[01360228]基于水平集的烤箱内场景视频目标区域提取方法

①课题来源与背景：发明专利“基于水平集的烤箱内视频场景目标区域提取方法”属于烤箱内场景视频处理领域,具体涉及视频帧图像中目标区域提取方法,可用于万能蒸烤箱内烤炙食物的目标提取。是申报人当初博士后研究期间在研发新型的万能蒸烤箱过程中,期望能够识别烤箱内场景中的食品区域,便于进行色泽品质的自动检测,但是,自动提取烤箱场景中目标区域的技术难以实现。而水平集演化曲线具备自动提取自由边界形状的目标区域功能,但是,遭遇烤箱视频场景图像中弱化目标边界,容易导致演化越界;且水平集演化的迭代次数竟然需要200次多,如果实施在线检测,效率低下严重。为了解决上述的问题,本发明的目的在于提供一种较为准确、快速的烤箱场景视频目标区域提取方法。 ②技术原理及性能指标：（1）炉膛内烹饪视频的摄取,并设置采集间隔获取需要处理的视频帧图像;（2）在帧序列中,从首帧图像上圈选包含目标的兴趣区域,生成子图分割蒙板;（3）利用子图分割蒙板对帧序列图像进行初步切割,得到子图像序列;（4）由于烹饪阶段烤箱内的食品不会发生移动,因此,所有的子图像设置一样的、水平集演化的初始轮廓,该轮廓设置为所有的子图像中目标区域内部的一矩形框;（5）利用改进的水平集模型的偏微分方程引导初始曲线进行演化,演化结束后获得目标区域轮廓;（6）对水平集演化形成的噪声小封闭曲线采用区域阀值处理,滤去噪声封闭曲线,得到子图像序列中的目标区域;得到本实例烤鸡图像的提取精确度均值为85.05%,能满足后继计算区域内色泽品质量化指标的需要。 ③技术的创造性与先进性：本发明针对现有技术存在的缺点和不足,提出了一种“基于水平集的烤箱内视频场景目标区域提取方法”,万能蒸烤箱视频监控中,引入水平集和图像处理技术,较好地解决监控视野中目标区域提取的核心难题,为智能判断满意的色泽奠定可靠基础。本发明所涉及的方法能够根据操作人员在首张帧图像圈选感兴趣的食品目标区域,自动生成切割蒙板、完成包含目标在内的子图序列,并能利用改进的水平集模型自动完成提取子图像序列的目标前景图像,有利于为自动检测目标区域内的色泽品质奠定基础。另本发明基于改进的水平集模型,对一幅桢图像只需要极少的迭代次就可以得到清晰的目标边界,既不会使演化越界,而且实施在线检测的效率极高。其特征是在帧序列中,读入首帧图像,并人工在其上圈选包含目标的兴趣区域,求解该区域的最大外接矩形,依据此矩形构建测试图像的子图分割蒙板,利用子图分割蒙板对帧图像进行初步切割,得到子图;由计算机按照预设的比例在子图像的目标区域内设置一个矩形框作为初始轮廓曲线用于水平集演化,利用改进的水平集模型的偏微分方程引导初始曲线进行演化,演化结束后获得目标区域轮廓,进一步采用区域阈值处理,滤去噪声封闭曲线,从而得到更为完整的目标区域轮廓,根据该轮廓可提取曲线内部目标,即获取目标区域图像。 ④技术的成熟程度,适用范围和安全性：本发明所述烤箱内视频场景目标区域提取方法,应用于烤箱门体上安装的摄像头智能监控系统中,摄像头获取的炉膛场景帧序列,为了获得食品目标的区域,有利于后继进行目标色泽自动分析,本发明所述的“烤箱内视频场景目标区域提取方法”,运算速度快,且计算代价小,便于获取精确的目标区域的色泽模型,具有替代人工值守,自动获取色香味俱佳状态的美食,在万能蒸烤箱智能技术应用领域具有较好的潜在价值,未发现不安全之处。 ⑤应用情况及存在的问题：本发明提供基于水平集的烤箱内场景视频目标区域提取方法是基于炉膛视频图像采集与计算设备实施的：炉膛视频图像采集与计算设备由摄像头、万能蒸烤箱与计算机设备相连接,并由相应的图像采集、传输和视频图像计算处理软件所组成;炉膛视频图像采集设备用于视频图像的采集、传输并存储到计算机中,再由视频图像计算处理软件进行相应的算法处理,并由计算机输出提取的目标前景图像。