基于sift算子的臺標識別方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于SIFT算子的臺標識別方法及系統(tǒng)，其中方法包括：建立標準臺標庫，然后進行臺標預判；將標準臺標圖和待識別臺標圖都劃分為歸屬塊和決定塊兩個區(qū)域，分別對待識別臺標圖和標準臺標圖的歸屬塊和決定塊進行SIFT特征點提?。粚ΥR別臺標圖的歸屬塊和標準臺標圖的歸屬塊進行SIFT特征點匹配，根據(jù)匹配的SIFT特征點數(shù)及預設的閾值，確定待識別臺標圖的歸屬塊的信息；在歸屬塊的信息所確定的標準臺標圖范圍內(nèi)，對待識別臺標圖的決定塊和標準臺標圖的決定塊進行SIFT特征點匹配，根據(jù)匹配的特征點數(shù)及預設的閾值，完成臺標識別。本發(fā)明能夠較好地解決在透明臺標或噪聲背景情況下臺標識別準確度低的問題。
【專利說明】基于SIFT算子的臺標識別方法及系統(tǒng)
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及計算機圖像處理【技術(shù)領域】，更為具體地，涉及一種基于SIFT算子的臺標識別方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]當前，我國整個電視系統(tǒng)變得越來越龐大和復雜，通過對電視臺標的識別，能夠區(qū)分各個電視臺以及相關節(jié)目內(nèi)容，并可以作為從內(nèi)容上檢索未知節(jié)目視頻的依據(jù)，因而廣泛應用在電視節(jié)目監(jiān)控及媒資管理部門。在視頻安全監(jiān)控中，臺標可作為重要的特征，監(jiān)測播放內(nèi)容的合法性；在媒體管理部門，根據(jù)臺標識別，在海量視頻庫中快速分類和檢索。
[0003]臺標，即一個電視臺的標志，是區(qū)別于其他頻道，體現(xiàn)辦臺理念和形象的外在表現(xiàn)符號。臺標具有識別、區(qū)別和美化的基本功能，其也是實現(xiàn)視頻分析、理解、檢索的重要語義源之一。隨著電視技術(shù)的飛速發(fā)展，各省、市、縣級電視臺的節(jié)目多達上百套。
[0004]臺標識別的準確性取決于三個方面，一是臺標的準確定位；二是臺標特征的有效提??；三是臺標特征的正確匹配。
[0005]臺標大致分為靜態(tài)和動態(tài)兩種，當前絕大多數(shù)臺標是靜態(tài)的。根據(jù)透明度不同，臺標又分為不透明和半透明標兩種。針對靜態(tài)臺標識別問題，2005年，周獻中、史迎春和王韜在南京理工大學學報上發(fā)表了一篇基于HSV顏色空間加權(quán)Hu不變矩的臺標識別的論文，在該論文中提出了一種臺標識別方法。該臺標方法采用空間彩色直方圖方法對臺標特征進行描述，并采用知識庫輔助直方圖統(tǒng)計的方法對臺標進行識別。該方法使用遍歷識別，隨著知識庫中臺標數(shù)量的增加，計算效率會逐步下降，且對半透明臺標識別效果不是很理想。
[0006]2009年，楊強、程玉昆和馬森在計算機應用與軟件發(fā)表了一篇基于小波特征的臺標識別的論文，在該論文中提出了臺標區(qū)域分割及小波特征參數(shù)提取算法，并利用小波參數(shù)匹配實現(xiàn)臺標識別，但存在準確率不高的問題。
[0007]2012年，金陽、程江華、任通和庫錫樹四人在電機技術(shù)期刊上發(fā)表了一篇一種基于二值圖角點匹配的臺標識別方法的論文，在該論文中提出用基于二值圖角點匹配的方法，只適合在長視頻序列中使用，透明臺標識別不理想。
[0008]總之，目前傳統(tǒng)的臺標識別方法容易受到背景變化和噪聲影響的局限性，存在計算速率低和匹配的準確率低的問題。
[0009]因此，需要一種新的臺標識別方法應用于視頻檢索系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]鑒于上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種基于SIFT算子的臺標識別方法及系統(tǒng)，以解決臺標識別準確度低的問題。
[0011]本發(fā)明提供一種基于SIFT算子的臺標識別方法，包括:
[0012]建立標準臺標庫，首先通過對標準臺標圖進行二值化獲取臺標映射模板；其次將標準臺標圖分割為標準臺標圖的歸屬塊和標準臺標圖的決定塊；然后根據(jù)SIFT算子分別提取標準臺標圖的歸屬塊和標準臺標圖的決定塊的SIFT特征點；
[0013]預判待識別臺標圖，通過標準臺標庫中的臺標映射模板對待識別臺標圖進行摳像處理獲取不含背景信息的待識別臺標圖案；將待識別臺標圖案與標準臺標庫中的標準臺標圖進行基于顏色特征的對比，根據(jù)預設的閾值，篩選出預設色調(diào)的標準臺標圖；
[0014]分割待識別臺標圖及提取待識別臺標圖的SIFT特征點，將待識別臺標圖分割為待識別臺標圖的歸屬塊和待識別臺標圖的決定塊；根據(jù)SIFT算子分別提取待識別臺標圖的歸屬塊和所述待識別臺標圖的決定塊的SIFT特征點；
[0015]匹配SIFT特征點，根據(jù)SIFT算子，對待識別臺標圖和預設色調(diào)的標準臺標圖進行SIFT特征點匹配；其中，
[0016]將待識別臺標圖的歸屬塊與預設色調(diào)的標準臺標圖的歸屬塊進行SIFT特征點匹配，根據(jù)匹配成功的特征點數(shù)量及預設的閾值，確定待識別臺標圖的歸屬塊的信息；在根據(jù)待識別臺標圖的歸屬塊的信息確定的預設色調(diào)的標準臺標圖的范圍內(nèi)，將待識別臺標圖的決定塊和預設色調(diào)的標準臺標圖的決定塊進行SIFT特征點匹配，根據(jù)匹配成功的特征點數(shù)量及預設的閾值，確定待識別臺標圖的決定塊的信息；
[0017]根據(jù)確定的待識別臺標圖的歸屬塊的信息和決定塊的信息，確定待識別臺標圖的臺標信息，完成臺標識別。
[0018]此外，優(yōu)選的方案是，在匹配SIFT特征點過程中，將所述待識別臺標圖與預設色調(diào)的標準臺標圖進行匹配時，可將待識別臺標圖替換為待識別的臺標圖案。
[0019]此外，優(yōu)選的方案是，在將待識別臺標圖案與標準臺標庫中的標準臺標圖進行基于顏色特征的對比的過程中，待識別臺標圖案與標準臺標庫中的標準臺標圖也可進行基于亮度特征和統(tǒng)計特性的對比。
[0020]此外，優(yōu)選的方案是，標準臺標圖指在形狀、大小和顏色方面符合標準的臺標圖像；
[0021]待識別臺標圖指從電視畫面的特定位置上截取的待識別臺標圖像；
[0022]標準臺標圖和待識別臺標圖的歸屬塊表示電視臺標識信息；
[0023]標準臺標圖和待識別臺標圖的決定塊表示同一個電視臺中不同頻道的標識信息。
[0024]本發(fā)明還提供了一種基于SIFT算子的臺標識別系統(tǒng)，包括:
[0025]標準臺標庫建立單元，用于首先通過對標準臺標圖進行二值化獲取臺標映射模板；其次將標準臺標圖分割為標準臺標圖的歸屬塊和標準臺標圖的決定塊；然后根據(jù)SIFT算子分別提取標準臺標圖的歸屬塊和標準臺標圖的決定塊的SIFT特征點；
[0026]待識別臺標圖預判單元，用于通過標準臺標庫中的臺標映射模板對待識別臺標圖進行摳像處理獲取不含背景信息的待識別臺標圖案；將待識別臺標圖案與標準臺標庫中的標準臺標圖進行基于顏色特征的對比，根據(jù)預設的閾值，篩選出預設色調(diào)的標準臺標圖；
[0027]待識別臺標圖分割單元，用于將待識別臺標圖分割為待識別臺標圖的歸屬塊和待識別臺標圖的決定塊；
[0028]待識別臺標圖的SIFT特征點提取單元，用于根據(jù)SIFT算子分別提取待識別臺標圖的歸屬塊和待識別臺標圖的決定塊的SIFT特征點；
[0029]SIFT特征點匹配單元，用于根據(jù)SIFT算子，對待識別臺標圖和預設色調(diào)的標準臺標圖進行SIFT特征點匹配；其中，[0030]SIFT特征點匹配單元包括待識別臺標圖的歸屬塊確定單元和待識別臺標圖的決定塊確定單元；
[0031]待識別臺標圖的歸屬塊確定單元，用于將待識別臺標圖的歸屬塊與預設色調(diào)的標準臺標圖的歸屬塊進行SIFT特征點匹配，根據(jù)匹配成功的特征點數(shù)量及預設的閾值，確定待識別臺標圖的歸屬塊的信息；
[0032]待識別臺標圖的決定塊確定單元，用于在根據(jù)待識別臺標圖的歸屬塊的信息確定的預設色調(diào)的標準臺標圖的范圍內(nèi)，將待識別臺標圖的決定塊和預設色調(diào)的標準臺標圖的決定塊進行SIFT特征點匹配，根據(jù)匹配成功的特征點數(shù)量及預設的閾值，確定待識別臺標圖的決定塊的信息；
[0033]根據(jù)確定的待識別臺標圖的歸屬塊的信息和決定塊的信息，確定待識別臺標圖的臺標信息，完成臺標識別。
[0034]此外，優(yōu)選的方案是，在SIFT特征點匹配單元中，將所述待識別臺標圖與預設色調(diào)的標準臺標圖進行匹配時，可將待識別臺標圖替換為待識別的臺標圖案。
[0035]此外，優(yōu)選的方案是，在待識別臺標圖預判單元中，待識別臺標圖案與標準臺標庫中的標準臺標圖進行基于顏色特征的比對時，還進行基于亮度特征和統(tǒng)計特性的對比。
[0036]此外，優(yōu)選的方案是，標準臺標圖指在形狀、大小和顏色方面符合標準的臺標圖像；
[0037]待識別臺標圖指從電視畫面的特定位置上截取的待識別臺標圖像；
[0038]標準臺標圖和待識別臺標圖的歸屬塊表示電視臺標識信息；
[0039]標準臺標圖和待識別臺標圖的決定塊表示同一個電視臺中不同頻道的標識信息。
[0040]從上面的技術(shù)方案可知，本發(fā)明的基于SIFT算子的臺標識別方法及系統(tǒng)，取得以下有益效果:
[0041]I)在臺標圖切割分塊的基礎上，結(jié)合SIFT算子的臺標識別方法，將臺標圖拆分為決定區(qū)域與歸屬區(qū)域，依次對每一區(qū)域采用SIFT進行匹配識別；能夠縮小SIFT的匹配范圍，減少計算區(qū)域和計算量，從而提高計算速率；
[0042]2)利用SIFT算法提取臺標特征點有利于增強對噪聲、亮度和背景變化的魯棒性；
[0043]3)能夠適應復雜的臺標背景變換，適用于透明臺標的情況，具有快速、準確的匹配特點，可有效應用于視頻分類、管理等。
[0044]為了實現(xiàn)上述以及相關目的，本發(fā)明的一個或多個方面包括后面將詳細說明并在權(quán)利要求中特別指出的特征。下面的說明以及附圖詳細說明了本發(fā)明的某些示例性方面。然而，這些方面指示的僅僅是可使用本發(fā)明的原理的各種方式中的一些方式。此外，本發(fā)明旨在包括所有這些方面以及它們的等同物。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0045]通過參考以下結(jié)合附圖的說明及權(quán)利要求書的內(nèi)容，并且隨著對本發(fā)明的更全面理解，本發(fā)明的其它目的及結(jié)果將更加明白及易于理解。在附圖中:
[0046]圖1為根據(jù)本發(fā)明實施例的基于SIFT算子的臺標識別方法流程圖；
[0047]圖2為根據(jù)本發(fā)明實施例的基于SIFT算子的臺標識別的原理框圖；
[0048]圖3-1為根據(jù)本發(fā)明實施例的采集得到的一幀示意圖；[0049]圖3-2為根據(jù)本發(fā)明實施例的臺標映射模板示意圖；
[0050]圖3-3為根據(jù)本發(fā)明實施例的映射的臺標示意圖；
[0051]圖4為根據(jù)本發(fā)明實施例的SIFT算法與顏色直方圖速率對比示意圖；
[0052]圖5為根據(jù)本發(fā)明實施例的標準臺標分塊示意圖；
[0053]圖6為根據(jù)本發(fā)明實施例的SIFT算子的總體步驟流程圖；
[0054]圖7-1和圖7-2為根據(jù)本發(fā)明實施例的臺標特征點提取示意圖；
[0055]圖8-1為根據(jù)本發(fā)明實施例的北京臺標準臺標圖與采集關鍵幀的匹配結(jié)果示意圖；
[0056]圖8-2為根據(jù)本發(fā)明實施例的CCTV7標準臺標圖與采集關鍵幀的匹配結(jié)果示意圖；
[0057]圖8-3為根據(jù)本發(fā)明實施例的BTV科教標準臺標圖與BTV文藝關鍵幀匹配結(jié)果示意圖；
[0058]圖8-4為根據(jù)本發(fā)明實施例的CCTV2臺標與CCTVl臺標匹配結(jié)果示意圖；
[0059]圖9為根據(jù)本發(fā)明實施例的基于SIFT算子的臺標識別系統(tǒng)的框圖。
[0060]在所有附圖中相同的標號指示相似或相應的特征或功能。
【具體實施方式】
[0061]在下面的描述中，出于說明的目的，為了提供對一個或多個實施例的全面理解，闡述了許多具體細節(jié)。然而，很明顯，也可以在沒有這些具體細節(jié)的情況下實現(xiàn)這些實施例。以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施例進行詳細描述。
[0062]以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施例進行詳細描述。
[0063]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的基于SIFT算子的臺標識別方法流程。如圖1所不，本發(fā)明提供一種基于SIFT(Scale Invariant Feature Transform,尺度不變特征變換)算子的臺標識別方法，包括:
[0064]SllO:建立標準臺標庫，首先通過對標準臺標圖進行二值化獲取臺標映射模板；其次將標準臺標圖分割為標準臺標圖的歸屬塊和標準臺標圖的決定塊；然后根據(jù)SIFT算子分別提取標準臺標圖的歸屬塊和標準臺標圖的決定塊的SIFT特征點；
[0065]S120:預判待識別臺標圖，通過標準臺標庫中的臺標映射模板對待識別臺標圖進行摳像處理獲取不含背景信息的待識別臺標圖案；將待識別臺標圖案與標準臺標庫中的標準臺標圖進行基于顏色特征的對比，根據(jù)預設的閾值，篩選出預設色調(diào)的標準臺標圖；
[0066]S130:分割待識別臺標圖及提取待識別臺標圖的SIFT特征點，將待識別臺標圖分割為待識別臺標圖的歸屬塊和待識別臺標圖的決定塊；根據(jù)SIFT算子分別提取待識別臺標圖的歸屬塊和所述待識別臺標圖的決定塊的SIFT特征點；
[0067]S140:匹配SIFT特征點，根據(jù)SIFT算子，對待識別臺標圖和預設色調(diào)的標準臺標圖進行SIFT特征點匹配；其中，
[0068]將待識別臺標圖的歸屬塊與預設色調(diào)的標準臺標圖的歸屬塊進行SIFT特征點匹配，根據(jù)匹配成功的特征點數(shù)量及預設的閾值，確定待識別臺標圖的歸屬塊的信息；在根據(jù)待識別臺標圖的歸屬塊的信息確定的預設色調(diào)的標準臺標圖的范圍內(nèi)，將待識別臺標圖的決定塊和預設色調(diào)的標準臺標圖的決定塊進行SIFT特征點匹配，根據(jù)匹配成功的特征點數(shù)量及預設的閾值，確定待識別臺標圖的決定塊的信息；
[0069]根據(jù)確定的待識別臺標圖的歸屬塊的信息和決定塊的信息，確定待識別臺標圖的臺標信息，完成臺標識別。
[0070]在上述步驟SllO中,標準臺標庫由各個電視頻道的標準臺標圖組成。標準臺標圖是指在形狀、大小、顏色等方面均符合標準的臺標圖像；標準臺標圖可以從噪聲小、臺標區(qū)域無背景圖像的電視畫面中截取，或者由電視臺節(jié)目制作部門提供。
[0071 ] 對標準圖標庫中的標準臺標圖進行預處理,獲得臺標映射模板、標準臺標圖的歸屬塊和標準臺標圖的決定塊、標準臺標圖的歸屬塊和標準臺標圖的決定塊的SIFT特征點。上述預處理獲得的臺標映射模板、區(qū)域分割位置信息(標準臺標圖的歸屬塊和標準臺標圖的決定塊)以及標準臺標圖歸屬塊和決定塊的SIFT特征點都將與標準臺標圖一起存放在標準臺標庫中。
[0072]在上述步驟S120中，待識別臺標圖是指從電視畫面的特定位置上截取的待識別臺標圖像，通常會帶有節(jié)目背景；一般電視節(jié)目的臺標位置都是相對固定的，因此可在電視畫面的特定位置上截取臺標圖像，作為待識別臺標圖。待識別臺標圖案是指用臺標映射模板對待識別臺標圖進行摳像處理后得到的不含背景信息的臺標圖案。
[0073]將待識別臺標圖與標準臺標庫中的每一個標準臺標圖進行圖像比對，判斷出與待識別臺標圖區(qū)分度較大的標準臺標圖，這些標準臺標圖將不參與后續(xù)的SIFT特征匹配，由此可減少SIFT算法的運算量，步驟S120對標準臺標數(shù)據(jù)庫進行粗匹配，篩選出能夠參與匹配的標準臺標圖(即預設色調(diào)的標準臺標圖)。
[0074]具體地，待識別臺標圖與標準臺標庫中的每一個標準臺標圖比對的方法是:首先用標準臺標庫中的臺標映射模板對待識別臺標圖進行摳像處理，得到不含背景信息的臺標圖案。將標準臺標庫中的每一個標準臺標圖與待識別臺標圖案進行基于亮度特征、顏色特征或統(tǒng)計特性的圖像比對，即計算兩圖像之間的亮度直方圖之差、顏色直方圖之差或統(tǒng)計特性之差，若差值大于預先設定的閾值，則認為該標準臺標圖與待識別臺標圖案相差較大，在后續(xù)的SIFT特征匹配中待識別臺標圖將不再與該標準臺標圖進行匹配。其中，閾值大小的設定與圖像噪聲、直方圖分組等有關。由于基于亮度、顏色或統(tǒng)計特性的圖像比對方法簡單、運算量小，因此預判過程不會帶來過大的時間開銷。
[0075]在上述步驟S130中，標準臺標圖和待識別臺標圖的歸屬塊表示電視臺標識信息；標準臺標圖和待識別臺標圖的決定塊表示同一個電視臺中不同頻道的標識信息。
[0076]在上述SIFT算子的臺標識別方法過程中，步驟S120、S130和S140中，采用的是待識別臺標圖與預設色調(diào)的標準臺標進行對比和匹配，在本發(fā)明中，更有優(yōu)選的一種實施例為:待識別臺標圖能替換為待識別的臺標圖案與預設色調(diào)的標準臺標圖進行匹配，識別效果基本相同，同時識別速度會略有提升。
[0077]其中，標準臺標庫中的臺標映射模板對待識別臺標圖進行摳像處理獲取不含背景信息的待識別臺標圖案。
[0078]上述為SIFT算子的臺標識別方法的過程，其過程的原理如圖2所示，圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的基于SIFT算子的臺標識別的原理，該原理包括:
[0079]待識別臺標圖和標準臺標圖如何進行匹配，最終完成臺標識別。
[0080]對標準臺標圖來說,建立標準臺標庫,標準臺標庫包括:預處理獲得的臺標映射模板、區(qū)域分割位置信息(標準臺標圖分割為標準臺標圖的歸屬塊和標準臺標圖的決定塊)、標準臺標圖的歸屬塊的SIFT特征點和標準臺標圖的決定塊的SIFT特征點、標準臺標圖。
[0081]在標準臺標庫中，首先對標準臺標圖進行二值化，得到臺標映射模板，也即是說:臺標映射模板是指標準臺標圖經(jīng)過二值化處理而獲得；其次對標準臺標圖進行區(qū)域分割，將每個標準臺標圖分割成標準臺標圖的歸屬塊和標準臺標圖的決定塊；然后分別提取標準臺標圖的歸屬塊和標準臺標圖的決定塊的SIFT特征點。
[0082]對待識別臺標圖來說，首先用標準臺標庫中的臺標映射模板對待識別臺標圖進行摳像處理，得到不含背景信息的臺標圖案。將標準臺標庫中的每一個標準臺標圖與待識別臺標圖案進行基于亮度特征、顏色特征或統(tǒng)計特性的比對，即計算兩圖像之間的亮度直方圖之差、顏色直方圖之差或統(tǒng)計特性之差，若差值大于預先設定的閾值，則認為該標準臺標圖與待識別臺標圖案相差較大，在后續(xù)的SIFT特征匹配中待識別臺標圖將不再與該標準臺標圖進行匹配。若差值小于預先設定的閾值，后續(xù)的SIFT特征匹配中待識別臺標圖將與該標準臺標圖進行匹配，參與SIFT特征匹配的待識別臺標圖稱為預設色調(diào)的標準臺標圖。
[0083]其中，閾值大小的設定與圖像噪聲、直方圖分組等有關。由于基于亮度特征、顏色特征或統(tǒng)計特性的比對方法簡單、運算量小，因此預判過程不會帶來過大的時間開銷。
[0084]將待識別臺標圖分割為待識別臺標圖的歸屬塊和待識別臺標圖的決定塊，并分別提取其SIFT特征點。
[0085]最后，待識別臺標圖通與預設色調(diào)的標準臺標圖進行匹配，從而確定待識別臺標圖的歸屬塊的信息和決定塊的信息，以確定待識別臺標圖的臺標信息，完成臺標識別。
[0086]從上述原理中得知，臺標映射模板是指標準臺標圖經(jīng)過二值化處理而獲得，顏色直方圖是為了將待識別臺標圖和標準臺標圖進行對比建立的，下面將詳細講述臺標映射模板的獲得和顏色直方圖的建立。
[0087]圖3-1為根據(jù)本發(fā)明實施例的采集得到的一幀示意圖；圖3-2為根據(jù)本發(fā)明實施例的臺標映射模板示意圖；圖3-3為根據(jù)本發(fā)明實施例的映射的臺標模板示意圖。在臺標映射信息提取的過程中，臺標映射模板是指能夠充分提取臺標位置信息的映射圖，如圖3-2所示，利用該映射模板可以從圖3-1中映射出對應的臺標RGB信息，把RGB轉(zhuǎn)到HSV顏色空間，其中H表示色相，S表示飽和度，V表示亮度。電視臺標擁有豐富的色調(diào)信息，是區(qū)分不同臺標的重要特征。因此，將H (色相)由0-360壓縮為0-36，建立顏色直方圖，再進行臺標預判，粗略篩選出色調(diào)上接近的標準臺標圖(即預設色調(diào)的標準臺標圖)(如圖3-3所示)。
[0088]在顏色直方圖的預判的過程中，由于SIFT算法識別率較高，但其缺點是計算量較大，匹配速率較慢，達不到實時匹配的要求。而顏色直方圖匹配計算量較小，匹配速率較快。圖4為根據(jù)本發(fā)明實施例的SIFT算法與顏色直方圖速率對比示意圖，如圖4所示，橫坐標表示標準臺標圖在數(shù)據(jù)庫中的索引值，縱坐標表示檢測時間。當檢測一幅未知臺標時，與他所對應的模板圖索引值越大，檢測所耗費的時間就越多。
[0089]例如一幅待檢測的臺標圖是“BTV_財經(jīng)”，如果“BTV_財經(jīng)”模板圖在數(shù)據(jù)庫的索引值是30，那么檢測圖需要與前面O到29的其他標準臺標圖依次檢測，從而導致檢測時間增長。所以，采用顏色直方圖匹配做預判，篩除最不可能與待檢測圖匹配的臺標模板，使得SIFT算法匹配的次數(shù)減少，提高了效率。
[0090]在上述原理中，還引入了決定塊與歸屬塊的劃分，根據(jù)篩選出的標準臺標圖人工劃分標準臺標圖的決定塊與標準臺標圖的歸屬塊。待識別臺標圖劃分為待識別臺標圖的歸屬塊和待識別臺標圖的決定塊。
[0091]其中，歸屬塊表示電視臺標識信息；決定塊表示同一個電視臺中不同頻道的標識信息。即，在同一個電視臺的不同頻道的節(jié)目中，其臺標的歸屬塊是相同的，而決定塊是不同的。
[0092]待識別臺標圖在獲得待識別臺標圖的歸屬塊信息之后，待識別臺標圖的決定塊匹配即可縮小匹配范圍，即只需在待識別臺標圖的歸屬塊所標識的電視臺的不同頻道內(nèi)進行匹配。
[0093]臺標分塊在基于SIFT算法的匹配中起到很重要的作用，為了盡可能避免不同臺標的部分相同區(qū)域的特征點干擾，本發(fā)明提出了決定塊與歸屬塊劃分的方法。決定塊是指能夠完全區(qū)別該臺標圖與其他臺的臺標的區(qū)域模塊，歸屬塊是指該臺標和同一個電視臺其他頻道的臺標共同擁有的相同圖案區(qū)域。例如:BTV_財經(jīng)，“財經(jīng)”是該臺獨有的特征模塊區(qū)域，可以看作是決定塊；“BTV”是北京電視臺所有頻道的共有標志，是歸屬塊。
[0094]圖5為根據(jù)本發(fā)明實施例的標準臺標分塊示意圖，如圖5所示,將BTV_W經(jīng)臺標分割為決定塊與歸屬塊，并且記錄每一塊左上角的相對位置以及塊的長寬，例如:決定塊:“財經(jīng)”，記錄塊的左上角位置(X1，Y1)，塊的長寬為widthl和hightl ;歸屬塊:“BTV”，記錄塊的左上角位置(X2，Y2)，塊的長寬為width2和hight2。將相關位置參數(shù)存入數(shù)據(jù)庫中。
[0095]其中，對臺標進行分塊要考慮以下幾個方面:
[0096]I)精確性；為了使背景中含有的干擾和噪聲盡量少，分塊的邊緣應盡量貼近臺標的實際邊緣。
[0097]2)獨特性；決定塊一定是該臺標獨有的特征，不能與其他臺標有相同特征區(qū)域。
[0098]本發(fā)明采用劃分決定塊與歸屬塊的方法，減少了計算量，提高了計算速率和準確率。
[0099]SIFT算子是一種局部特征描述子，描述圖像的興趣區(qū)域的灰度梯度分布情況。其中，SIFT描述子獨特性好、信息量豐富、對旋轉(zhuǎn)、尺度縮放、遮擋、3D視角變化、亮度變化、噪聲等大多數(shù)變換或干擾具有很強的不變性。SIFT算法在場景匹配、圖像拼接和目標識別等領域有著十分廣泛的應用，因此采用SIFT算法提取臺標特征點有利于增強對噪聲、亮度和背景變化的魯棒性。
[0100]下面將詳細講述用SIFT算法完成待識別臺標圖和標準臺標圖的總的步驟。SIFT算法的總體步驟主要包括尺度空間的建立、SIFT特征點的定位、SIFT特征主方向的確定、SIFT特征點描述子的生成和SIFT特征點匹配。
[0101]圖6為根據(jù)本發(fā)明實施例的SIFT算子的總體步驟流程圖，如圖6所示，S610:建立高斯核尺度空間和DOG尺度空間，通過高斯核對標準臺標圖的圖像進行尺寸變換，獲取標準臺標圖的圖像的尺度空間表示序列，提取尺度空間表示序列的尺度空間的SIFT特征點；
[0102]S620:在DOG尺度空間中檢測獲取標準臺標圖的圖像的局部極值點，通過對局部極值點進一步確定SIFT特征點的位置和尺寸；
[0103]S630:根據(jù)SIFT特征點的位置和尺寸確定特征點鄰域像素的梯度方向，進而確定特征點的方向；
[0104]S640:以特征點的方向建立坐標軸，并且以特征點為坐標軸中心，將特征點周圍的圖像區(qū)域劃分成至少一個圖像小塊，根據(jù)圖像小塊生成梯度方向直方圖和模值，通過繪制每個圖像小塊的累加值以形成一個具有至少8個方向向量的種子點，使特征點形成圖像小塊數(shù)量X種子點方向向量的個數(shù)的特征點描述子；
[0105]在步驟S640中，對特征點周圍圖像區(qū)域可以分成4X4圖像小塊，圖像小塊生成梯度方向直方圖，繪制每個的累加形成一個種子點，每個種子點有8個方向向量，那么就可以生成4X4X8共128維的標準臺標圖的SIFT特征點描述子。
[0106]S650:分別建立標準臺標圖和待識別臺標圖的SIFT特征點描述子集合，通過采用歐式距離對標準臺標圖的SIFT特征描述子集合中的SIFT特征點描述子和待識別臺標圖的SIFT特征描述子集合的SIFT特征點描述子進行對比，以及根據(jù)標準臺標圖和待識別臺標圖劃分的標準臺標圖的決定塊和標準臺標圖的歸屬塊以及待識別臺標圖的決定塊和待識別臺標圖的歸屬塊，完成對標準臺標圖和待識別臺標圖的特征匹配。
[0107]在上述步驟S610中，尺度空間的建立，即建立高斯核尺度空間和DOG尺度空間，尺度空間理論的主要思想是利用高斯核對標準臺標圖的圖像進行尺度變換，獲得圖像多尺度下的尺度空間表示序列，對這些序列進行尺度空間的特征點提取。二維高斯核的定義如公式Q-1)所示，其中σ為高斯正態(tài)分布的方差:
【權(quán)利要求】
1.一種基于SIFT算子的臺標識別方法，包括: 建立標準臺標庫，首先通過對標準臺標圖進行二值化獲取臺標映射模板；其次將所述標準臺標圖分割為標準臺標圖的歸屬塊和標準臺標圖的決定塊；然后根據(jù)SIFT算子分別提取所述標準臺標圖的歸屬塊和所述標準臺標圖的決定塊的SIFT特征點； 預判待識別臺標圖，通過所述標準臺標庫中的臺標映射模板對所述待識別臺標圖進行摳像處理獲取不含背景信息的待識別臺標圖案；將所述待識別臺標圖案與所述標準臺標庫中的標準臺標圖進行基于顏色特征的對比，根據(jù)預設的閾值，篩選出預設色調(diào)的標準臺標圖；. 分割待識別臺標圖及提取待識別臺標圖的SIFT特征點，將所述待識別臺標圖分割為待識別臺標圖的歸屬塊和待識別臺標圖的決定塊；根據(jù)所述SIFT算子分別提取所述待識別臺標圖的歸屬塊和所述待識別臺標圖的決定塊的SIFT特征點； 匹配SIFT特征點，根據(jù)所述SIFT算子，對所述待識別臺標圖和所述預設色調(diào)的標準臺標圖進行SIFT特征點匹配；其中， 將所述待識別臺標圖的歸屬塊與所述預設色調(diào)的標準臺標圖的歸屬塊進行SIFT特征點匹配，根據(jù)匹配成功的特征點數(shù)量及預設的閾值，確定所述待識別臺標圖的歸屬塊的信息；在根據(jù)所述待識別臺標圖的歸屬塊的信息確定的所述預設色調(diào)的標準臺標圖的范圍內(nèi)，將所述待識別臺標圖的決定塊和所述預設色調(diào)的標準臺標圖的決定塊進行SIFT特征點匹配，根據(jù)匹配成功的特征點數(shù)量及預設的閾值，確定所述待識別臺標圖的決定塊的信息； 根據(jù)確定的所述待識別臺標圖的歸屬塊的信息和決定塊的信息，確定所述待識別臺標圖的臺標信息，完成臺標識別。
2.如權(quán)利要求1所述的基于SIFT算子的臺標識別方法，其中， 在匹配SIFT特征點過程中，將所述待識別臺標圖與所述預設色調(diào)的標準臺標圖進行匹配時，可將所述待識別臺標圖替換為所述待識別的臺標圖案。
3.如權(quán)利要求1所述的基于SIFT算子的臺標識別方法，其中， 在將所述待識別臺標圖案與所述標準臺標庫中的標準臺標圖進行基于顏色特征的對比的過程中，所述待識別臺標圖案與所述標準臺標庫中的標準臺標圖還進行基于亮度特征和統(tǒng)計特性的對比。
4.如權(quán)利要求1所述的基于SIFT算子的臺標識別方法，其中， 所述標準臺標圖指在形狀、大小和顏色方面符合標準的臺標圖像； 所述待識別臺標圖指從電視畫面的特定位置上截取的待識別臺標圖像； 所述標準臺標圖和所述待識別臺標圖的歸屬塊表示電視臺標識信息； 所述標準臺標圖和所述待識別臺標圖的決定塊表示同一個電視臺中不同頻道的標識信息。
5.一種基于SIFT算子的臺標識別系統(tǒng)，包括: 標準臺標庫建立單元，用于首先通過對標準臺標圖進行二值化獲取臺標映射模板；其次將所述標準臺標圖分割為標準臺標圖的歸屬塊和標準臺標圖的決定塊；然后根據(jù)SIFT算子分別提取所述標準臺標圖的歸屬塊和所述標準臺標圖的決定塊的SIFT特征點； 待識別臺標圖預判單元，用于通過所述標準臺標庫中的臺標映射模板對所述待識別臺標圖進行摳像處理獲取不含背景信息的待識別臺標圖案；將所述待識別臺標圖案與所述標準臺標庫中的標準臺標圖進行基于顏色特征的對比，根據(jù)預設的閾值，篩選出預設色調(diào)的標準臺標圖； 待識別臺標圖分割單元，用于將所述待識別臺標圖分割為待識別臺標圖的歸屬塊和待識別臺標圖的決定塊； 待識別臺標圖的SIFT特征點提取單元，用于根據(jù)所述SIFT算子分別提取所述待識別臺標圖的歸屬塊和所述待識別臺標圖的決定塊的SIFT特征點； SIFT特征點匹配單元，用于根據(jù)所述SIFT算子，對所述待識別臺標圖和所述預設色調(diào)的標準臺標圖進行SIFT特征點匹配；其中， 所述SIFT特征點匹配單元包括待識別臺標圖的歸屬塊確定單元和待識別臺標圖的決定塊確定單元； 所述待識別臺標圖的歸屬塊確定單元，用于將所述待識別臺標圖的歸屬塊與所述預設色調(diào)的標準臺標圖的歸屬塊進行SIFT特征點匹配，根據(jù)匹配成功的特征點數(shù)量及預設的閾值，確定所述待識別臺標圖的歸屬塊的信息； 所述待識別臺標圖的決定塊確定單元，用于在根據(jù)所述待識別臺標圖的歸屬塊的信息確定的所述預設色調(diào)的標準臺標圖的范圍內(nèi)，將所述待識別臺標圖的決定塊和所述預設色調(diào)的標準臺標圖的決定塊進行SIFT特征點匹配，根據(jù)匹配成功的特征點數(shù)量及預設的閾值，確定所述待識別臺標圖的決定塊的信息； 根據(jù)確定的所述待識別臺標圖的歸屬塊的信息和決定塊的信息，確定所述待識別臺標圖的臺標信息，完成臺標識別。
6.如權(quán)利要求5所述的基于SIFT算子的臺標識別系統(tǒng)，其中， 在SIFT特征點匹配單元中，將所述待識別臺標圖與所述預設色調(diào)的標準臺標圖進行匹配時，可將所述待識別臺標圖替換為所述待識別的臺標圖案。
7.如權(quán)利要求5所述的基于SIFT算子的臺標識別系統(tǒng)，其中， 在待識別臺標圖預判單元中，所述待識別臺標圖案與所述標準臺標庫中的標準臺標圖進行基于顏色特征的比對時，還進行基于亮度特征和統(tǒng)計特性的對比。
8. 如權(quán)利要求5所述的基于SIFT算子的臺標識別系統(tǒng)，其中， 所述標準臺標圖指在形狀、大小和顏色方面符合標準的臺標圖像； 所述待識別臺標圖指從電視畫面的特定位置上截取的待識別臺標圖像； 所述標準臺標圖和所述待識別臺標圖的歸屬塊表示電視臺標識信息； 所述標準臺標圖和所述待識別臺標圖的決定塊表示同一個電視臺中不同頻道的標識信息。
【文檔編號】G06K9/54GK103473551SQ201310419815
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月16日
【發(fā)明者】史萍, 潘達 申請人:中國傳媒大學