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专利号: 2020105630116
申请人: 南京信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种在动态视频中提取背景的方法,其特征在于,所述方法包括:S1,采用光流法获得视频包含的每帧图片的光流运动水平,建立反映整个视频光流运动水平的直方图,利用阈值法对直方图进行截取,去除视频包含的每帧图片中运动速度快的物体所在的像素;

S2,对处理后的每帧图片,采用高斯混合模型,计算每个像素的最可能的高斯分布,将每个像素最有可能的高斯分布的中心值,作为输出,其中,针对视频中每个位置,处理后的图片所包含的有效像素总数均满足预设要求;

步骤S1中,所述去除视频包含的每帧图片中运动速度快的物体所在的像素的过程包括以下步骤:S11,用光流法计算并获得视频中每帧图片的光流值;

S12,以光流值大小为横坐标,以整个视频中相同光流值的像素数量为纵坐标,建立反映整个视频光流运动水平的直方图;

S13,采用阈值法对直方图进行截取,将大于T1的光流运动的视频中位置的像素全部删除;阈值法的阈值采用大津法计算获得;

S14,统计视频中每个位置的像素剩下的没有被删除的个数,如果同一个位置的像素在不同帧里少于T2个有效值,那么认定为1个不合格像素,无法进一步使用高斯模型判断;

S15,实时统计不合格像素的个数N2,根据下述公式计算拍摄进度C:C=(N3‑N2)/N3

式中,N3为相机的拍摄图片的总像素个数;

S15,将计算得到的拍摄进度展示给用户。

2.根据权利要求1所述的在动态视频中提取背景的方法,其特征在于,所述方法还包括:若视频所包含的图片全部处理结束后,拍摄进度未满足预设进度要求,则继续拍摄图片,直至进度满足预设进度要求。

3.根据权利要求1所述的在动态视频中提取背景的方法,其特征在于,步骤S2中,对处理后的每帧图片,采用高斯混合模型,计算每个像素的最可能的高斯分布,将每个像素最有可能的高斯分布的中心值,作为输出的过程包括以下步骤:S21,假定图像像素点红R、绿G、蓝B三色通道相互独立并具有相同的方差;对于随机变量X的观测数据集{x1,x2,...,xN},xt=(Rt,Gt,Bt)为t时刻像素的样本,其中t=1~N,则单个采样点xt其服从的混合高斯分布概率密度函数:其中,K为高斯分布的数量,其中i=1~K,η(xt,μ(i,t),τ(i,t))是第t时刻的第i个高斯分布的参数,μ(i,t)是其均值,τ(i,t)是其协方差矩阵, 是其方差,I是三维单位矩阵,w(i,t)是第t时刻的第i个高斯分布的权重;

S22,每个新像素值Xt同当前K个模型按下式进行比较,直到找到匹配新像素值的分布模型,即同该模型的均值偏差在2.5个σ以内:|Xt‑μ(i,t‑1)|≤2.5σ

式中,σ为标准差;

S23,各个模式权值按如下公式更新,其中α是学习速率,对于匹配的模式M(k,t)=1,否则M(k,t)=0,对各个模式的权重进行归一化处理:w(k,t)=(1‑α)*w(k,t‑1)+α*Mk,t;

S24,未匹配模式的均值μ与标准差σ不变,匹配模式的参数按照如下公式进行更新:ρ=α*η(Xt|(μk,σk))

μt=(1‑ρ)*μt‑1+ρ*Xt

S25,如果步骤S21中没有匹配到任何模式,那么权重最小的模式被替换,即该模式的均值为当前像素值,标准差为初始较大值,权重为较小值;

2

S26,各个模式以w/α为标准,降序排列,即权重大且标准差小的模式排列靠前;

S27,提取每个像素排序第一的模式作为对应像素的高斯分布;

S28,用每个模式的中心值μ替代对应的像素,取整后,形成一幅图像,作为输出。

4.一种在动态视频中提取背景的装置,其特征在于,应用权利要求1在动态视频中提取背景的方法,所述装置包括快速运动物体去除模块和动静态背景中心值计算模块;

所述快速运动物体去除模块用于采用光流法获得视频包含的每帧图片的光流运动水平,建立反映整个视频光流运动水平的直方图,利用阈值法对直方图进行截取,去除视频包含的每帧图片中运动速度快的物体所在的像素;

所述动静态背景中心值计算模块用于对处理后的每帧图片,采用高斯混合模型,计算每个像素的最可能的高斯分布,将每个像素最有可能的高斯分布的中心值,作为输出,其中,针对视频中每个位置,处理后的图片所包含的有效像素总数均满足预设要求。

5.根据权利要求4所述的在动态视频中提取背景的装置,其特征在于,所述装置还包括进度统计模块;

所述进度统计模块针对视频中每个位置,实时统计处理后的图片所包含的有效像素的个数,如果同一个位置的像素在不同帧里少于T2个有效值,那么认定为1个不合格像素;

根据不合格像素总数和相机拍摄图片的总像素个数计算得到当前进度值:C=(N3‑N2)/N3

式中,N3为相机的拍摄图片的总像素个数,N2为不合格像素的个数。

6.一种在动态视频中提取背景的系统,其特征在于,所述系统包括:相机,用于采集拍摄视频;

视频处理模块,用于将拍摄视频分解呈一定量的图片帧;

如权利要求4所述的在动态视频中提取背景的装置,用于对视频处理模块分解得到的图片帧进行处理,输出提取背景后的图像。