一种移动物体侦测的方法及系统与流程

1.本发明涉及图像传感器技术领域，具体涉及能够实现移动物体侦测的方法及系统。


背景技术：

2.作为智慧城市建设中的关键技术之一，移动物体侦测技术已成为目前研发的热点。目前移动物体侦测大多是通过后级芯片(如isp)或者软件平台实现，存在硬件复杂，功耗大，实现成本高等问题。此外，大部分静止相机对移动物体的侦测通常采用背景差法或帧差法来判断有无移动物体，而单一的判断标准在一定程度上存在兼容性较差的问题，比如当环境光变化时，也可能被判断为有移动物体，造成误检。
3.因此，针对现有移动物体侦测方法存在算法复杂，功耗大，特定场景变化可能出现误检等缺陷，设计一种改进的移动物体侦测方法是很有必要的。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是：解决现有移动物体侦测方法特定场景易出现误检，且依赖后级芯片或软件平台，硬件复杂、功耗大的问题。本发明的目的在于，提供一种移动物体侦测方法，该方法结合两种不同检出方式的结果来表征有无动体，提高了检测的准确性，此外，该硬件系统得以简化，功耗降低。
5.本发明通过下述技术方案实现：
6.本发明的第一方面在于，提供一种移动物体侦测方法，包括：
7.s1、输入侦测的连续图像，并选取背景帧；
8.背景帧根据应用场景设置更新频率，可以设定侦测的连续图像中每n帧更新一次背景帧。对于物体移动速度较快的场景，背景帧更新频率快；对于物体移动速度较慢的场景，背景帧更新频率慢。
9.s2、通过降采样得到像素矩阵数据f(x,y)；
10.s2-1、采用流水线累加方式进行水平方向降采样；
11.s2-2、垂直方向的降采样，将水平加算后的像素数据再进行垂直方向的加算。
12.s3、向量信息比较获得差分信息sp_chg；
13.s4、灰度信息比较获得差分信息gs_chg；
14.s5、综合步骤s3和步骤s4的两种差分信息来共同判断有无运动物体检出。
15.进一步地，步骤s2-2垂直方向的降采样时，输入时采用先读出原存储像素值，经加算后再存储的方式，这样能够节约缓冲器的用量。
16.进一步地，步骤s3的具体步骤包括：
17.s3-1、同一帧图像内像素单元之间的向量信息比较；
18.当进行左右明暗判断时，将像素单元f(x,y)与f(x-1,y)的像素值差值(即水平方向相邻像素点的像素值相减)与邻接阈值th作比较：
[0019][0020]
当进行上下明暗判断时，将像素单元f(x,y)与f(x,y-1)的像素值差值(即垂直方向相邻像素点的像素值相减)与邻接阈值th作比较：
[0021][0022]
s3-2、当前帧图像与背景帧图像之间的向量信息比较；
[0023]
将当前帧的向量信息与背景帧的向量信息比较，统计向量信息发生变化的个数unit_n，然后与差分统计阈值cnt比较：
[0024]
当unit_n＞阈值cnt时，画面有变化，计为sp_chg＝1’b1；
[0025]
当unit_n≤阈值cnt时，画面无变化，计为sp_chg＝1’b0；
[0026]
所述邻接阈值th是明暗变化的界定值，差分统计阈值cnt是向量信息变化的参考值，本领域技术人员根据移动侦测检出敏感度需求进行配置即可。
[0027]
进一步地，所述步骤s4具体包括：
[0028]
s4-1、当前帧图像与背景帧图像之间的灰度信息比较；
[0029]
将当前帧像素单元f(x,y)与背景帧像素单元fgrd(x,y)的像素值差值(即当前帧与背景帧相同位置像素点的像素值相减)与灰度变化阈值hd比较：
[0030][0031]
所述灰度变化阈值hd是灰度变化的参考值，本领域技术人员根据移动侦测检出敏感度的需求进行配置即可。
[0032]
s4-2、饱和区域变化趋势表征特定场景变化；
[0033]
当前帧饱和点个数变多，计为fullcode_chg＝2’b01；
[0034]
当前帧饱和点个数变少，计为fullcode_chg＝2’b11；
[0035]
当前帧饱和点个数不变，计为fullcode_chg＝2’b00。
[0036]
s4-3、整体画面灰度变化趋势判断；
[0037]
(1)当fullcode_chg＝2’b00，且背景差分变亮的像素单元个数超过设定阈值(ray_up_num_th)，计为gs_chg＝3’b001，表征饱和像素单元数无变化，整体画面的灰度值变大；
[0038]
(2)当fullcode_chg＝2’b01，且背景差分变亮的像素单元个数超过设定阈值(ray_up_num_th)，计为gs_chg＝3’b011，表征饱和像素单元数变多，整体画面的灰度值变大；
[0039]
(3)当fullcode_chg＝2’b00，且背景差分变暗的像素单元个数超过设定阈值(ray_dn_num_th)且，计为gs_chg＝3’b100，表征饱和像素单元数无变化，整体画面的灰度值变小；
[0040]
(4)当fullcode_chg＝2’b11，且背景差分变暗的像素单元个数超过设定阈值(ray_dn_num_th)，计为gs_chg＝3’b101，表征饱和像素单元数变少，整体画面的灰度值变小；
[0041]
(5)当fullcode_chg＝2’b00，且背景差分变亮的像素单元个数小于设定阈值(ray_up_num_th)，且背景差分变暗的像素单元个数小于设定阈值(ray_dn_num_th)，计为gs_chg＝3’b000，表征整体灰度值和饱和像素单元数均无变化；
[0042]
(6)不是上述(1)-(5)情形的，计为gs_chg＝3’b111。
[0043]
所述设定阈值ray_up_num_th，ray_dn_num_th分别表示整体画面中像素单元变明或变暗的比例，可以根据需要进行设定。
[0044]
进一步地，所述步骤s5的判断条件和场景识别结果：
[0045][0046]
本发明的第二方面在于，提供移动物体侦测的系统包括：图像输入单元、动体检测单元和动体检测结果接收单元，其中，动体检测单元包括水平降采样单元、垂直降采样单元、缓冲器、判断单元、侦测结果输出单元。
[0047]
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
[0048]
1、采用降采样数据作为样本数据，使得输入图像分辨率要求低，易实现高帧率输入可适用高速运动物体的侦测，同时降采样的滤波效果可以进一步的抑制图像噪声引起的误触发；
[0049]
2、本发明采用两种不同的差分信息来共同判断有无运动物体，提高了检出效率的同时也能降低误触发几率；
[0050]
3、整体计算复杂度低，不需要大容量存储，方便硬件集成；
[0051]
4、该侦测系统能够集成到图像传感器中，也能够在图像传感器外部实现，灵活性强；另外，当集成到cis内部时，可以根据后级模块需求关闭图像传输通道，更大限度降低功耗。
附图说明
[0052]
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本技术的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
[0053]
图1为本发明移动物体侦测方法流程图；
[0054]
图2为本发明降采样示意图；
[0055]
图3为同一帧图像内像素单元之间的向量信息比较示意图；
[0056]
图4为当前帧图像与背景帧图像的向量信息变化示意图；
[0057]
图5为当前帧图像与背景帧图像的灰度信息比较示意图；
[0058]
图6为本发明移动物体侦测系统的结构示意图。
具体实施方式
[0059]
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
[0060]
实施例1
[0061]
目前现有的移动物体侦测方法，由于判断条件单一而存在兼容性较差的问题，特定场景变化易出现误检，本实施例提供一种改进的移动物体侦测方法，其综合了两种判断条件使侦测更精准，且硬件复杂度较低，更易实现，功耗更低。如图1所示，本实施例提供一种移动物体侦测方法，包括步骤：
[0062]
s1、输入侦测的连续图像，并选取背景帧；
[0063]
背景帧根据应用场景设置更新频率，可以设定侦测的连续图像中每n帧更新一次背景帧。对于物体移动速度较快的场景，背景帧更新频率快；对于物体移动速度较慢的场景，背景帧更新频率慢。
[0064]
s2、通过降采样得到像素矩阵数据；
[0065]
s2-1、采用流水线累加方式进行水平方向降采样；
[0066]
s2-2、垂直方向的降采样，将水平加算后的像素数据再进行垂直方向的加算。
[0067]
输入图像尺寸为h
×
v，例如降采样比例水平unit_x＝8，垂直unit_y＝4，后得到mxn个像素单元矩阵。m＝h/8,n＝v/4。
[0068]
前级输入图片逐行，且水平方向从左到右的时序输入hxv个图像数据。先通过水平8个连续输入数据实现水平方向降采样(h_buf＝h_data1+h_data2+
…
+h_data8)。该方案采用流水线累加方式，使用一台加算器就是实现水平加算。如上每8个像素通过水平加算后得到8个像素点像素值的总和。
[0069]
水平加算后像素的数据再进行垂直方向的加算，存入缓冲器(now_sram)。如图2所示，像素数据输入顺序从左至右，从上至下逐行读出。p1，p9，p17，p25位置的像素需要加算，因为加算数据非时间上的连续输入，通常做法需要先缓存前p1，p9，p17行数据，到p25读出时，p1，p9，p17，p25再做加算。考虑到减少缓冲器的使用，当p1输入时先存入缓冲器对应位置，p9输入时先读出缓存器存入的p1再和p9做加算再次存入同地址缓冲器，p17输入时同理先读出再加算存入，p25输入时同理先读出再加算存入。这样实现了垂直方向只需要用到一行缓冲器即可。
[0070]
背景帧需要更新时，降采样后存入缓冲器(now_sram)的数据再存入背景帧数据储存缓冲器(base_sram)。
[0071]
s3、向量信息比较获得差分信息sp_chg；
[0072]
s4、灰度信息比较获得差分信息gs_chg；
[0073]
s5、综合步骤s3和步骤s4的两种差分信息来共同判断有无运动物体检出。
[0074]
实施例2
[0075]
本实施例与实施例1的区别在于，步骤s3的具体步骤包括：
[0076]
s3-1、同一帧图像内像素单元之间的向量信息比较；
[0077]
图3示出同一帧图像中各像素单元之间的明暗变化，“明”表示亮度值高，“中”表示亮度值中，“暗”表示亮度值低。“00”表示从上到下(或从左到右)亮度值无变化，“01”表示从上到下(或从左到右)亮度值变大，“11”表示从上到下(或从左到右)亮度值变小。
[0078]
(1)当进行左右明暗判断时，将像素单元f(x,y)与f(x-1,y)的像素值差值(即水平方向相邻像素点的像素值相减)与邻接阈值th作比较，用两比特信号表征明暗变化趋势向量，每帧得到(m-1)
×n×
2bit帧内水平方向明暗变化的向量信息；
[0079]
所述邻接阈值th是明暗变化的界定值，根据不同场景进行设定，用来表征明暗的敏感度；
[0080]
具体地：
[0081][0082]
(2)当进行上下明暗判断时，将像素单元f(x,y)与f(x,y-1)的像素值差值(即垂直方向相邻像素点的像素值相减)与邻接阈值th作比较，用两比特信号表征明暗变化趋势向量，每帧得到m
×
(n-1)
×
2bit帧内垂直方向明暗变化的向量信息；
[0083]
同样地，所述邻接阈值th是明暗变化的界定值，根据不同场景进行设定，用来表征明暗的敏感度；
[0084]
具体地：
[0085][0086]
s3-2、当前帧图像与背景帧图像之间的向量信息比较。
[0087]
如图4所示，将当前帧的向量信息与背景帧的向量信息比较，统计向量信息发生变化的个数unit_n，然后与差分统计阈值cnt比较：
[0088]
当unit_n＞阈值cnt时，画面有变化，计为sp_chg＝1’b1；
[0089]
当unit_n≤阈值cnt时，画面无变化，计为sp_chg＝1’b0；
[0090]
所述差分统计阈值cnt表征向量信息变化的参考值，本领域技术人员根据移动侦测检出敏感度需求进行配置即可。
[0091]
实施例3
[0092]
本实施例与实施例1的区别在于，步骤s4的具体步骤包括：
[0093]
s4-1、当前帧图像与背景帧图像之间的灰度信息比较；
[0094]
如图5所示，将当前帧像素单元f(x,y)与背景帧像素单元fgrd(x,y)的像素值差值(即当前帧与背景帧相同位置像素点的像素值相减)与灰度变化阈值hd比较，获得m x n x 2bit的灰度信息；
[0095]
所述灰度变化阈值hd是灰度变化的参考值，本领域技术人员根据移动侦测检出敏感度需求进行配置即可。
[0096]
具体地，
[0097][0098]
s4-2、饱和区域变化趋势表征特定场景变化；
[0099]
当前帧降采样后的各个像素单元的像素值达到灰度的最大值计为饱和点。统计当前帧图像的饱和点个数(fullcode_n)，然后与背景帧图像的饱和点个数做差，由此表征饱和区域变化趋势，具体地：
[0100]
当前帧饱和点个数变多，计为fullcode_chg＝2’b01；
[0101]
当前帧饱和点个数变少，计为fullcode_chg＝2’b11；
[0102]
当前帧饱和点个数不变，计为fullcode_chg＝2’b00。
[0103]
s4-3、整体画面灰度变化趋势判断；
[0104]
(1)当fullcode_chg＝2’b00，且背景差分变亮的像素单元个数超过设定阈值(ray_up_num_th)，计为gs_chg＝3’b001，表征饱和像素单元数无变化，整体画面的灰度值变大；
[0105]
(2)当fullcode_chg＝2’b01，且背景差分变亮的像素单元个数超过设定阈值(ray_up_num_th)，计为gs_chg＝3’b011，表征饱和像素单元数变多，整体画面的灰度值变大；
[0106]
(3)当fullcode_chg＝2’b00，且背景差分变暗的像素单元个数超过设定阈值(ray_dn_num_th)，计为gs_chg＝3’b100，表征饱和像素单元数无变化，整体画面的灰度值变小；
[0107]
(4)当fullcode_chg＝2’b11，且背景差分变暗的像素单元个数超过设定阈值(ray_dn_num_th)，计为gs_chg＝3’b101，表征饱和像素单元数变少，整体画面的灰度值变小；
[0108]
(5)当fullcode_chg＝2’b00，且背景差分变亮的像素单元个数小于设定阈值(ray_up_num_th)，且背景差分变暗的像素单元个数小于设定阈值(ray_dn_num_th)，计为gs_chg＝3’b000，表征整体灰度值和饱和像素单元数均无变化；
[0109]
(6)不是上述(1)-(5)情形的，计为gs_chg＝3’b111。
[0110]
所述设定阈值ray_up_num_th，ray_dn_num_th分别表示整体画面中像素单元变亮或变暗的比例，可以根据需要进行设定。
[0111]
实施例4
[0112]
本实施例与实施例1的区别在于，步骤s5的判断条件和场景识别结果：
[0113][0114][0115]
实施例5
[0116]
本实施例提供一种移动物体侦测系统，该系统包括图像输入单元、动体检测单元和动体检测结果接收单元，其中，动体检测单元包括水平降采样单元、垂直降采样单元、缓冲器、判断单元、侦测结果输出单元。
[0117]
所述水平降采样单元用于对输入的图像进行水平方向的降采样；
[0118]
所述垂直降采样单元用于对输入的图像进行垂直方向的降采样；
[0119]
所述缓冲器用于缓存降采样后的数据；
[0120]
所述判断单元通过逻辑运算判断移动物体的侦测结果。
[0121]
与现有移动侦测系统相比，该侦测系统结构较为简化，易实现且功耗较低。
[0122]
在本发明的各种实施例中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的并且并非意在限制本发明的各种实施例。如在此所使用，单数形式意在也包括复数形式，除非上下文清楚地另有指示。除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本发明的各种实施例中被清楚地限定。
[0123]
以上所述实施例的各个技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0124]
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种移动物体侦测的方法，其特征在于，所述方法包括：s1、输入侦测的连续图像，并选取背景帧；s2、通过降采样得到像素矩阵数据f(x,y)；采用流水线累加方式进行水平方向降采样；垂直方向的降采样，将水平加算后的像素数据再进行垂直方向的加算。s3、向量信息比较获得差分信息sp_chg；s4、灰度信息比较获得差分信息gs_chg；s5、综合步骤s3和步骤s4的两种差分信息来共同判断有无运动物体检出。2.根据权利要求1所述的移动物体侦测的方法，其特征在于，所述步骤s2中垂直方向降采样时，输入时采用先读出原存储像素值，经加算后再存储的方式。3.根据权利要求1所述的移动物体侦测的方法，其特征在于，所述步骤s3包括：s3-1、同一帧图像内像素单元之间的向量信息比较；s3-2、当前帧图像与背景帧图像之间的向量信息比较。4.根据权利要求3所述的移动物体侦测的方法，其特征在于，所述步骤s3-1、步骤s3-2包括：当进行左右明暗判断时，将像素单元f(x,y)与f(x-1,y)的像素值差值(即水平方向相邻像素点的像素值相减)与邻接阈值th作比较：当进行上下明暗判断时，将像素单元f(x,y)与f(x,y-1)的像素值差值(即垂直方向相邻像素点的像素值相减)与邻接阈值th作比较：将当前帧的向量信息与背景帧的向量信息比较，统计向量信息发生变化的个数unit_n，然后与差分统计阈值cnt比较：当unit_n＞阈值cnt时，画面有变化，计为sp_chg＝1’b1；当unit_n≤阈值cnt时，画面无变化，计为sp_chg＝1’b0。5.根据权利要求1所述的移动物体侦测的方法，其特征在于，所述步骤s4包括：s4-1、当前帧图像与背景帧图像之间的灰度信息比较；s4-2、饱和区域变化趋势表征特定场景变化；s4-3、整体画面灰度变化趋势判断。6.根据权利要求5所述的移动物体侦测的方法，其特征在于，所述步骤s4-1包括：将当前帧像素单元f(x,y)与背景帧像素单元fgrd(x,y)的像素值差值(即当前帧与背景帧相同位置像素点的像素值相减)与灰度变化阈值hd比较：
所述灰度变化阈值hd是灰度变化的参考值。7.根据权利要求5所述的移动物体侦测的方法，其特征在于，所述步骤s4-2包括：当前帧饱和点个数变多，计为fullcode_chg＝2’b01；当前帧饱和点个数变少，计为fullcode_chg＝2’b11；当前帧饱和点个数不变，计为fullcode_chg＝2’b00。8.根据权利要求5所述的移动物体侦测的方法，其特征在于，所述步骤s4-3包括：当fullcode_chg＝2’b00，且背景差分变亮的像素单元个数超过设定阈值(ray_up_num_th)时，计为gs_chg＝3’b001，表征饱和像素单元数无变化，整体画面的灰度值变大；当fullcode_chg＝2’b01，且背景差分变亮的像素单元个数超过设定阈值(ray_up_num_th)时，计为gs_chg＝3’b011，表征饱和像素单元数变多，整体画面的灰度值变大；当fullcode_chg＝2’b00，且背景差分变暗的像素单元个数超过设定阈值(ray_dn_num_th)时，计为gs_chg＝3’b100，表征饱和像素单元数无变化，整体画面的灰度值变小；当fullcode_chg＝2’b11，且背景差分变暗的像素单元个数超过设定阈值(ray_dn_num_th)时，计为gs_chg＝3’b101，表征饱和像素单元数变少，整体画面的灰度值变小；当fullcode_chg＝2’b00，且背景差分变亮的像素单元个数小于设定阈值(ray_up_num_th)，且背景差分变暗的像素单元个数小于设定阈值(ray_dn_num_th)时，计为gs_chg＝3’b000，表征整体灰度值和饱和像素单元数均无变化；不属于上述情形的，计为gs_chg＝3’b111。9.根据权利要求1所述的移动物体侦测的方法，其特征在于，所述步骤s5的判断方法为：当sp_chg＝1’b1，gs_chg＝3’b111时，判断为有运动物体；当sp_chg＝1’b0，s_chg＝3’b000时，判断为无运动物体；当sp_chg＝1’b0，gs_chg＝3’b001时，判断为输入画面整体变亮，无运动物体；当sp_chg＝1’b1，gs_chg＝3’b011时，判断为输入画面整体变亮且饱和区域增多，无运动物体；当sp_chg＝1’b0，gs_chg＝3’b100时，判断为输入画面整体变暗，无运动物体；当sp_chg＝1’b1，gs_chg＝3’b101时，判断为输入画面整体变暗且饱和区域减少，无运动物体。10.一种移动物体侦测系统，其特征在于，包括：图像输入单元、动体检测单元和动体检测结果接收单元；所述动体检测单元包括水平降采样单元、垂直降采样单元、缓冲器、判断单元、侦测结果输出单元；所述水平降采样单元用于对输入的图像进行水平方向的降采样；所述垂直降采样单元用于对输入的图像进行垂直方向的降采样；所述缓冲器用于缓存降采样后的数据；所述判断单元通过逻辑运算判断移动物体的侦测结果。

技术总结
本发明公开了一种移动物体侦测的方法，包括步骤：S1、输入侦测的连续图像，并选取背景帧；S2、通过降采样得到像素矩阵数据；S3、向量信息比较获得差分信息；S4、灰度信息比较获得差分信息；S5、综合步骤S3和步骤S4的两种差分信息来共同判断有无运动物体检出。该方法可适用于高速运动物体的侦测，同时还降低一些特殊场景的误检。本发明还公开了移动物体侦测系统，其结果较为简化易实现，且功耗较低。且功耗较低。


技术研发人员：请求不公布姓名
受保护的技术使用者：四川创安微电子有限公司
技术研发日：2022.03.03
技术公布日：2023/9/12