行人衣服顏色分類與表示方法

羅明利，王寧寧，張琳筠

（1．西華大學(xué)，成都 610039；2．成都東軟學(xué)院，成都 611844）

行人衣服顏色分類與表示方法

羅明利1，王寧寧2，張琳筠2

（1．西華大學(xué)，成都 610039；2．成都東軟學(xué)院，成都 611844）

顏色是圖像處理和計(jì)算機(jī)視覺(jué)中應(yīng)用最為廣泛的特征之一，為了更好地對(duì)行人衣服顏色進(jìn)行刻畫(huà)，提出一種在HSV顏色空間下，基于直方圖峰值分析的表示方法。通過(guò)對(duì)各通道直方圖的峰值分析，對(duì)行人衣服顏色進(jìn)行直觀描述，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證該方法的有效性。

HSV；峰值；分類

0 引言

特征提取是圖像模式識(shí)別與計(jì)算機(jī)視覺(jué)算法研究中至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，已經(jīng)成為計(jì)算機(jī)視覺(jué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。一個(gè)高度復(fù)雜的特征也許能夠解決問(wèn)題（進(jìn)行目標(biāo)跟蹤、目標(biāo)檢測(cè)等），但這是以處理更多的數(shù)據(jù)、犧牲算法的時(shí)效為代價(jià)的。而顏色特征則不需要大量的計(jì)算，常常能夠簡(jiǎn)化地從場(chǎng)景中提取與識(shí)別目標(biāo)，因?yàn)槠漭^低的計(jì)算復(fù)雜度和較好的實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)，顏色已成為圖像處理與計(jì)算機(jī)視覺(jué)中應(yīng)用最為廣泛的特征之一。通過(guò)對(duì)行人衣服顏色的分類與表示方法的研究，能夠更好地為目標(biāo)跟蹤、檢測(cè)等研究奠定基礎(chǔ)。

1 行人衣服顏色表示

為了更好地刻畫(huà)行人衣服顏色特征，在HSV顏色空間下，對(duì)行人衣服顏色進(jìn)行了基于峰值分析的分類和表示。

1.1 HSV顏色空間

當(dāng)人觀察一個(gè)彩色物體時(shí)，常用色調(diào)、飽和度和亮度來(lái)描述它。正是根據(jù)這種直觀特征，A.R.Smith在1978年創(chuàng)建了HSV顏色空間，其中H表示色調(diào)，S表示飽和度，V表示亮度。正是由于HSV是一種比較直觀的顏色模型，所以在視覺(jué)領(lǐng)域研究中常常使用該顏色空間。

圖1 HSV顏色模型

1.2 基于峰值分析的表示方法

首先介紹峰值分析，即對(duì)通道圖像直方圖的峰值進(jìn)行分析。首先求取通道直方圖，由于噪聲干擾等，要對(duì)直方圖進(jìn)行濾波處理，得到較平滑的直方圖，濾波使用高斯濾波。根據(jù)波峰的性質(zhì)：值比左邊和右邊的值都大，采用簡(jiǎn)單的一階差分求波峰。

在求波峰的過(guò)程中，由于噪聲干擾和濾波不準(zhǔn)確，可能出現(xiàn)兩個(gè)波峰相距很近，此時(shí)應(yīng)該對(duì)波峰進(jìn)行合并，將其合并為一個(gè)波峰。當(dāng)兩個(gè)波峰相距小于10時(shí)，合并為一個(gè)波峰。

圖2 通道直方圖濾波前后

圖3 波峰合并前后

在分析峰值過(guò)程中，有些峰值太小，且波峰周?chē)鷧^(qū)域面積也很小，已經(jīng)無(wú)法代表圖像的重要信息，此時(shí)應(yīng)該排除。當(dāng)峰值小于圖像中最大峰值的1/10而且峰值周?chē)娣e占總面積比例小于1/5時(shí)，去除該波峰。

圖4 無(wú)效波峰去除前后

在HSV顏色空間中，通過(guò)對(duì)各通道直方圖的分析，對(duì)行人衣服顏色進(jìn)行分類與表示，在VS2008環(huán)境下，調(diào)用OpenCV函數(shù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)。具體實(shí)現(xiàn)步驟如下：

（1）截取行人衣服圖像轉(zhuǎn)化成HSV圖像，并將其分割為H、S、V三個(gè)通道圖像；

（2）計(jì)算圖像S均值，若均值偏小（＜最大值的10%，OpenCV中S最大值為255），則轉(zhuǎn)至步驟（3），反之，轉(zhuǎn)到步驟（4）；

（3）S偏小，將其歸為無(wú)彩色信息類，即只有灰度信息。求取V通道直方圖，求取直方圖峰值，將V（OpenCV中范圍是0～255）均分為10個(gè)等級(jí)，記作“V0～V9”，由峰值個(gè)數(shù)及其所屬等級(jí)表示該行人衣服顏色；

（4）S偏大，將其歸為有彩色信息類，求取H通道直方圖，并求直方圖峰值，將H（OpenCV中范圍是0～180）均分為10個(gè)等級(jí)，記作“H0～H9”。同時(shí)求出峰值周?chē)逯蹈叨?/3區(qū)域內(nèi)S、V的均值，將S、V均分為10個(gè)等級(jí)，記作“S0～S9”和“V0～V9”，由峰值個(gè)數(shù)及其所屬H、S、V的等級(jí)表示該行人衣服顏色。

2 實(shí)驗(yàn)

在以上基礎(chǔ)上，用現(xiàn)實(shí)中拍攝的一組數(shù)據(jù)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：

實(shí)驗(yàn)一：

圖5 實(shí)驗(yàn)一圖像（原始BGR、HSV、H、S、V）

S均值偏小，對(duì)V直方圖進(jìn)行分析，求得該直方圖有一個(gè)峰值，所屬等級(jí)是V9，即用V9表示該衣服顏色信息。

圖6 V通道直方圖

實(shí)驗(yàn)二：

圖7 實(shí)驗(yàn)二圖像（原始BGR、HSV、H、S、V）

S均值偏大，對(duì)H直方圖進(jìn)行分析，求得該直方圖有兩個(gè)峰值，所屬等級(jí)分別是H7和H10，并按步驟（4）求取S和V的等級(jí)，最終結(jié)果是H7S1V3和H10S4V6。

3 結(jié)語(yǔ)

以真實(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為例，對(duì)提出的行人衣服顏色進(jìn)行了分類與表示，為了驗(yàn)證表示方法的有效性，對(duì)上百組數(shù)據(jù)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，分類結(jié)果與人眼觀察結(jié)果作對(duì)比，正確率達(dá)90%，說(shuō)明該表示方法比較有效，能夠?qū)⒃摫硎痉椒ㄓ糜诤罄m(xù)的圖像處理與視覺(jué)研究中。

圖8 H通道直方圖

[1] Rafae1 C.Gonza1ez等.數(shù)字圖像處理（第三版）[M]．阮秋琦等譯．北京：電子工業(yè)出版社，2011

[2] Yasutaka HIRAYMA,Osamu NAWURA.Persona1 Identification System Through Facia1 Images Based on the Modified HSV Co1or System and Isodensity Maps[C].IEEE CECE,1997

[3] Gary Bradski等.學(xué)習(xí)OpenCV（中文版）[M].于仕琪等譯.北京：清華大學(xué)出版社，2009

[4] Zhi-Kai Huang，De-Hui Liu.Segmentation of Co1or Image Using EM A1gorithm in HSV Co1or Space[C].Proceedings of the 2007 Internationa1 Conference on Information Acquisition,2007.

[5] 張國(guó)權(quán)等.HSV空間中彩色圖像分割研究[J].計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，2010,46（26）

[6] Mark S.Nixon等.李實(shí)英等譯.特征提取與圖像處理（第二版）[M].北京：電子工業(yè)出版社,2010

[7] 穆亞?wèn)|，周秉峰等.基于顏色和紋理信息的快速前景提取方法[J].計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào),2009（10）

Classifying and Expressing Method of the People's Clothes Color

LUO Ming-1i1，WANG Ning-ning1，ZHANG Lin-jun2
（1.Xihua University，Chengdu 610039；2.Chengdu Neusoft University，Chengdu 611844）

Co1or is one of the most wide1y used features in image processing and computer vision researches,to characterize the peop1e's c1othes co1or more usefu11y,proposes an expression method under the HSV co1or space based on the histogram peak ana1ysis.By histogram peak ana1ysis about each channe1 of image,describes the peop1e's c1othes co1or direct1y.Through experiments demonstrate that the method is effective.

HSV;Peak of Histogram;C1assification

1007-1423（2015）05-0078-03

10.3969/j.issn.1007-1423.2015.05.017

羅明利（1990-），女，四川達(dá)州人，碩士，學(xué)生，研究方向?yàn)閿?shù)字圖像處理

王寧寧（1988-），女，山東煙臺(tái)人，碩士，學(xué)生，研究方向?yàn)閿?shù)字圖像處理

2014-12-16

2015-01-06

張琳筠（1985-），女，四川都江堰人，在職研究生，研究實(shí)習(xí)員，研究方向?yàn)閿?shù)字圖像處理