專利名稱：一種圖像運動檢測系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像處理技術(shù)，尤其涉及一種圖像運動檢測系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
圖像處理(image processing)是用計算機對圖像進行分析，以達到所需結(jié)果的技術(shù)。又稱影像處理。圖像處理技術(shù)的主要內(nèi)容包括圖像壓縮，圖像增強和復(fù)原，圖像匹配、 描述和識別等三大部分。常見的處理有圖像數(shù)字化、圖像編碼、圖像增強、圖像復(fù)原、圖像分割和圖像分析等，圖像處理一般指數(shù)字圖像處理。數(shù)字圖像是指用數(shù)字?jǐn)z像機、掃描儀等設(shè)備經(jīng)過采樣和數(shù)字化得到的一個大的二維數(shù)組，該數(shù)組的元素稱為像素，其值為一整數(shù)，稱為灰度值。雖然某些處理也可以用光學(xué)方法或模擬技術(shù)實現(xiàn)，但它們遠不及數(shù)字圖像處理那樣靈活和方便，因而數(shù)字圖像處理成為圖像處理的主要方面。在多媒體應(yīng)用領(lǐng)域，圖像識別的技術(shù)應(yīng)用更加廣泛，在處理多媒體視頻圖像的優(yōu)化、特征提取、二次處理等涉及較多交叉學(xué)科技術(shù)內(nèi)容，特別是在將2D影片轉(zhuǎn)換為3D影片的圖像處理中，圖像的運動檢測算法就顯得更加重要，算法必須高效且有針對性，才能保證多媒體影片在(25幀/秒)播放過程中的實時圖像處理需求，但是目前大部分圖像處理算法復(fù)雜，處理速度慢，往往無法滿足多媒體影片的實時圖像處理需求，這是由于大部分圖像處理算法是基于一幀圖像處理的思路而設(shè)計，而忽略了多媒體圖像的實時性圖像處理需求，因此，有必要提供一種運動圖像處理算法，通過獲取相同場景下的一組圖像的圖像輪廓運動信息，提高圖像處理速度，并為其它多媒體技術(shù)的后續(xù)應(yīng)用(例如2D轉(zhuǎn)3D)提供參數(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明方法提供一種圖像運動檢測系統(tǒng)和方法，能夠在多媒體視頻播放過程中快速的檢測圖像運動，并跟蹤圖像輪廊給出運動位置坐標(biāo)信息作為其它多媒體技術(shù)的參數(shù)。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種圖像運動檢測方法，包括以下步驟A.對多媒體視頻數(shù)據(jù)進行解碼，獲取視頻圖像的原始圖像數(shù)據(jù)；B.依次獲取一幀圖像的YUV顏色編碼數(shù)據(jù)以提取輪廊生成輪廓參考幀；C.獲取下一幀圖像的YUV顏色編碼數(shù)據(jù)并根據(jù)輪廓參考幀獲得矩形區(qū)域數(shù)據(jù)，根據(jù)所述矩形區(qū)域生成輪廓運動幀；D.將輪廓運動幀與輪廓參考幀進行輪廓相似性比對，判斷是否相似，相似則進入步驟E，不相似則返回步驟B;E.根據(jù)輪廊參考幀與輪廊運動幀獲取運動檢測參數(shù)。所述的圖像運動檢測方法，在步驟E中，若所述視頻圖像還需運動檢測，則返回步驟B或以所述輪廊運動幀作為新的輪廊參考幀后返回步驟C。所述的圖像運動檢測方法，其中，所述獲取一幀圖像的YUV顏色編碼數(shù)據(jù)或獲取下一幀圖像的YUV顏色編碼數(shù)據(jù)，包括步驟Bi.對原始圖像數(shù)據(jù)進行檢查判斷數(shù)據(jù)類型，是YUV顏色編碼數(shù)據(jù)則進入步驟B3， 是其它類型數(shù)據(jù)則進入步驟B2 ；B2.將原始圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為YUV顏色編碼數(shù)據(jù)后進入步驟B3 ；B3.獲取一幀圖像的YUV顏色編碼數(shù)據(jù)。所述的圖像輪廓運動檢測方法，其中，所述生成輪廊參考幀，包括步驟Dl.通過直方圖變換統(tǒng)計法獲得輪廓相差閥值和輪廓相似閥值；D2.通過三點均差法獲得滿足條件的點陣集合；D3.從點陣集合中擬合出輪廓曲線；D4.濾除干擾后獲得輪廓參考幀。所述的圖像運動檢測方法，其中，所述根據(jù)輪廓參考幀獲得矩形區(qū)域數(shù)據(jù)，生成輪廓運動幀，包括根據(jù)輪廓參考幀記錄的輪廓水平和豎直坐標(biāo)信息建立矩形區(qū)域，取當(dāng)前幀在這個矩形區(qū)域內(nèi)的亮度數(shù)據(jù)Y值進行輪廓計算，生成輪廓運動幀。所述的圖像運動檢測方法，其中，在所述步驟D中，提取相似水平和豎直坐標(biāo)區(qū)域中的輪廓參考幀與輪廓運動幀的具體輪廓數(shù)據(jù)，將兩者的輪廓數(shù)據(jù)在水平和豎直方向上進行長度對比，若輪廓運動幀長度值在設(shè)定的閾值范圍內(nèi)，判定輪廓相似，反之則判定輪廓不相似。所述的圖像運動檢測方法，其中，在所述步驟E中，所述運動檢測參數(shù)包括運動距離參數(shù)和運動方向參數(shù)，通過計算運動輪廓幀與輪廓參考幀的水平和豎直坐標(biāo)的絕對差值獲得運動距離參數(shù)，根據(jù)輪廓運動幀相對于輪廓參考幀的位置移動方位獲得運動方向參數(shù)。所述的圖像運動檢測方法，其中，在所述步驟C中，首先根據(jù)輪廓參考幀記錄的輪廓水平和豎直坐標(biāo)信息建立矩形區(qū)域，并找到該矩形區(qū)域的中心點，再以該點為中心，將水平坐標(biāo)的橫向長度和豎直坐標(biāo)縱向長度各自增加一倍形成一個新的矩形區(qū)域，最后當(dāng)前幀在取這個新的矩形區(qū)域內(nèi)的亮度數(shù)據(jù)Y值進行輪廓計算，生成運動輪廓幀。一種圖像運動檢測系統(tǒng)，包括圖像輪廓參考幀處理模塊、圖像輪廓運動幀處理模塊、圖像輪廓相似性對比模塊以及圖像輪廓運動檢測處理模塊，所述圖像輪廓參考幀處理模塊用于以多媒體視頻數(shù)據(jù)中一幀圖像的亮度數(shù)據(jù)Y值為基礎(chǔ)進行輪廓計算獲取輪廓參考幀，所述圖像輪廓運動幀處理模塊用于以多媒體視頻數(shù)據(jù)中下一幀圖像的亮度數(shù)據(jù)Y值為基礎(chǔ)進行輪廓計算獲取輪廓參考幀，所述圖像輪廓相似性對比模塊用于對輪廓運動幀與輪廓參考幀進行相似性比對，在比對結(jié)果為相似時通過圖像輪廓運動檢測處理模塊提取輪廓參考幀和輪廓運動幀數(shù)據(jù)中的水平和豎直坐標(biāo)值并計算出輪廓的運動檢測參數(shù)，當(dāng)比對結(jié)果為不相似時以該輪廓運動幀作為新的輪廓參考幀，再由圖像輪廓運動幀處理模塊繼續(xù)對再下一幀圖像進行處理。所述的圖像運動檢測系統(tǒng)，其還包括顏色編碼數(shù)據(jù)處理模塊，所述顏色編碼數(shù)據(jù)處理模塊用于將圖像幀的其他類型的原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為YUV顏色編碼數(shù)據(jù)。所述的圖像運動檢測系統(tǒng)，其中，所述運動檢測參數(shù)包括運動距離參數(shù)和運動方向參數(shù)。本發(fā)明通過對輪廓的判定，以輪廓線為處理對象，解決了普通圖像處理中以數(shù)據(jù)點為算法對象的復(fù)雜度，極大了減少了運算量，并結(jié)合輪廓的前后參考關(guān)系，取需要的圖像區(qū)域進行處理，減少了對于整個圖像遍歷計算的算法開銷，從而提高多媒體視頻圖像輪廓運動檢測的效率。


圖1為本發(fā)明圖像運動檢測方法較佳實施方式的流程圖；圖2為圖1中生成輪廓幀的流程圖；圖3為本發(fā)明圖像運動檢測系統(tǒng)較佳實施方式的框圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。為了解決現(xiàn)有的多媒體視頻圖像算法無法滿足實時圖像處理需求的情況，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是在多媒體視頻幀通過解碼轉(zhuǎn)換為原始圖像數(shù)據(jù)后，將原始圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為YUV顏色編碼數(shù)據(jù)；提取第1幀圖像的YUV數(shù)據(jù)中的亮度數(shù)據(jù)Y值作為圖像輪廓運動分析的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)元素，該亮度數(shù)據(jù)Y值每個點的值域為0 255，并設(shè)定其邊緣亮度差閾值、輪廓亮度相似閾值、輪廓長度值；通過輪廓計算獲取第1幀圖像輪廓數(shù)據(jù)的水平和豎直坐標(biāo)值(以下簡稱X、Y坐標(biāo)值)，將該輪廓數(shù)據(jù)記錄為輪廓參考幀；然后獲取第2幀圖像的亮度數(shù)據(jù)Y值，此時使用上一幀輪廓參考幀的Χ、Υ坐標(biāo)值為參考，只提取上一幀輪廓位置附近的矩形區(qū)域的亮度數(shù)據(jù)Y值，在提取出矩形區(qū)域亮度數(shù)據(jù)Y值后，通過輪廓計算獲取第2 幀圖像輪廓數(shù)據(jù)X、Y坐標(biāo)值，將該輪廓數(shù)據(jù)記錄為輪廓運動幀；然后通過對輪廓參考幀和輪廓運動幀的相似性比對，判斷輪廓運動幀中的數(shù)據(jù)是否為原輪廓(輪廓參考幀)運動后的輪廓數(shù)據(jù)；如判斷為相似，則通過輪廓參考幀和輪廓運動幀中的X、Y坐標(biāo)值計算出輪廓的運動距離，運動方向等圖像運動檢測信息；如判斷為不相似，則表示多媒體視頻圖像的場景變化較大，需要重新計算輪廓參考幀；依此類推，計算出視頻圖像中所有圖像幀的輪廓運動信息。參考圖1，為本發(fā)明圖像運動檢測方法較佳實施方式的流程圖，包括步驟Si、對多媒體視頻數(shù)據(jù)進行解碼，獲取視頻圖像的原始圖像數(shù)據(jù)；S2、對原始圖像數(shù)據(jù)進行檢查判斷數(shù)據(jù)類型，是YUV顏色編碼數(shù)據(jù)則進入步驟S4, 是其它類型數(shù)據(jù)例如RGB數(shù)據(jù)，則進入步驟S3 ；S3、將原始圖像數(shù)據(jù)(如RGB數(shù)據(jù))轉(zhuǎn)換為YUV顏色編碼數(shù)據(jù)后進入步驟S4 ；S4、依次序獲取一幀圖像的YUV顏色編碼數(shù)據(jù)；S5、判斷是否已有輪廓參考幀，有輪廓參考幀則進行步驟S7，沒有輪廓參考幀則進行步驟S6 ；S6、根據(jù)當(dāng)前幀的YUV顏色編碼數(shù)據(jù)生成輪廓參考幀；S7、根據(jù)輪廓參考幀獲得矩形區(qū)域數(shù)據(jù)，由輪廓參考幀的下一幀生成輪廓運動幀；S8、對輪廓欲動幀與輪廓參考幀進行輪廓相似性比對，判斷是否相似，相似則進入步驟S9，不相似則返回步驟S6 ；S9、根據(jù)比對結(jié)果獲取輪廓運動的相關(guān)參數(shù)。具體的，在上述步驟S3中，由于多媒體視頻數(shù)據(jù)通過解碼計算后，一般生成RGB或 YUV等能夠進行DA(數(shù)模)轉(zhuǎn)換的視頻顏色編碼數(shù)據(jù)，如解碼為YUV值，則直接使用，如解碼為 RGB 值，則需要通過公式Y(jié) = 0. 299R+0. 587G+0. 114Β, U = -0. 147R-0. 289G+0. 436Β, V = O. 615R-0. 515G-0. 100Β，將 RGB 值轉(zhuǎn)換為 YUV 值；在上述步驟S6中，需要設(shè)定邊緣亮度差閾值、輪廓亮度相似閾值以及輪廓長度值，輪廓計算通過遍歷當(dāng)前圖像幀的所有亮度數(shù)據(jù)Y值，得到若干個滿足設(shè)定值要求的X、 Y坐標(biāo)信息數(shù)據(jù)集合，形成一個輪廓參考幀，其中，亮度值域為O 255，由位于X坐標(biāo)上相鄰兩個亮度點的絕對差值大于邊緣亮度差閾值時，以相鄰兩點中值大者為輪廓點；邊緣點相鄰X、Y坐標(biāo)上的亮度點，與其亮度絕對差值小于輪廓亮度相似閾值時，為相似輪廓點；所述輪廓長度值是在連續(xù)的相似輪廓點在X、Y軸方向上的距離最小值；所述輪廓計算具體包括通過邊緣亮度差閾值、輪廓亮度相似閾值獲取連續(xù)的相似輪廓點，當(dāng)連續(xù)的相似輪廓點在X、Y軸方向上的距離大于或等于輪廓長度值時，記錄為輪廓數(shù)據(jù)；在上述步驟S7中，是根據(jù)輪廓參考幀記錄的輪廓X、Y坐標(biāo)信息為基礎(chǔ)，取輪廓參考幀中X坐標(biāo)的橫向長度和Y坐標(biāo)縱向長度，形成一個矩形區(qū)域，并找到該矩形區(qū)域的中心點，再以該點為中心，將X坐標(biāo)的橫向長度和Y坐標(biāo)縱向長度各自增加一倍，形成一個新矩形區(qū)域，取這個新矩形區(qū)域內(nèi)的Y值度數(shù)據(jù)對當(dāng)前幀進行輪廓計算，生成輪廓運動幀，這樣就避免了在整個圖像數(shù)據(jù)區(qū)域中進行遍歷的輪廓計算，提高了計算效率；在上述步驟S8中，提取相似X、Y坐標(biāo)區(qū)域中的輪廓參考幀與輪廓運動幀的具體輪廓數(shù)據(jù)，將兩者的輪廓數(shù)據(jù)在X、Y方向上進行長度對比，當(dāng)輪廓運動幀長度值在設(shè)定的閾值范圍內(nèi)，判定輪廓相似進入步驟S9，反之則判定輪廓不相似，視頻場景已經(jīng)較大變化，需要重新生成輪廓參考幀，返回步驟S6 ；在上述步驟S9中，在當(dāng)前輪廊運動幀被判定與輪廓參考幀具有相似的輪廓后，獲得輪廓運動幀相對輪廓參考幀的運動距離和運動方向參數(shù)，其中，計算出各自輪廓X、Y坐標(biāo)的絕對差值即為運動距離，根據(jù)輪廓運動幀相對于輪廓參考幀的位置，獲取當(dāng)前輪廓的橫、縱向移動的方位即可獲得運動方向。若所述視頻圖像還需運動檢測，可以返回步驟S6， 或以所述輪廊運動幀作為新的輪廊參考幀后返回步驟S7。以輪廊運動幀作為新的輪廊參考幀可以節(jié)省生成輪廊參考幀所要的計算量，從而進一步提高圖像運動檢測效率。本發(fā)明實施例對輪廓的判定，是以輪廓線為主要算法對象，解決了普通圖像處理中以數(shù)據(jù)點為算法對象的復(fù)雜度，極大了減少了運算量，并結(jié)合和輪廓前后參考關(guān)系，取需要的圖像區(qū)域進行輪廊計算獲得輪廊運動幀，減少了對于整個圖像遍歷計算的算法開銷， 從而提高多媒體視頻圖像運動輪廓檢測的效率。繼續(xù)參考圖2，為本發(fā)明實施例中生成輪廓參考幀的方法，包括步驟S61、通過直方圖變換統(tǒng)計法獲得輪廓相差閥值和輪廓相似閥值；S62、通過三點均差法獲得滿足條件的點陣集合；S63、通過洪泛法從點陣集合中擬合出輪廓曲線；S64、濾除干擾后獲得輪廓參考幀。具體的，在上述步驟S61中，在初始化幀內(nèi)，按照直方圖的思想，根據(jù)影片場景具體設(shè)置灰度區(qū)間
權(quán)利要求
1.一種圖像運動檢測方法，包括以下步驟A.對多媒體視頻數(shù)據(jù)進行解碼，獲取視頻圖像的原始圖像數(shù)據(jù)；B.依次獲取一幀圖像的YUV顏色編碼數(shù)據(jù)以提取輪廊生成輪廓參考幀；C.獲取下一幀圖像的YUV顏色編碼數(shù)據(jù)并根據(jù)輪廓參考幀獲得矩形區(qū)域數(shù)據(jù)，根據(jù)所述矩形區(qū)域生成輪廓運動幀；D.將輪廓運動幀與輪廓參考幀進行輪廓相似性比對，判斷是否相似，相似則進入步驟 E，不相似則返回步驟B ；E.根據(jù)輪廊參考幀與輪廊運動幀獲取運動檢測參數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像運動檢測方法，其特征在于在所述步驟E中，若所述視頻圖像還需運動檢測，則返回步驟B或以所述輪廊運動幀作為新的輪廊參考幀后返回步驟 C0
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的圖像運動檢測方法，其特征在于所述獲取一幀圖像的 YUV顏色編碼數(shù)據(jù)或獲取下一幀圖像的YUV顏色編碼數(shù)據(jù)，包括步驟Bi.對原始圖像數(shù)據(jù)進行檢查判斷數(shù)據(jù)類型，是YUV顏色編碼數(shù)據(jù)則進入步驟B3，是其它類型數(shù)據(jù)則進入步驟B2;B2.將原始圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為YUV顏色編碼數(shù)據(jù)后進入步驟B3 ；B3.獲取一幀圖像的YUV顏色編碼數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的圖像運動檢測方法，其特征在于所述提取輪廊生成輪廊參考幀，包括步驟Dl.通過直方圖變換統(tǒng)計法獲得輪廓相差閥值和輪廓相似閥值；D2.通過三點均差法獲得滿足條件的點陣集合；D3.從點陣集合中擬合出輪廓曲線；D4.濾除干擾后獲得輪廓參考幀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的圖像運動檢測方法，其特征在于所述根據(jù)輪廓參考幀獲得矩形區(qū)域數(shù)據(jù)，根據(jù)所述矩形區(qū)域生成輪廓運動幀，包括根據(jù)輪廓參考幀記錄的輪廓水平和豎直坐標(biāo)信息建立矩形區(qū)域，取當(dāng)前幀這個矩形區(qū)域內(nèi)YUV顏色編碼數(shù)據(jù)的亮度數(shù)據(jù)Y值進行輪廓計算，生成輪廓運動幀。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的圖像運動檢測方法，其特征在于在所述步驟D中，提取相似水平和豎直坐標(biāo)區(qū)域中的輪廓參考幀與輪廓運動幀的具體輪廓數(shù)據(jù)，將兩者的輪廓數(shù)據(jù)在水平和豎直方向上進行長度對比，若輪廓運動幀長度值在設(shè)定的閾值范圍內(nèi)，判定輪廓相似，反之則判定輪廓不相似。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的圖像運動檢測方法，其特征在于在所述步驟C中，首先根據(jù)輪廓參考幀記錄的輪廓水平和豎直坐標(biāo)信息建立矩形區(qū)域，并找到該矩形區(qū)域的中心點，再以該點為中心，將水平坐標(biāo)的橫向長度和豎直坐標(biāo)縱向長度各自增加一倍形成一個新的矩形區(qū)域，最后取當(dāng)前幀在這個新的矩形區(qū)域內(nèi)的亮度數(shù)據(jù)Y值進行輪廓計算，生成輪廓運動幀。
8.一種運動圖像檢測系統(tǒng)，包括圖像輪廓參考幀處理模塊、圖像輪廓運動幀處理模塊、圖像輪廓相似性對比模塊以及圖像輪廓運動檢測處理模塊，所述圖像輪廓參考幀處理模塊用于以多媒體視頻數(shù)據(jù)中一幀圖像的亮度數(shù)據(jù)Y值為基礎(chǔ)進行輪廓計算獲取輪廓參考幀，所述圖像輪廓運動幀處理模塊用于以多媒體視頻數(shù)據(jù)中下一幀圖像的亮度數(shù)據(jù)Y值為基礎(chǔ)進行輪廓計算獲取輪廓運動幀，所述圖像輪廓相似性對比模塊用于對輪廓運動幀與輪廓參考幀進行相似性比對，在比對結(jié)果為相似時通過所述圖像輪廓運動檢測處理模塊提取輪廓參考幀和輪廓運動幀數(shù)據(jù)中的水平和豎直坐標(biāo)值并計算出輪廓的運動檢測參數(shù)，當(dāng)比對結(jié)果為不相似時以該輪廓運動幀作為新的輪廓參考幀，再由圖像輪廓運動幀處理模塊繼續(xù)對再下一幀圖像進行處理。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的圖像運動檢測系統(tǒng)，其還包括顏色編碼數(shù)據(jù)處理模塊，所述顏色編碼數(shù)據(jù)處理模塊用于將圖像幀的其他類型的原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為YUV顏色編碼數(shù)據(jù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的圖像運動檢測系統(tǒng)，其特征在于所述運動檢測參數(shù)包括運動距離參數(shù)和運動方向參數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種圖像運動檢測方法，包括A.對多媒體視頻數(shù)據(jù)進行解碼，獲取視頻圖像的原始圖像數(shù)據(jù)；B.依次獲取一幀圖像的YUV顏色編碼數(shù)據(jù)以提取輪廊生成輪廓參考幀；C.獲取下一幀圖像的YUV顏色編碼數(shù)據(jù)并根據(jù)輪廓參考幀獲得矩形區(qū)域數(shù)據(jù)，生成輪廓運動幀；D.將輪廓運動幀與輪廓參考幀進行輪廓相似性比對，判斷是否相似，相似則進入步驟E，否則返回步驟B；E.根據(jù)輪廊參考幀與輪廊運動幀獲取運動檢測參數(shù)，然后返回步驟B或以輪廊運動幀作為輪廊參考幀并返回步驟C。本發(fā)明以輪廓線為處理對象，減少了運算量，并根據(jù)輪廓的前后參考關(guān)系，取需要的圖像區(qū)域進行處理，提高多媒體視頻圖像運動檢測的效率。
文檔編號G06T7/20GK102457724SQ20101052105
公開日2012年5月16日 申請日期2010年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月22日
發(fā)明者付東, 劉紋高, 孫賢文, 謝相偉, 趙銘, 邵詩強 申請人:Tcl集團股份有限公司