[发明专利]一种复杂背景下前景提取方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在存在复杂背景的图像中提取前景物体图像的技术，即在摄像机采集的图像中得到所需要的没有被遮挡的特定前景物体的图像。 

背景技术

在图像处理的研究应用过程中，我们往往仅对图像中的某些部分感兴趣，这些我们感兴趣的部分常常称为前景，即前景一般是对图像中特定的具有独特性质区域的描述，我们需要将这些区域即前景提取出来，在此基础上才有可能对前景进一步分析和利用。在存在复杂背景的图像中提取前景物体的图像是前景提取的一个难点问题，因为复杂背景中的物体会影响前景物体的提取，尤其是复杂背景中有变化的物体。 

现有技术为了解决复杂背景的问题，主要有如下几种方法：1、建立背景墙，将复杂背景与前景分开，使其不在摄像机视野内出现，进而不出现在获取的图像中来解决复杂背景的问题，蓝屏抠像就是一个很好的例子；2、利用背景的特性，对背景图像进行建模，然后利用差分方法从一段图像序列中提取前景物体的图像，如高斯混合模型；3、利用两个摄像机形成双目视觉，模拟人的眼睛，这样便可得到拍摄物体距离摄像机远近的深度信息，在两个摄像机的中间安置第三个摄像机，利用两侧的相机获取物体的深度信息，然后转换到中间摄像机的坐标内，利用深度信息来提取第三个相机获取的图像中的前景物体图像。 

上述方法在实际运用中存在如下缺陷：1、在前景后面加背景墙能够很好的分离出前景，但是加背景墙的方法在特定的应用中可能不仅仅是影响美观，甚至不具有可行性；2、利用背景特性对背景图像进行建模然后差分获取前景物体图像的方法，这种方法对静止的背景图像有很好的效果，利用获取的带有前景的图像和静止的背景图像差分即可得到前景，对于变化比较规律的背景效果也不错，比如晃动的树叶或者波动的水面等，这种情况下要求先对背景图像进行背景建模，而对于复杂的没有规律的变化因为无法对背景图像进行有效的建模，所以差分的方法无法有效的进行前景物体的提取；3、利用两个摄像机形成双目视觉，增加图像中物体的深度信息，进而辅助两个摄像机之间的第三个摄像机来提取前景的方法能够应对复杂的背景问题，提取的前景物体图像也还不错，但是两个摄像机形成双目视觉计算深度信息时计算量大，在背景复杂时容易形成拖影，三个摄像机的成本也比较高，另外，由于两个摄像机所获取的图像是不一样的，所以最后得到的前景物体图像中前景的边缘不准确。 

发明内容

为解决现有复杂背景下无法有效提取前景的问题，提出一种复杂背景下提取前景的方法，为解决上述问题，本发明采用以下技术方案实现：一种复杂背景下前景提取方法，包括如下步骤： 

A、利用红外灯对前景物体进行打光；

B、利用红外摄像机和彩色摄像机对其进行取像，红外摄像机获取红外图像，彩色摄像机获取彩色图像； 

C、对红外图像进行二值化处理后得到前景掩码图像；

D、利用前景掩码图像提取出所述彩色图像的前景物体图像；

E、将所述前景物体图像与异地景色图像融合后输出。

进一步地，所述C步骤中二值化处理过程中，对红外图像采用局部二值化，对每个区域的亮度值进行统计，然后建立针对每种亮度值出现次数的统计直方图，选取中间凹坑最低值为阈值。 

进一步地，所述D步骤之前包括如下步骤：对所述前景掩码图像进行微调以与所述彩色图像的前景图形相一致。 

进一步地，所述B步骤中，所述红外摄像机和彩色摄像机上下紧挨设置。 

进一步地，所述A步骤中还包括：在前景图像的外周架一架子，该架子上布设有若干红外灯。 

进一步地，所述架子底部布设有压力传感器，该压力传感器通过计算机连接红外摄像机和彩色摄像机的触发端。 

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果如下： 

本发明利用红外灯对前景物体增加信息，且复杂背景不存在这些增加的信息，在前景位置形成一个红外光面，在红外光面内的物体因为红外光的原因能够更好的识别，从而保证能够完整地的提取前景图像，且很好的保留了图像的边缘，即提取前景的准确性上有很大提高。

相对于加背景墙，本发明无需隔离复杂背景，因而适应性更广，背景建模本身无法适用于复杂背景，本发明则能够很好的应用于复杂背景下；相对于双目视觉的方法，本发明无需去计算深度，故提取速度快，另外由于只使用两个摄像机，故成本较低。 

本发明能够很好的应用于复杂背景中前景提取，在保留复杂背景的前提下，快速的提取前景，且提取准确，实现起来较容易。 

结合附图阅读本发明的具体实施方式后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。