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《上海交通大学》 2009年
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面向视频挖掘的视觉内容分析

罗青山  
【摘要】: 视频挖掘具有广泛的应用前景,它通过分析原始视频数据的内容,实现不同目的和用途的数据挖掘任务。借助视频挖掘,我们可以发现隐藏在视频内容中的有趣的模式,得到有用的知识,用来辅助情报分析和事务决策。然而,计算机在视频内容理解上的困难极大限制了视频挖掘技术的发展。 本文着手于解决视频挖掘在视频内容理解上的难题,寻求视频内容在句法分段、语义提取等方面的解决途径,建立视频挖掘与视频数据之间的桥梁。本文提出和改进了若干算法进行视觉内容分析,实现视频的内容理解。具体工作包括: 首先,视频的镜头检测是视频内容理解的第一步,它实现了视频内容的句法分段。在图像帧的描述及匹配上,本文提出了连续颜色直方图的概念,基于距离插值的思想建立颜色直方图,克服了简单量化的“间隔效应”。并引入空间的金字塔匹配算法,巧妙地在基于颜色直方图的图像匹配中添加了几何空间信息约束。在镜头边界的判定上,本文提出相似度演化矩阵来描述视频镜头边界的特征。借助少量的矩阵模板,并结合成熟的动态时间规整算法,实现了一种既能检测切变、又能检测渐变的统一算法。 其次,为了实现视频流中视觉对象的自动标注,本文提出了一种基于格子的均值漂移搜索算法,将视频识别问题看成是一个对直方图特征进行检测和跟踪的问题。这种方法用一组图像标本来表示每个对象,检测算法被用来以不同的缩放比例、不同的旋转角度扫描整个图像帧。同时进行对象的跟踪,把前一帧获得对象在本帧进行了状态和特征的更新。通过将检测信息与跟踪信息进行融合,实现了视觉对象在视频中的连续识别。 再次,本文采用了基于时空体的整体法实现视觉行为的自动标注。本文所研究的检测问题并不局限于静态的背景、稳定的光照等限制条件,而是在真实的场景中研究人物的行为。为了找到更有效的表示模式,同时克服背景运动和不同外观的影响,本文仅仅利用运动信息来描述的人物行为。基于光流场的计算和统计,本文设计了三种类型的局部运动直方图来描述某个行为时空体。另一方面,本文采用GentleAdaBoost方法,选择具有区分性的特征来学习行为模型,从而实现了对行为体的有效的分类。 此外,本文还采用基于时空块的部件法实现视觉行为的自动标注。本文设计了一种在视频流中提取行为的时空块部件的快速算法。可以按照实际应用的需要,通过设置不同的频率参数组合,实现时空块部件的疏密程度和数量控制,使得行为的描述具有良好的可伸缩性。为了充分利用视觉行为在时间和空间上的结构信息,本文提出了“部件三链环”的概念,建立显式的形状模型来描述行为的不同时空块部件的相对位置信息。结合传统的pLSA,实现了基于部件的视频中的人物行为的检测。 最后,本文基于低级特征分析,提出了一种定位监控视频中的“异常”行为的方法。无需预定义和学习显式的模型来描述异常行为和正常行为,本文将异常行为的检测问题理解为:从现有的几段包含正常行为的视频剪辑构成的数据库中,查询新的观测时空块。本文提出了一种时空块部件的特征描述符,融合了时空块的外观、运动和位置等三方面的信息对时空块部件进行全面的描述。为了实现“异常”行为的推理,本文提出一种“K-best”概率推理算法,对每个“时空块”进行极大似然估计,从而判断当前的部分行为是否异常。本文对现实生活中的监控视频进行了试验,结果很好地证实“K-best”算法的有效性。
【学位授予单位】:上海交通大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TP391.41

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1 罗青山;面向视频挖掘的视觉内容分析[D];上海交通大学;2009年
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