技術領域

本發明涉及圖像處理領域，尤其涉及一種運動模糊場景的分割及前景提取方法和系統。

背景技術

針對場景分割的研究一直是計算機視覺和計算機圖形學的核心研究內容之一，前景提取對于如何從背景中將感興趣的物體分離出來這一問題，至少有兩種常用的解決方法：藍屏法和背景減法。藍屏法依賴于背景具有單一的顏色(如藍色或綠色)。通常，采用藍屏法時，認為圖像中那些與背景顏色的差異小于某一閾值的象素均屬于背景點。藍屏法需要建立一個具有單一顏色的受控環境，并且場景中被提取的物體不能與背景具有相近的顏色。而背景減法則依賴于對背景的記錄與存儲，通過將含有前景物體的圖像與背景圖像相比較，實現背景分離。背景減法中根據兩幅圖像之間的差異對前景區域進行識別，認為兩幅圖像中相同的區域屬于是背景部分。采用背景減法，則無需建立可控制的拍攝環境。同時，背景與前景物體之間存在的色彩滲透現象也相對較弱。然而，采用背景減法也可能將某些前景部分誤認為背景，這一現象通常發生在前景物體的部分顏色與背景十分類似的時候；同樣，也可能將某些背景區域誤認為前景，這種情況產生的原因則常常是由于前景物體的存在，在原背景區域產生了一定的陰影。綜上，藍屏法和背景減法均不能很好的實現大尺度運動模糊場景的分割。

針對場景前景提取的研究同樣是計算機視覺和計算機圖形學的核心研究內容之一，場景成像結果由前景和背景共同作用的本質一方面是場景材質本身具有透明效果，另一方面是場景運動造成成像平面上某些位置的成像結果是由運動經過的前景區域與背景區域的共同作用，上述兩個問題的成像本質不同，但是可以劃歸為同一類模型，而該類模型的求解算法來自與第一種情況(場景材質本身具有透明效果，比如毛發等具有的透明效果)，及場景材質本身的情況，在這種情況下，具有透明效果的區域較小，用戶可以交互提供三區域約束圖(trimap)進行約束，而在大尺度運動模糊的情況下，通常具有前景背景共同作用的區域較大，難以在不準確的約束情況下獲得好的提取效果。

發明內容

針對現有技術中存在的上述問題，本發明提供了一種大尺度運動模糊場景的分割及前景提取方法和系統。

本發明提供了一種運動模糊場景的分割及前景提取方法，包括：

步驟1，將采集到的圖像進行顏色空間變換得到第一圖像，并對第一圖像進行均衡；

步驟2，將采集到的圖像與背景圖像相減，并將相減后得到的圖像進行顏色空間變換得到第二圖像，并對第二圖像進行均衡；

步驟3，根據均衡后的第一圖像和第二圖像得到背景區域；

步驟4，根據場景運動跟蹤結果計算成像平面上每個像素的累積能量，并對能量分布圖的二值圖進行腐蝕；根據場景運動跟蹤結果計算場景模型骨架各組成部分的模糊程度，根據場景模型骨架各組成部分的模糊程度對選取的在曝光時間內某一曝光時刻的清晰圖像進行腐蝕；

步驟5，根據腐蝕后的能量分布圖的二值圖以及腐蝕后的清晰圖像得到前景區域；

步驟6，根據前景區域和背景區域，利用trimap算法得到前景提取結果。

在一個示例中，步驟1中，將采集的圖像由RGB空間變換到HSV空間，并對第一圖像進行直方圖均衡；步驟2中，將相減后的圖像由RGB空間變換到HSV空間，并對第二圖像進行直方圖均衡。

在一個示例中，步驟3中，對第一圖像、均衡后的第一圖像、第二圖像以及均衡后的第二圖像的若干通道設置閾值，以進行運動模糊分割。

在一個示例中，步驟3中，對均衡后的第一圖像和第二圖像進行二值分割得到的結果取反并進行形態學操作得到背景區域。

在一個示例中，步驟4中，根據場景運動跟蹤結果獲取場景模型每個組成面片投影到成像平面每個像素的能量點，并依據累積分布計算得到成像平面上每個像素的累積能量。

在一個示例中，步驟4中，如果曝光時間內存在奇數幀圖像，則清晰圖像為中間的一幀圖像；如果曝光時間內存在偶數幀圖像，則清晰圖像為中間二幀圖像中的任一幀。

在一個示例中，步驟5中，將腐蝕后的能量分布圖的二值圖和腐蝕后的清晰圖像對應地取交集得到前景區域；前景區域是二值圖。

在一個示例中，步驟7中，將前景區域和背景區域中間的部分作為未知待求解區域，利用trimap算法得到未知區域每個像素的屬于前景區域的概率。

在一個示例中，形態學操作為膨脹。

本發明提供了一種運動模糊場景的分割系統，包括：