專利名稱：一種數字影像的運動檢測方法
技術領域：
本發明涉及一種數字影像的運動檢測，尤其涉及一種數字影像的運動檢測方法。
背景技術：
為了提高計算速度，數字影像擷取裝置的運動檢測算法通常采用硬件實現。現有的用硬件實現的運動檢測算法通常將圖像劃分為多個子窗口，通過對比用于運動檢測的參考幀圖像和當前幀圖像的每個子窗口的亮度平均值的差來判斷該窗口是否發生運動。
由于硬件資源有限，不能將參考幀圖像和當前幀圖像全部記錄下來，所以通常的做法是累加參考幀和當前幀對應子窗口中每一行像素點的亮度值，并將對應行亮度累加值相減，取其絕對值作為行亮度差，當行亮度差大于一個閾值時判斷該行處于運動狀態。當該子窗口內處于運動狀態的行數大于另一個閾值時，判斷該子窗口處于運動狀態。
但是，這種通過計算參考幀和當前幀對應子窗口行亮度累加值，進而比較行亮度差的方法很容易受到光照變化的影響。很多情況下，光照細微的變化，就可能導致行亮度差發生巨大變化。比如光照稍微增強一點，該子窗口的整體亮度會稍微增大一些，但是后一幅圖像中由一行中所有像素點的亮度值累加得到的行亮度值可能會發生很大的變化，按現有的比較兩幅圖像的行亮度差的方法，就會導致錯誤地檢測出該窗口處于運動狀態。這種錯誤不能簡單地通過改變閾值來解決，因為這會對真實運動的檢測帶來影響。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提出一種數字影像的運動檢測方法，使系統能在光照亮度變化的情況下準確地進行運動檢測。
為了解決上述問題，本發明提供一種數字影像的運動檢測方法，包括以下步驟(a)選定運動檢測參考幀；(b)計算參考幀待檢測區域DF與當前幀待檢測區域DC內每一待檢測單位的亮度值，并分別將DF和DC內的所有待檢測單位的亮度值相加再取均，得到DF和DC的平均亮度值；(c)將DF和DC內對應的待檢測單位的亮度值之差，再減去當前幀和參考幀子窗口的平均亮度值之差，得到的結果取絕對值，作為該待檢測單位的運動系數；(d)判斷該待檢測單位的運動系數是否大于設定的第一閾值，如果是，判定該待檢測單位處于運動狀態，否則，判斷該待檢測單位處于非運動狀態。
以上已經構成了完整的對待檢測單元的運動檢測方案。
進一步地，上述運動檢測方法還可具有以下特點所述步驟(d)之后還包括步驟(e)按步驟(c)和(d)的方法對待檢測區域內的待檢測單位進行逐一判定，并統計已判定為運動狀態的待檢測單位的數量DL，如該數量大于設定的第二閾值，則判定待檢測區域處于運動狀態，如所有待檢測單位判定完成后，統計的數量DL還是不大于第二閾值，則判定待檢測區域處于非運動狀態。
進一步地，上述運動檢測方法還可具有以下特點所述步驟(a)中，是選取前一次進行運動檢測的幀作為本次運動檢測的參考幀。
進一步地，上述運動檢測方法還可具有以下特點所述圖像的待檢測區域是指對圖像劃分得到的全部或部分子窗口，或者是整個圖像。
進一步地，上述運動檢測方法還可具有以下特點所述待檢測單位為待檢測區域中的行、列或矩形塊。
進一步地，上述運動檢測方法還可具有以下特點所述待檢測單位的亮度值是指待檢測單位中包含的所有像素點的亮度值的累加值。
進一步地，上述運動檢測方法還可具有以下特點所述待檢測單位為待檢測區域中的行，且兩個相鄰待檢測行之間間隔了S行，S為正整數。
進一步地，上述運動檢測方法還可具有以下特點所述S取值為2～4。
進一步地，上述運動檢測方法還可具有以下特點所述第一閾值取值范圍通常為0.2×N≤第一閾值≤0.3×N，該N指待檢測區域中的列數。
進一步地，上述運動檢測方法還可具有以下特點所述第二閾值的取值范圍為0.004×M≤第二閾值≤0.013×M，該M為待檢測區域中包含的待檢測單位的數目。
本發明通過使用經過平均亮度值修正后的數據來檢測運動，降低了運動檢測對光照變化的敏感度，提高了運動檢測的精確性，并且便于使用硬件實現，擴大了運動檢測算法的使用范圍。
圖1是本發明實施例數字影像的運動檢測方法的流程圖。
具體實施例方式
在外界光照引起亮度變化時，一般來說整個圖像上像素點的亮度值會發生一致的變化，而運動圖像引起的亮度變化往往不具有此特性。因此本發明引入反應當前幀子窗口相對于參考幀的整體亮度變化參數，進而在根據當前幀相對于參考幀的亮度變化進行運動狀態判斷時，排除由光照變化帶來的整體亮度變化的影響，以準確地進行運動檢測。
本發明使用的影像擷取裝置可以是一個電荷耦合元件陣列、一個CMOS陣列以及任何可以將影像轉換成為電子信號的元件陣列。
下面結合附圖和實施例對本發明進行詳細的描述。
為了提高運動檢測的精確性，可將整個圖像劃分為K個子窗口分別進行運動檢測，當然也可以不劃分。可以將獨立進行運動檢測的圖像或其子窗口統稱為圖像的待檢測區域。
下面以一個待檢測子窗口的運動檢測過程為例，其流程如圖1所示，包括以下步驟步驟110選定運動檢測參考幀；參考幀的選取與運動檢測的頻率有關，通常選取前一次進行運動檢測的幀作為本次運動檢測的參考幀，例如，當系統每幀進行一次運動檢測時，可選取當前幀的前一幀作為參考幀。為了減少計算量，在外界光照變化頻率很小的使用環境下，也可選取前N次進行運動檢測的幀作為參考幀，N大于等于2。
步驟120計算參考幀與當前幀中待檢測子窗口內每一待檢測行的像素點亮度的累加值；參考幀待檢測子窗口第l行亮度累加值為Pl=Σi=1NYl,i;]]>當前幀待檢測子窗口第l行亮度累加值為Ql=Σi=1NYl,i;]]>其中，1≤l≤M；M為待檢測子窗口像素點的行數；N為待檢測子窗口像素點的列數。進一步降低硬件資源使用的場合，在每一個子窗口中也不是每行都必須要計算，可以采用隔S行統計一次亮度累加值，一般S取值為2～4，但也可以取其它值。
當圖像中僅有某個或某幾個局部區域需要進行運動檢測時，可以僅以圖像中的某個或某幾個子窗口為待檢測窗口。
步驟130分別將當前幀和參考幀中待檢測子窗口內的所有待檢測行的亮度累加值相加后取均，得到當前幀中待檢測子窗口的平均亮度值 和參考幀中待檢測子窗口的平均亮度值 步驟140計算待檢測子窗口中的待檢測行的運動系數diffldiffl=abs((Pl-Ql)-(P‾-Q‾));]]>其中，abs()為取絕對值函數。可以看出，該公式將計算出的行亮度累加值的差再減去子窗口的平均亮度值之差，其結果取絕對值后作為判斷運動狀態的運動系數，以消除光照變化帶來的影響。
步驟150逐一對待檢測子窗口的待檢測行的行運動系數diffl進行判斷，若該行的diffl大于設定的第一閾值，判定該行處于運動狀態，統計已判定為運動狀態的行數量LC，執行步驟160，否則執行步驟170；上述第一閾值與待檢測子窗口的像素點的列數N有關，列數越多第一閾值取值越大，取值范圍通常為0.2×N≤第一閾值≤0.3×N。
步驟160判斷待檢測子窗口統計出的運動行數LC是否大于設定的第二閾值，如果是，判定該子窗口處于運動狀態，結束；否則，執行下一步；上述第二閾值的取值范圍與待檢測子窗口的待檢測行數有關，待檢測行數越多第二閾值取值越大，取值范圍通常為0.004×M≤第二閾值≤0.013×M。
步驟170，判斷子窗口中所有待檢測行是否均已判定完成，如果是，判定該子窗口處于非運動狀態，結束；否則，返回步驟150。
基于本發明的構思，在上述實施例的基礎上還可以做各種變換例如，在另一實施例中，在判斷子窗口(可以是整個圖像)是否處于運動狀態時，不是以行為單位來判斷的，而是以一個包括N*M個像素的矩形塊為單位來判斷，其它的處理都可以相同。即先分別計算出當前幀和參考幀中子窗口內每一待檢測矩形塊的亮度累加值，再將子窗口內所有待檢測矩形塊的亮度累加值相加后取均，分別得到當前幀和參考幀中子窗口的平均亮度值，在計算每一矩形塊的運動系數時，也是將當前幀和參考幀中相應的待檢測矩形塊的亮度累加值相減，差再減去當前幀和參考幀子窗口的平均亮度值之差，再取絕對值。后續判斷與上述流程相同，就不再贅述。即，本發明的子窗口中的待檢測單可以是行，也可以是一塊，或者列等其它情況。
又如，在計算待檢測單位的亮度時，除了實施例中的計算其所包括的像素點的亮度累加值的方法外，也可以只計算部分像素點的亮度累加值，如隔幾個點取一個點進行計算。
另外，在計算出待檢測單元的亮度累加值后，也可以再取其均值再進行運動系統的計算，當然相應地子窗口的平均亮度值，也要對所有均值相加后再取均，而第一和第二閾值須做相應調整。但實質上與取累加值的方式是等同的。
權利要求
1.一種數字影像的運動檢測方法，包括以下步驟(a)選定運動檢測參考幀；(b)計算參考幀待檢測區域DF與當前幀待檢測區域DC內每一待檢測單位的亮度值，并分別將DF和DC內的所有待檢測單位的亮度值相加再取均，得到DF和DC的平均亮度值；(c)將DF和DC內對應的待檢測單位的亮度值之差，再減去當前幀和參考幀子窗口的平均亮度值之差，得到的結果取絕對值，作為該待檢測單位的運動系數；(d)判斷該待檢測單位的運動系數是否大于設定的第一閾值，如果是，判定該待檢測單位處于運動狀態，否則，判斷該待檢測單位處于非運動狀態。
2.如權利要求1所述的運動檢測方法，其特征在于所述步驟(d)之后還包括步驟(e)按步驟(c)和(d)的方法對待檢測區域內的待檢測單位進行逐一判定，并統計已判定為運動狀態的待檢測單位的數量DL，如該數量大于設定的第二閾值，則判定待檢測區域處于運動狀態，如所有待檢測單位判定完成后，統計的數量DL還是不大于第二閾值，則判定待檢測區域處于非運動狀態。
3.如權利要求1或2所述的運動檢測方法，其特征在于所述步驟(a)中，是選取前一次進行運動檢測的幀作為本次運動檢測的參考幀。
4.如權利要求1或2所述的運動檢測方法，其特征在于所述圖像的待檢測區域是指對圖像劃分得到的全部或部分子窗口，或者是整個圖像。
5.如權利要求1或2所述的運動檢測方法，其特征在于所述待檢測單位為待檢測區域中的行、列或矩形塊。
6.如權利要求1或2所述的運動檢測方法，其特征在于所述待檢測單位的亮度值是指待檢測單位中包含的所有像素點的亮度值的累加值。
7.如權利要求1或2所述的運動檢測方法，其特征在于所述待檢測單位為待檢測區域中的行，且兩個相鄰待檢測行之間間隔了S行，S為正整數。
8.如權利要求7所述的運動檢測方法，其特征在于所述S取值為2～4。
9.如權利要求7所述的運動檢測方法，其特征在于所述第一閾值取值范圍通常為0.2×N≤第一閾值≤0.3×N，該N指待檢測區域中的列數。
10.如權利要求2所述的運動檢測方法，其特征在于所述第二閾值的取值范圍為0.004×M≤第二閾值≤0.013×M，該M為待檢測區域中包含的待檢測單位的數目。
全文摘要
一種數字影像的運動檢測方法，包括步驟選定運動檢測參考幀；計算參考幀待檢測區域D
文檔編號H04N5/14GK1972374SQ20061014436
公開日2007年5月30日 申請日期2006年12月4日 優先權日2006年12月4日
發明者孫余順 申請人:北京中星微電子有限公司