[发明专利]一种基于马尔科夫随机场的车辆遮挡处理方法

摘要

本发明公开了一种基于马尔科夫随机场的车辆遮挡处理方法，包括以下步骤：步骤10）建立背景图；步骤20）建立车辆前景轮廓图；步骤30）在车辆轮廓里填充块；步骤40）进行块的遮挡处理，包括步骤401）至步骤405）：步骤401）在车辆K包含的所有n个块中，以第t-1帧灰度图像中的第i个块为模板，利用三步搜索法确定在第t帧灰度图像中，与最为匹配的匹配块步骤402）测算的运动矢量；步骤403）对匹配块进行验证处理；步骤404）对块进行遮挡判断和遮挡处理；步骤405）返回步骤401），直至i=n，完成所有块的验证处理和遮挡处理。该车辆遮挡处理方法对车辆的跟踪精度高，处理准确，且具有良好的实时性。

主权项

1.一种基于马尔科夫随机场的车辆遮挡处理方法，其特征在于：该处理方法包括以下步骤：步骤10）建立背景图，包括步骤101）至步骤104）：步骤101）通过计算机读取由摄像装置拍摄的含有运动车辆的m帧图像的视频，并获取第d-1帧灰度图像G_d-1与第d帧灰度图像G_d的帧差图|G_d-G_d-1|，同时获取第d帧灰度图像G_d与第d+1帧灰度图像G_d+1的帧差图|G_d-G_d+1|，将上述连续两个帧差图作图像的与运算，得到第d帧图像的车辆掩码图Vmask_d，Vmask_d=|G_d-G_d-1|&|G_d-G_d+1|，其中，m和d均为正整数，2<d+1<m；步骤102）建立初始背景图BcG_d：利用式（1），将第d帧灰度图像G_d与车辆掩码图Vmask_d做差得到的绝对值，作为初始背景图BcG_d：BcG_d=|G_d-Vmask_d|       式（1）步骤103）将车辆掩码图Vmask_d作取反运算，得到车辆掩码取反结果图M_d，M_d=|Fg_d-Vmask_d|，其中，Fg_d是一个与当前第d帧灰度图像G_d同样大小和规格的图像矩阵，且该图像矩阵中每个像素点的值为255；再将M_d进行二值化处理，利用式（2），得到初始背景二值图Mu_d(x,y)：Mud(x,y)=1[Md(x,y)>T1]0else]]>    式（2）其中，M_d(x,y)表示车辆掩码取反结果图M_d中处于(x,y)位置的像素值，T₁表示初始背景二值化阈值，然后累计k帧灰度图像的初始背景二值图，得到背景累计次数Σd=1kMud(x,y),]]>110m<k<15m;]]>步骤104）累计k帧灰度图像的初始背景图，得到背景累计图将背景累计图除以背景累计次数，得到背景图BackG：BackG=Σd=1kBcGd÷Σd=1kMud(x,y);]]>步骤20）建立车辆前景轮廓图，包括步骤201）—步骤203）：步骤201）当第l帧视频出现车辆K，将第l帧灰度图像G_l与背景图BackG做差得到的绝对值，作为车辆K的前景图Vpro_l：Vpro_l=|G_l-BackG|，再将车辆K的前景图Vpro_l进行二值化处理，去除背景干扰，利用式（3）得到车辆前景二值图Vpro_l2(x,y)，Vprol2(x,y)=Vprol(x,y)(Vprol(x,y)>T2)0else]]>    式（3）其中，Vpro_l(x,y)表示车辆前景图Vpro_l处于(x,y)位置的像素值，T₂表示车辆前景二值化阈值；步骤202）对车辆前景二值图Vpro_l2(x,y)进行形态学闭运算，使车辆的前景区域具有连通性，得到车辆前景连通图Vcon_l；步骤203）利用链码跟踪方法提取车辆前景连通图Vcon_l中车辆K的轮廓，再利用格雷厄姆扫描法获取车辆K的前景轮廓的凸包OutB_l，对凸包OutB_l进行滤波处理，排除背景噪声：若凸包OutB_l的面积sizeof(OutB_l)>T₃，则保留该车辆；若凸包OutB_l的面积sizeof(OutB_l)≤T₃，则删除该车辆，T₃表示凸包面积阈值；步骤30）在车辆轮廓里填充块，包括步骤301）至步骤303）：步骤301）依据车辆K的轮廓，首先取车辆轮廓线上一点为块的一个顶点，块的其余三个顶点均设定在轮廓线内部，沿着车辆轮廓线，每隔2个像素单位增加一个大小为c×c像素的块，c的取值为3、4或5；步骤302）获取车辆K轮廓的最小纵坐标y_b和最大纵坐标y_t，当车辆K远离检测区域，从y_i=y_b+2p处开始逐行扫描，在第y_i行，获取车辆K轮廓的最小横坐标x_l和最大横坐标x_r，自坐标为(x_l,y_i)至坐标为(x_r,y_i)的同一行中，每隔2个像素增加一个大小为c×c像素的块，且每个块的四个顶点都在车辆K的轮廓内，其中，p表示步骤303）返回步骤302）的次数，p的初始值为0，y_b≤y_i≤y_t；步骤303）返回步骤302），直至y_i=y_t，记填充块的个数为n；步骤40）进行块的遮挡处理，包括步骤401）至步骤405）：步骤401）在车辆K包含的所有n个块中，以第t-1帧灰度图像中的第i个块为模板，利用三步搜索法确定在第t帧灰度图像中，与最为匹配的匹配块块中心在第t-1帧灰度图像中的位置为匹配块中心在第t帧灰度图像中的位置为其中，i=q+1，q表示步骤405）返回步骤401）的次数，q的初始值为0；步骤402）测算的运动矢量Mvi={(x,y)|(x,y)=(xit-xit-1,yit-yit-1)},]]>其中，(x,y)表示运动矢量Mv_i的坐标；步骤403）对匹配块进行验证处理；步骤404）对块进行遮挡判断和遮挡处理；步骤405）返回步骤401），直至i=n，完成所有块的验证处理和遮挡处理。