一種基于尺度不變特征變換的行李圖像運(yùn)動行為描述方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種基于尺度不變特征變換的行李圖像運(yùn)動行為描述方法，屬于圖像 處理、機(jī)器視覺技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，安檢工作行為評估是近些年來業(yè)界提出的一個全新研究領(lǐng)域。其中，最具吸 引力的是圖像判讀崗位工作行為評估。因為該崗位是安檢系統(tǒng)的關(guān)鍵崗位，肩負(fù)著安檢工 作最核屯、的任務(wù)。圖像判讀崗位工作質(zhì)量低下、安全警惕性不足是導(dǎo)致多起飛行器恐怖襲 擊事件的重要原因之一。
[000引例如，申請?zhí)枮镃N201310166191. 4的專利公開了一種圖像描述方法和裝置，用W 減小針對內(nèi)容相同但顏色變化較大的圖像的描述的誤差。提供的圖像描述方法包括：將圖 像從藍(lán)綠紅BGR顏色空間轉(zhuǎn)換到高斯顏色空間，并將所述圖像從所述高斯顏色空間轉(zhuǎn)換到 光反射不變顏色空間；其中，將所述圖像從所述高斯顏色空間轉(zhuǎn)換到光反射不變顏色空間 的處理包括；對于所述圖像上的每個像素點(diǎn)，根據(jù)所述像素點(diǎn)在高斯顏色空間的第一系數(shù) 和第二系數(shù)，確定所述像素點(diǎn)在所述光反射不變顏色空間對應(yīng)的顏色通道，實現(xiàn)了減小針 對內(nèi)容相同但顏色變化較大的圖像的描述的誤差。
[0004] 例如，申請?zhí)枮镃N201210251160. 4的專利公開了基于紋理聚類的電力塔桿圖像 描述方法。先從訓(xùn)練樣本中生成碼本，然后用該些碼本與測試圖像做卷積生成相關(guān)面，再從 相關(guān)面中選取與碼本相似度最大的那些組成電力塔桿的原型分配圖，并把原型分配圖表示 成直方圖，即張量，最后，把張量量化成固定大小的可W用在分類器中的相關(guān)面集描述子。 W各類架空電力線路巡檢所得的含有電力塔桿的真實圖像為實驗數(shù)據(jù)，驗證了該發(fā)明適用 于豐富紋理中的電力桿塔描述，描述準(zhǔn)確且計算復(fù)雜度較低。
[000引例如，申請?zhí)枮镃N201410491596. X的專利公開了一種基于詞袋模型的圖像描述 方法及系統(tǒng)。該方法及系統(tǒng)是在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上應(yīng)用模糊理論，在得到距離集合后，利用高 斯隸屬度函數(shù)為每一視覺單詞分配不同的隸屬度，W將距離集合轉(zhuǎn)換為模糊集合，之后用 具有不同隸屬度的視覺單詞對特征點(diǎn)進(jìn)行編碼，從而有效降低傳統(tǒng)方法引起的信息丟失問 題，進(jìn)而提高圖像描述的準(zhǔn)確度。
[0006] 圖像判讀崗位工作行為評估的前提和基礎(chǔ)是崗位人員工作行為的量化描述。只有 確切記錄下工作行為過程并準(zhǔn)確復(fù)現(xiàn)，才能夠有依據(jù)地對崗位人員工作質(zhì)量進(jìn)行評估與管 控。圖像判讀是一種典型的人機(jī)協(xié)作過程，即人員通過觀察X射線設(shè)備顯示屏上呈現(xiàn)的行 李圖像（W下簡稱行李圖像）的動態(tài)運(yùn)行過程，即時做出判斷。對此過程進(jìn)行量化描述的 有效方法是關(guān)注區(qū)域分析，因為崗位人員主要依賴視覺進(jìn)行決策，只要記錄下其關(guān)注過的 圖像區(qū)域并對關(guān)注行為進(jìn)行分析，即能為工作行為評估提供確鑿的依據(jù)。關(guān)注區(qū)域分析設(shè) 及了兩方面的行為量化描述與復(fù)現(xiàn)需求；一方面是人員的視覺行為；另一方面則是顯示屏 上行李圖像的運(yùn)動行為。只有該兩方面的行為準(zhǔn)確融合，即視線落點(diǎn)與行李圖像在時、空二 維精確配準(zhǔn)，才能真實復(fù)現(xiàn)崗位人員的決策過程。因此，目前傳統(tǒng)的方法不能實現(xiàn)行李圖像 運(yùn)動行為的量化描述與復(fù)現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于提供一種能夠克服上述技術(shù)問題的基于尺度不變特征變換 的行李圖像運(yùn)動行為描述方法；本發(fā)明是一種基于尺度不變特征變換（Scale-Invariant FeETture Transform, SIFT)的行李圖像運(yùn)動行為模型并能用于精確描述行李圖像隨時間的 運(yùn)動情況，本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)行李圖像運(yùn)動行為的量化描述與復(fù)現(xiàn)，本發(fā)明的核屯、是構(gòu)建行 李圖像運(yùn)動行為模型，即在一幅行李圖像從進(jìn)入到離開屏幕的過程中準(zhǔn)確跟蹤其任意時刻 在屏幕上的位置并為實現(xiàn)圖像判讀崗位行為評估奠定基礎(chǔ)。本發(fā)明是能準(zhǔn)確還原行李圖像 的運(yùn)動行為的一種方法。
[000引本發(fā)明的一種基于尺度不變特征變換的行李圖像運(yùn)動行為描述方法包括；單帖圖 像行李檢測算法和基于尺度不變特征變換（Scale-Invariant Fea1:ure Transform, SIFT) 將單帖圖像中的行李位置綜合為整個行李圖像運(yùn)動行為模型兩個步驟。
[0009] 本發(fā)明所述的單帖圖像行李檢測算法是；定位X射線設(shè)備輸出的單帖圖像中行李 的位置，由于行李的形狀各有不同，采用分層投影算法得到行李的外接矩形位置表示行李 位置，所述采用分層投影算法得到行李的外接矩形包含同一行李全部像素的最小矩形。
[0010] 所述單帖圖像行李檢測算法包括W下步驟：
[0011] (1)得到單帖圖像的二值化描述；
[0012] (2)將二值圖像向水平方向投影，得到水平方向的直方圖，按照水平投影將整個圖 像分為若干個子圖像；
[001引 做將每個子圖像向垂直方向投影，得到每個子圖像垂直方向的直方圖；
[0014] (4)進(jìn)而得到了每個行李外接矩形的水平及垂直位置。
[0015] 本發(fā)明所述的基于尺度不變特征變換（Scale-Invariant Fea1:ure Transform， SIFT)將單帖圖像中的行李位置綜合為整個行李圖像運(yùn)動行為模型是：提取同一行李在不 同帖中的位置，得到對該行李圖像從出現(xiàn)到消失過程的描述，由于可能存在加亮、放大圖像 處理操作，選擇局部紋理描述行李，通過計算行李在相鄰帖之間的位移量、放大或縮小信 息，將同一行李各個時刻的位置序列作為行李圖像運(yùn)動行為模型。
[0016] 所述基于尺度不變特征變換將單帖圖像中的行李位置綜合為整個行李圖像運(yùn)動 行為模型包括W下步驟：
[0017] (1)計算當(dāng)前帖的尺度不變特征變換（SIFT)特征點(diǎn)及對應(yīng)的特征描述子，通過比 較當(dāng)前帖與前一帖圖像，得到仿射矩陣；
[0018] (2)根據(jù)仿射矩陣判斷可能存在的各類圖像處理操作，得到不同時刻同一行李圖 像的位置。
[0019] 所述單帖圖像行李檢測算法通過分層投影算法得到單帖圖像中的行李圖像外接 矩形位置，其具體步驟為：
[0020] 步驟1 ;采用Canny算子對X射線設(shè)備輸出的單帖圖像進(jìn)行邊緣提取，得到單帖圖 像的二值化描述；
[0021] 步驟2 ;將二值圖像向水平方向投影，得到水平方向的直方圖，水平方向的直方圖 中的非零段即代表行李外接矩形的水平位置，按照水平投影的非零段將整個圖像分為若干 個行李的子圖像；
[002引步驟3 ;將每個子圖像向垂直方向投影，得到每個子圖像垂直方向的直方圖；
[0023] 步驟4 ;進(jìn)而得到了每個行李外接矩形的水平及垂直位置。
[0024] 所述單帖圖像行李檢測算法，對行李運(yùn)動做如下定義：
[0025] 基本單元：行李在某時刻的位置，PtD(n為行李編號，t為時刻）為，
[0026] 口1。= [t，sp，fp] (1)
[0027] 其中，t為時間參數(shù)，sp和巧為行李外接矩形的左上角和右下角坐標(biāo)值。
[002引行李生命周期；行李從出現(xiàn)到消失的全過程，由若干個基本單元構(gòu)成，即；
[0029] 產(chǎn)=、K、巧，…，町 (2)
[0030] 其中，n為行李編號，t。，ti，. . .，tm為行李從出現(xiàn)到消失的若干時間點(diǎn)，t w-ti為行 李圖像采樣周期。
[0031] 行李序列；包含若干個行李，由若干個行李生命周期構(gòu)成，即；
[003引 P = [P。，pi，. . .，pN] (3)
[0033] (1)計算當(dāng)前帖的SIFT特征點(diǎn)及對應(yīng)的特征描述子，通過比較當(dāng)前帖與前一帖圖 像，得到仿射矩陣H G護(hù)^3;
[0034] (2)根據(jù)仿射矩陣H判斷可能存在的各類圖像處理操作，得到不同時刻同一行李 圖像的位置，將各個時刻的行李位置Pt"組合成行李