一种野外红外相机无线网络的视频图像压缩方法与流程

本发明属于野生动物监控，具体涉及一种野外红外相机无线网络的视频图像压缩方法。

背景技术：

1、组建红外相机无线网络是野生动物监控的重要手段，但在实际使用中也存在相关问题。在野外环境中，由于山势、林木遮挡等限制，红外相机无线网络传输速率有限，难以传输视频、图像数据。因此红外相机在录制视频、图像时需充分压缩，降低传输数据量、传输功耗。在野外监控视频中，研究人员更关注动物区域，不关心背景区域，若能降低背景区域码率、保持动物区域码率能够有效的提升视频压缩比。视频roi压缩技术通过降低背景区域的码率、保持roi区域的码率来提升视频压缩比，关键在于roi提取。

2、在野外复杂场景下roi提取主要存在三个问题：

3、1）算法实时性要求较高；

4、2）常用的背景建模、差分方法如帧差法、vibe算法等，会出现空洞和鬼影现象，不利于roi提取；

5、3）野外场景含有复杂的动态背景噪声因素，诸如摆动的树木与野草等，会干扰roi提取。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：

2、为解决野外监控场景干扰因素较大的问题，本发明提供一种野外红外相机无线网络的视频图像压缩方法，设计了一种基于能量聚集指数（energy concentration index，eci）的背景建模算法，通过分别计算灰度图像的eci指数来判断图像的前景与动态区域，克服了传统背景建模方法存在的空洞与鬼影现象。

3、本发明采用的技术方案如下：

4、一种野外红外相机无线网络的视频图像压缩方法，包括如下步骤：

5、s1、红外相机定时拍摄无动物背景图像，当录制视频时依据最近时刻图像作为背景；

6、s2、当动物经过触发红外传感器，红外相机启动视频拍摄程序；

7、s3、红外相机获取当前视频帧，进行预处理，降低背景图像、视频帧的分辨率；

8、s4、对当前视频帧与背景图像进行差分处理，获取差分后的灰度图像；

9、s5、将图像分成多个图像块；判断图像块是否为背景，并将背景图像块标记；

10、s6、计算非背景图像块eci指数，若eci大于 δ，判定为前景，若否标记为动态背景，取值为eci序列最大值与最小值和的一半； δ为前景判断阈值；

11、s7、对图像块进行二值化处理；

12、s8、将roi信息传输至视频编码压缩模块，降低非roi区域码率，并获取下一视频帧，进入新一轮roi提取。

13、其中，eci的中文含义为：能量聚集指数（energy concentration index, eci）；roi的中文含义为：感兴趣区域（region of interest, roi）。

14、进一步地，所述步骤s5的图像块判断方法如下：判断图像块是否满足公式（1），若图像块不满足式（1），图像块标记为背景：

15、                   (1)

16、式中， i（ x, y）为灰度图像素值， t为帧差判定阈值， ε为背景判定阈值， mn为图像块大小。

17、进一步地，步骤s6中eci指数的计算方法如下：

18、                        (2)

19、                             (3)

20、                    (4)

21、式中， i( i, j)为图像灰度值， ω( i, j)为位置因子， d( i, j)是像素点( i, j)与图像质心的距离， i、 j分别为像素点的横坐标和纵坐标， i c、 j c分别为图像质心的横坐标和纵坐标。

22、进一步地，所述步骤s7中处理方法如下：

23、动态背景块的阈值为 d，根据公式（5）计算，其余图像块的阈值为 t，对二值化图像计算连通区域，分离前景，并以1/p的概率更新背景；

24、                      (5)

25、式中， λ为eci指数的调整因子。

26、综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

27、1、本发明的roi视频图像压缩方法，能够克服动态背景噪声、鬼影等问题，为红外相机无线网络视频压缩提供助益，提升传输效率、降低传输能耗；

28、2、本发明通过红外相机定时拍摄无动物背景图像、计算eci指数克服传统背景差分方法存在的鬼影、动态背景噪声等问题，提高了roi提取的查准率与查全率；

29、3、本发明的roi提取算法基于背景差分方法，并且仅对非背景图像块计算eci指数，计算量较小，算法实时性好，有利于红外相机视频实时压缩。

技术特征：

1.一种野外红外相机无线网络的视频图像压缩方法，其特征在于，包括如下步骤：

2. 根据权利要求1所述的一种野外红外相机无线网络的视频图像压缩方法，其特征在于，所述步骤s5的图像块判断方法如下：判断图像块是否满足公式（1），若图像块不满足式（1），图像块标记为背景：

3. 根据权利要求1所述的一种野外红外相机无线网络的视频图像压缩方法，其特征在于，步骤s6中eci指数的计算方法如下：

4.根据权利要求1所述的一种野外红外相机无线网络的视频图像压缩方法，其特征在于，所述步骤s7中处理方法如下：

技术总结
本发明公开了一种野外红外相机无线网络的视频图像压缩方法，属于野生动物监控技术领域，解决了野外监控场景干扰因素较大的问题，本发明包括如下步骤：S1、红外相机定时拍摄无动物背景图像；S2、当动物经过触发红外传感器，红外相机启动视频拍摄程序；S3、红外相机获取当前视频帧，进行预处理，降低背景图像、视频帧的分辨率；S4、对当前视频帧与背景图像进行差分处理，获取差分后的灰度图像；S5、将图像分成多个图像块；判断图像块是否为背景；S6、计算非背景图像块ECI指数；S7、对图像块进行二值化处理；S8、将ROI信息传输至视频编码压缩模块，降低非ROI区域码率。本发明够克服动态背景噪声、鬼影等问题，提升了传输效率、降低了传输能耗。

技术研发人员：陈鹏,胡绍湘,俞传涛,侯蓉,廖志武,何梦楠,吴鹏程
受保护的技术使用者：成都大熊猫繁育研究基地
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15