从运行图像中提取背景图像。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种从运动图像中提取背景图像的实现方法及装置，简 单有效地实现从运行图像中提取背景图像。一种从运动图像中提取背景图像的实现方法，包括A、 将运动图像的任一帧图像设置为初始背景图像；B、 将运动图像的当前帧图像分为若干个图像块，并按顺序选定当前图像块；C、 计算所述当前图像块与背景图像中相同位置的背景块的第一匹配度， 如果第一匹配度大于设定的第一阈值，继续下列步骤；D、 判断本帧是否存在下一个图像块，如果存在，将下一个图像块设为当 前图像块并返回步骤C;否则，继续下列步骤；E、 判断是否存在下一帧图像，如果存在，将下一帧图像作为当前帧图像， 并返回步骤B,否则，将当前背景图像作为所述运动图像的背景图像。一种从运动图像中提取背景图像的实现装置，包括控制单元、背景图像 存储单元、候选背景图像存储单元、帧图像存储单元、运动估计单元和匹配度 计算单元，其中所述控制单元，用于将运动图像的任一帧图像设置为初始背景图像，存储 到所述背景图像存储单元，将所述候选背景图像存储单元中存储的候选背景图 像初始化为空；从所述帧图像存储单元中获取运动图像的当前帧图像，分为若 干个图像块，并按顺序选定当前图像块；控制所述匹配度计算单元计算当前图 像块与背景图像中相同位置的背景块的匹配度，接收所述匹配度计算单元返回 的匹配结果，控制所述背景图像存储单元用当前图像块更新背景图像中相同位 置的背景块，或者控制所述候选背景图像存储单元将当前图像块设定为候选背景图像中相同位置的候选块；或者继续获取下一个图像块进行处理； 所述背景图像存储单元，用于存储背景图像； 所述候选背景图像存储单元，用于存储候选背景图像； 所述帧图像存储单元，用于存储运动图像中当前帧图像与前一帧图像； 匹配度计算单元，用于计算所述图像块之间的匹配度，并向所述控制单元输出匹配结果。本专利技术实施例首先将运动图像的任 一 帧图像设置为当前背景图像，同时 将候选背景图像置空；将运动图像的当前帧图像分为若干图像块，比较当前图 像块与背景图像中背景块的匹配度；当前图像块与当前背景图像中背景块的匹 配度较低时，以前一帧图像为参考图像，与当前图像块进行运动估计，找到与 当前图像块最匹配的匹配块，计算当前图像块与匹配块的匹配度；当前图像块 与匹配块匹配度较低时，计算当前图像块与候选背景图像中候选块的匹配度， 如果匹配度较高，用当前图像块更新背景图像中背景块并进行下一个图像块的 处理，否则，不对背景图像中的背景块进行更新；处理完一帧图像的所有图像 块之后，进行下一帧图像的处理，循环直至运动图像的最后一帧处理完成。本 专利技术实施例解决了现有技术中无法有效提取运动图像背景图像的问题。附图说明图1为本专利技术实施例逐帧扫描的主要实现原理流程图; 图2为本专利技术实施例提供的逐图像块处理过程流程图; 图3为本专利技术实施例提供的装置结构示意图； 图4为本专利技术较佳实施例一提供的装置结构示意图； 图5为本专利技术较佳实施例二提供的装置结构示意图。具体实施例方式本专利技术的核心思想在于通过设置运动图像的背景图像与候选背景图像， 对运动图像进行逐帧图像与候选背景图像的比较处理，尤其是对运动图像中每 一帧图像进行逐图像块与背景图像中相应的背景块之间的比较处理，对背景图 像进行不断的更新，从而实现从运动图像中提取背景图像。本专利技术的核心技术方案包括将运动图像的任一帧图像设置为初始背景图像，将候选背景图像初始化为 空；将运动图像的当前帧图像分为图像块，并按顺序选定当前图像块；计算当 前图像块与背景图像中相同位置的背景块的第一匹配度，如果第一匹配度大于 设定的第一阈值；判断本帧是否存在下一个图像块，如果存在，将下一个图像 块设为当前图像块，并返回重新计算第一匹配度；否则，判断是否存在下一帧 图像，如果存在，将下一帧图像作为当前帧图像，并进行下一帧的处理，否则， 将当前背景图像作为运动图像的背景图像。本专利技术提供如下具体实施例对本专利技术技术方案的主要实现原理、具体实施 方式及其对应能够达到的有益效果进行详细的阐述。本专利技术实施例中，首先将运动图像的任一帧图像设置为当前背景图像，同 时将候选背景图像初始化为空；将运动图像的当前帧图像分为若干图像块，计 算当前图像块与背景图像中相同位置的对应背景块的第一匹配度；当前图像块 与背景图像中背景块的第一匹配度较低时，以前一帧图像为参考图像，与当前 图像块进行运动估计，找到与当前图像块最匹配的匹配块，计算当前图像块与 匹配块的第二匹配度；当前图像块与匹配块第二匹配度较低时，再计算当前图 像块与候选背景图像中相同位置的对应候选块的第三匹配度，如果第三匹配度 较高，用当前图像块更新背景图像中对应背景块并进行下一个图像块的处理， 否则，不对背景图像中的对应背景块进行更新，直接进入下一个图像块的处理； 处理完一帧图像的所有图像块之后，进行下一帧图像的处理，循环直至运动图像的最后一帧处理完毕。本专利技术实施例中，背景图像中与当前图像块相同位置的块称为对应的背景 块，候选背景图像中与当前图像块相同位置的块称为对应的候选块。本专利技术实施例中，求取两个图像块之间匹配度的方法采用绝对误差累加值法(SAD, Sum of the Absolute Difference )，也可以采用其它的计算图像块之间 匹配度的方法。SAD值根据如下公式计算式中，m,n分别为图像块的宽和高，^(m,)为第k帧(m,w)处的像素灰本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从运动图像中提取背景图像的实现方法，其特征在于，该方法包括：Ａ、将运动图像的任一帧图像设置为初始背景图像；Ｂ、将运动图像的当前帧图像分为图像块，并按顺序选定当前图像块；Ｃ、计算所述当前图像块与背景图像中相同位置的背景块的第一匹配度，如果第一匹配度大于设定的第一阈值，继续下列步骤；Ｄ、判断本帧是否存在下一个图像块，如果存在，将下一个图像块设为当前图像块并返回步骤Ｃ；否则，继续下列步骤；Ｅ、判断是否存在下一帧图像，如果存在，将下一帧图像作为当前帧图像，并返回步骤Ｂ，否则，将当前背景图像作为所述运动图像的背景图像。

【技术特征摘要】
1、一种从运动图像中提取背景图像的实现方法，其特征在于，该方法包括A、将运动图像的任一帧图像设置为初始背景图像；B、将运动图像的当前帧图像分为图像块，并按顺序选定当前图像块；C、计算所述当前图像块与背景图像中相同位置的背景块的第一匹配度，如果第一匹配度大于设定的第一阈值，继续下列步骤；D、判断本帧是否存在下一个图像块，如果存在，将下一个图像块设为当前图像块并返回步骤C；否则，继续下列步骤；E、判断是否存在下一帧图像，如果存在，将下一帧图像作为当前帧图像，并返回步骤B，否则，将当前背景图像作为所述运动图像的背景图像。2、 如权利要求l所述的方法，其特征在于，将候选背景图像初始化为空， 所述步骤C中，如果第一匹配度小于等于设定的第一阈值，还包括下列步骤Cl、以前一帧图像为参考图像，与当前图像块进行运动估计，找到当前图 像块的匹配块，计算当前图像块与所述匹配块的第二匹配度，如果第二匹配度 大于设定的第二阈值，转至步骤D。3、 如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤C1中，如果第二匹 配度小于等于设定的第二阚值，还包括下列步骤C2、计算当前图像块与候选背景图像中相同位置的候选块的第三匹配度， 如果第三匹配度大于设定的第三阈值，用当前图像块更新背景图像中与当前图 像块相同位置的背景块，转至步骤D。4、 如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤C2中，当判断出所 述第三匹配度大于所述第三阈值后，还包括对当前图像块的边界在所述背景图像中的平滑度进行分析，如果当前图像 块边界平滑，用当前图像块更新背景图像中相同位置的背景块。5、 如权利要求3所述的方法，其特征在于，包括所述步骤C1中，当判断出所述第二匹配度大于所述第二阈值后，还包括将候选背景图像中与当前图像块相同位置的候选块置为空，并将该候选块的命中计数值置为0;所述步骤C2中，当判断出所述第三匹配度小于等于所述第三阈值时，用 当前图像块更新候选背景图像中相同位置的候选块，并将该候选块的命中计数 值设为1;再转至步骤D;所述步骤C2中，当判断出所述第三匹配度大于第三阈值后，还包括将 候选背景图像中与当前图像块相同位置的候选块的命中计数值加1,并判断所 述命中计数值是否大于设定的第四阈值，如果是，执行用当前图像块更新所述 背景图像中与当前图像块相同位置的背景块。6、 如权利要求5所述的方法，其特征在于，当判断出所述候选背景图像 中与当前图像块相同位置的候选块的命中计数值大于设定的第四阈值后，还包 括对当前图像块的边界在所述背景图像中的平滑度进行分析，如果当前图像 块边界平滑，用当前图像块更新背景图像中相同位置的背景块。7、 如权利要求1 6任一所述的方法，其特征在于，所述匹配度的计算方 法采用绝对误差累加值法。8、 一种从运动图像中提取背景图像的实现装置，其特征在于，包括控 制单元、背景图像存储单元、候选背景图像存储单元、帧图像存储单元、运动 估计单元和匹配度计算单元，其中，所述控制单元，用于将运动图像的任一帧图像设置为初始背景图像，存储 到所述背景图像存储单元，将所述候选背景图像存储单元中存储的候选背景图 像初始化为空；从所述帧图像存储单元中获取运动图像的当前帧图像分为图像 块，并按顺序选定当前图像块；控制所述匹配度计算单元计算当前图像块与背 景图像中相同位置的背景块的匹配度，接收所述匹配度计算单元返回的匹配结 果，控制所述背景图像存储单元用当前图像块更新背景图像中相同位置的背景块，或者控制所述候选背景图像存储单元将当前图像块设定为候选背景图像中相同位置的候选块；或者继续获取下一个图像块进行处理； 所述背景图像存储单元，用于存储背景图像； 所述候选背景图像存储单元，用于存储候选背景图像； 所述帧图像存储单元，用于存储运动图像中当前帧图像与前一帧图像； 匹配度计算单元，用于计算所述图像块之间的匹配度，并向所述控制单元输出匹配结果。9、 如权利要求8所述的装置，其特征在于，还包括运动估计单元，用于 对当前图像块在前一帧...

【专利技术属性】
技术研发人员：李世平，
申请(专利权)人：腾讯科技深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]