Способ обнаружения движущихся объектов и определения их параметров



Способ обнаружения движущихся объектов и определения их параметров
Способ обнаружения движущихся объектов и определения их параметров
Способ обнаружения движущихся объектов и определения их параметров
Способ обнаружения движущихся объектов и определения их параметров

 


Владельцы патента RU 2446471:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ГОУ ВПО ТГТУ (RU)

Изобретение относится к области телевизионно-вычислительной техники. Техническим результатом является повышение эффективности обнаружения движущихся объектов и определения параметров их движения в условиях низкой освещенности, в том числе малоконтрастных и малоразмерных объектов на сложном неоднородном фоне последовательности цифровых изображений. При движении объекта за счет участка смещения возникает декомпенсация фаз (фазоэнергетической характеристики). Значение фазы, при которой возникает декомпенсация - максимальная фаза, она характеризуется ярко выраженным максимумом или минимумом, после нулевых значений, соответствует границе объекта, наиболее удаленную от середины строки (столбца); в определении направления перемещения, используя информацию о координатах объекта, по сравнению значений максимальных фаз разности фазоэнергетических (далее максимальная фаза) характеристик для последовательности трех кадров; в определении контраста объекта относительно фона, используя определенные значения о координатах и направлении движения объекта; в определении перемещения объекта (в пикселях), используя информацию о координатах и направлении движения объекта, по анализу значений спектральной плотности, соответствующей максимальной фазе. 4 ил.

 

Изобретение относится к области телевизионно-вычислительной техники и может быть использовано при построении интеллектуальных систем технического зрения для автоматического обнаружения и регистрации параметров движения объектов.

Известен способ обнаружения движения объектов на цифровом изображении, основанный на пошаговом определении векторов движения по серии изображений, при этом область кадра разбивается на равные квадратные блоки, размер которых зависит от размера изображения в пикселях, далее для первого кадра вычисление суммы квадратичных отклонений каждого блока. При вычислении среднеквадратичного отклонения блоков второго кадра производится обход некоторой окрестности блока в поиске максимального соответствия изображению блока на предыдущем кадре в пределах этой окрестности, чем меньше значение среднеквадратичного отклонения, тем больше похожи блоки, далее по одинаковым блокам формируются вектора движения (см. патент ЕР 1631073 B1, 26.03.2008, «Apparatus and methods for the detection of abnormal motion in a video stream»). Данный способ требует значительных вычислительных ресурсов, в связи с этим может применяться исключительно для сжатия видеопоследовательности (уменьшения избыточности) и сильно чувствителен к изменению яркости изображения, имеет низкую устойчивость к уроню шума.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному способу является способ предлагаемому изобретению является способ анализа межкадровой разности (К.Фу, Р.Гонсалес, К.Ли. Робототехника /М.: Мир, 1989 г., с.423-426). Он заключается в определении изменений между двумя кадрами изображения, один из которых, имеющий стационарные компоненты, содержит эталонный объект, и в последующей пороговой обработке полученной разности, в результате которой выделяются пиксели изображения движущегося объекта. По полученному сегментированному изображению можно определить местонахождение и параметры движения объекта.

Недостатками данного способа является сложность обнаружить (зафиксировать) движение объекта и определить параметры его движения в случаях изменения освещенности в пределах границ объекта, высокого уровня шумов, например, при низкой освещенности, малых размеров или низкого контраста движущегося объекта.

Техническим результатом предлагаемого способа является повышение эффективности обнаружения движущихся объектов и определения параметров их движения в условиях низкой освещенности, в том числе малоконтрастных и малоразмерных объектов на сложном неоднородном фоне последовательности цифровых изображений.

Указанный технический результат достигается тем, что измеряют спектральные плотности видеопоследовательности двух кадров и фазоэнергетические характеристики последовательности трех кадров, определяют межкадровую разность спектральной плотности видеосигнала и попарную межкадровую разность фазоэнергетических характеристик взятой для трех кадров видеопоследовательности, на основе которых определяют параметры движения объекта, а именно координаты по одной межкадровой разности фазоэнергетических характеристик; направление движения объекта по сравнению хотя бы двух межкадровых разностей фазоэнергетических характеристик; контраст объекта относительно фона по сравнению значений межкадровых разностей фазоэнергетической характеристики и спектральной плотности; смещение объекта в пикселях по разности спектральной плотности значений, соответствующих максимальным фазам.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем:

в обнаружении движущихся объектов определении их координат по межкадровой разности фазоэнергетических характеристик. При движении объекта за счет участка смещения возникает декомпенсация фаз (фазоэнергетической характеристики). Значение фазы, при которой возникает декомпенсация - максимальная фаза, она характеризуется ярко выраженным максимумом или минимумом, после нулевых значений, соответствует границе объекта, наиболее удаленную от середины строки (столбца);

в определении направления перемещения, используя информацию о координатах объекта, по сравнению значений максимальных фаз разности фазоэнергетических (далее максимальная фаза) характеристик для последовательности трех кадров, в соответствии, если объект находится в левой части изображения и значение максимальной фазы уменьшилось, то объект перемещается вправо, значение максимальной фазы увеличилось объект перемещается влево, если объект находится в правой части изображения и значение максимальной фазы уменьшилось движется влево, в соответствии с фигурой 1;

в определении контраста объекта относительно фона, используя определенные значения о координатах и направлении движения объекта, в соответствии с фигурой 2;

в определении перемещения объекта (в пикселях), используя информацию о координатах и направлении движения объекта, по анализу значений спектральной плотности, соответствующей максимальной фазе.

Способ может быть реализован следующей последовательностью действий:

- в базу данных (память) вводится три кадра видеопоследовательности, происходит выборка по строкам и столбцам (см. Андреев А.Л. Автоматизированные телевизионные системы наблюдения. Часть I/ СПб: СПбГУИТМО, 2005, с.14-17)

- далее измеряют построчно (по столбцам) спектральную плотность для первого и второго кадра (см. патент RU 2370780 от 20.10.2009, Богословский А.В., Богословский Е.А., Юдаков Д.С. Способ измерения параметров энергетического спектра двумерного сигнала);

- измеряют фазоэнергетические характеристики для трех кадров, которые содержат информацию как о пространственных, так и о частотных свойствах изображения (см. Богословский А.В., Жигулина И.В. Использование фазочастотных пространственных характеристик для оценки движения. - Успехи современной радиоэлектроники, 2009, №11 с.61-63);

- измеряют разность спектральной плотности;

- измеряют попарно межкадровую разность фазоэнергетических характеристик;

- на основе межкадровой разности фазоэнергетических характеристик определяют наличие в кадре движущегося объекта и его координаты по максимальной фазе (см. Богословский А.В., Жигулина И.В., Копылов О.Е., Яковлев В.А. Определение параметров движения объекта по изображению на основе межкадровых разностей частотных характеристик. - Радиотехника, 2010, №5, с.55-59);

- определяют направление движения по изменению значений максимальной фазы попарной разности взятой для трех кадров видеопоследовательности, в соответствии с фигурой 1;

- определяют контраст объекта относительно фона по знакам в максимальной фазе разности фазоэнергетической характеристики и спектральной плотности в соответствии с фигурой 2;

- определяют смещение объекта (в пикселях) по измерению величины фронта «всплеска» разности спектральной плотности, соответствующего максимальной фазе, в соответствии с фигурой 3;

- вывод о правильном обнаружении интересующего объекта осуществляется человеком (оператором).

Способ может быть реализован, например, с помощью устройства, структурная схема которого представлена на фигуре 4, где обозначены:

1 - система формирования входного изображения;

2 - буферное устройство;

3-1 - выборка по строкам;

3-2 - выборка по столбцам;

4-1 - блок анализа по строкам;

4-2 - блок анализа по столбцам;

5 - оператор

1) последовательность изображений реальной сцены, содержащих искомый движущийся объект, поступает на блок 1;

2) далее цифровая последовательность изображений, в виде значений яркостей пикселей с выхода блока 1 подается на вход блока 2, где осуществляется запись в память кадра в виде строк и столбцов трех кадров видеопоследовательности;

3) с выхода блока 2 кадры видеопоследовательности одновременно поступают на входы блоков 3 и 4, где, соответственно, формируются выборки по строкам и столбцам;

4) с выходов блоков 3-1 и выборка по строкам поступает в блоки 4-1, с выхода блока 3-2 выборка по столбцам изображения поступает на вход блока 4-2;

5) в блоке 4-1 происходит запоминание трех последовательных кадров построчно, измерение для каждой строки фазоэнергетической характеристики и спектральной плотности, определение межкадровой разности, на основе которых определяется местоположение объекта и характеристики движения (может быть реализован, например, с помощью процессора для цифровой обработки сигналов);

6) в блоке 4-2 происходят аналогичные операции, что и в блоке 4-1; только для столбцов видеопоследовательности;

7) блок 5 оператор принимает решение об обнаружении объектов.

Применение данного способа поиска позволит повысить вероятность правильного обнаружения движения объектов на последовательности цифровых изображениях, обладающих сложным неоднородным фоном, в условиях высокого уровня шумов.

Проведенный заявителями анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявлению источников, содержащих сведения об аналогах изобретения, позволил установить, что заявители не обнаружили аналогов, характеризующихся признаками, тождественными всем существенным признакам изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение "Способ обнаружения движущихся объектов и определения их параметров" соответствует критерию «новизна».

Способ обнаружения движущихся объектов и определения их параметров, основанный на формировании видеосигнала изображения, запоминания последовательности кадров и получении межкадровых разностей, отличающийся тем, что измеряют спектральные плотности видеопоследовательности двух кадров и фазоэнергетические характеристики последовательности трех кадров, определяют межкадровую разность спектральной плотности видеосигнала и попарную межкадровую разность фазоэнергетических характеристик взятой для трех кадров видеопоследовательности, на основе которых определяют параметры движения объекта, а именно: координаты по одной межкадровой разности фазоэнергетических характеристик; направление движения объекта по сравнению хотя бы двух межкадровых разностей фазоэнергетических характеристик; контраст объекта относительно фона по сравнению значений межкадровых разностей фазоэнергетической характеристики и спектральной плотности; смещение объекта в пикселях по разности спектральной плотности значений, соответствующих максимальным фазам.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области телевизионных измерительных систем. .

Изобретение относится к масштабируемому видеокодированию, и в частности к способу получения данных движения для макроблока изображения высокого разрешения - макроблока верхнего слоя, из данных движения макроблоков изображения низкого разрешения - макроблока базового слоя.

Изобретение относится к области обработки движущихся изображений в устройстве получения изображений, в частности к оценке общего вектора перемещения изображения вследствие дрожания рук посредством использования информации масштабирования и информации фокуса.

Изобретение относится к системам видеокодирования и, в частности, к способу нахождения вектора движения, используемому при кодировании видеосигнала, который выполняет прогнозирование с компенсацией движения.

Изобретение относится к видеодисплеям с окружающей подсветкой, в котором характеристики окружающей подсветки адаптируются к движению элементов отображаемого контента.

Изобретение относится к видеокодированию и, в частности, может использоваться в цифровых кодирующих устройствах для видеотелефонии, видеоконференцсвязи, телевизионного цифрового вещания стандартной и высокой четкости.

Изобретение относится к устройству для получения параметров преобразования и использованию способа получения параметров векторного преобразования движения в системах сжатия видеоданных.

Изобретение относится к системам основанным на анализе изображений отслеживания перемещения множества объектов на определенной области. .

Изобретение относится к области оценки движения, и в частности к оценке движения на основе блока в применении к сжатию видеоизображения. .

Изобретение относится к сжатию цифрового видеоизображения, в частности к преобразованию с повышением частоты кадров с помощью кодера (EA-FRUC) для сжатия видеоизображения.

Изобретение относится к области телевизионно-вычислительной техники и может быть использовано при построении интеллектуальных систем технического зрения

Изобретение относится к устройству отображения для отображения изображений на жидкокристаллической (ЖК) панели, способному уменьшать размытость изображения, вызванную движением

Изобретение относится к средствам автоматического обнаружения объектов на изображениях

Изобретение относится к видеоанализу и к анализу и изучению поведения на основе данных потокового видео

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано при биомеханических исследованиях, в спорте, в нейрофизиологических исследованиях для проведения ранней диагностики заболеваний различных функциональных систем человека, а также при оценке профессиональной пригодности

Изобретение относится к средствам обработки видеоданных

Изобретение относится к области видеокомпрессии, в частности к области поиска векторов перемещений блоков изображения и способу кодирования векторов перемещений

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к ультразвуковым диагностическим системам. Система содержит ультразвуковой датчик для получения последовательности ультразвуковых изображений по мере перфузии контрастного вещества в ткань, блок вычисления параметра времени накопления контрастного вещества для опухоли и для нормальной ткани и блок вычисления отношения параметра времени накопления для опухоли и параметра времени накопления для нормальной ткани. Во втором варианте система содержит ультразвуковой датчик для получения последовательности ультразвуковых изображений линейно зависимых данных эхо-сигнала из опухоли и окружающей ее ткани по мере перфузии, блок вычисления кривой временной интенсивности контрастного вещества для линейно зависимых данных эхо-сигнала опухоли и для данных эхо-сигнала нормальной ткани и блок вычисления разностной кривой для линейно зависимых кривых временной интенсивности для опухоли и нормальной ткани. Использование изобретения позволяет исключить влияние изменений процедуры между сеансами контроля терапии. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к кодированию и декодированию и, в частности, к кодированию и декодированию остаточного блока. Способ кодирования остаточного блока включает в себя этапы, на которых генерируют блок предсказания для текущего блока; генерируют остаточный блок на основании разности между блоком предсказания и остаточным блоком; генерируют остаточный блок преобразования путем преобразования остаточного блока в частотную область; разделяют остаточный блок преобразования на элементы полосы частот; и кодируют флаги эффективных коэффициентов, указывающие элементы полосы частот, в которых существуют ненулевые эффективные коэффициенты преобразования. Технический результат - эффективное кодирование и декодирование остаточного блока. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 1 табл., 36 ил.

Изобретение относится к ультразвуковым средствам диагностической визуализации. Система содержит ультразвуковой зонд для получения последовательности ультразвуковых изображений, по мере того как осуществляется перфузия ткани контрастным веществом, при этом множество изображений дополнительно включает в себя анатомический ориентир, показывающий перемещение ткани, процессор перфузии контрастного вещества и процессор изображений, идентифицирующий анатомический ориентир и обрабатывающий изображения, содержащие анатомический ориентир, отбрасывая из обработки те изображения, которые не включают его. Способ заключается в получении последовательности ультразвуковых изображений опухоли и прилегающей к ней ткани, по мере перфузии контрастным веществом, обработке изображений для идентификации перемещения ткани, при этом обрабатываются только те изображения, которые не претерпели негативного влияния перемещения ткани, для определения параметра перфузии, который является биомаркером эффективности лечения. Во втором варианте способа выбирают ультразвуковые изображения, синхронизированные с дыхательными движениями, и выделяют в качестве относящегося к опухоли биомаркера нормированный параметр перфузии ткани контрастным веществом. Использование изобретения позволяет повысить точность в оценке регрессии ангиогенеза. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 10 ил.
Наверх