基于過采樣策略的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于模式識(shí)別與計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域，尤其涉及基于過采樣策略的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢 測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 視頻序列中通常包含許多信息，人們所關(guān)心的往往是其中的一小部分信息，比如 運(yùn)動(dòng)的人、車輛等等。運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)是一個(gè)二分類問題，其目的是將視頻內(nèi)容分為兩類:前 景和背景，從視頻序列中準(zhǔn)確檢測(cè)出運(yùn)動(dòng)目標(biāo)而將不關(guān)注的背景完全去除，將得到的前景 目標(biāo)用于后續(xù)目標(biāo)跟蹤和跟蹤。因此，運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中是極為關(guān)鍵的預(yù)處 理步驟，其在計(jì)算視覺領(lǐng)域和實(shí)際生活中都具有很大的價(jià)值。
[0003] 運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)中運(yùn)用最多的是背景減除算法，其基本思想是根據(jù)當(dāng)前圖像與背景 圖像之間的差異與預(yù)先設(shè)定的一個(gè)閾值進(jìn)行比較來劃分前景和背景。常見的背景減除算法 有高斯混合建模方法，或者是核密度估計(jì)的方法等等。現(xiàn)實(shí)的視頻序列中，前景樣本數(shù)和背 景樣本數(shù)相差很大。但是傳統(tǒng)的建模方法往往忽略了這一點(diǎn)，因此傳統(tǒng)建模方法傾向于將 前景錯(cuò)分為背景，使得檢測(cè)的精度往往達(dá)不到后續(xù)處理的要求。
[0004] 類不均衡問題，即訓(xùn)練樣本中不同類樣本數(shù)量是不相等的。在二分類問題中，類不 均衡問題是指兩類樣本點(diǎn)的概率分布不均衡。視頻序列中，前景樣本屬于少數(shù)類，其數(shù)量遠(yuǎn) 少于背景樣本數(shù)量。但是，在背景減除法中類不均衡問題并未受到重視。本發(fā)明在數(shù)據(jù)挖掘 中類不均衡理論的基礎(chǔ)上，引入數(shù)據(jù)層面上的過采樣策略來解決背景減除法中類不均衡的 問題。過采樣策略首先復(fù)制選取的少數(shù)類樣本即前景樣本，然后將合成的樣本集合添加到 少數(shù)類中，得到新的前景樣本集合，最終使得前景樣本(少數(shù)類樣本)與背景樣本(多數(shù)類樣 本)達(dá)到相同也即均衡的數(shù)據(jù)集。過采樣策略引入背景減除法優(yōu)勢(shì)在于將均衡數(shù)據(jù)集用于 分類，較大的提升了分類的精確度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于過采樣策略的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢 測(cè)算法，本發(fā)明在充分利用對(duì)少數(shù)類樣本的過采樣技術(shù)，使得前景和背景數(shù)據(jù)集達(dá)到均衡， 從而實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的完整分割。
[0006] 基于過采樣策略的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)方法，具體步驟如下：
[0007] S1、對(duì)于每一個(gè)前景幀F(xiàn)U計(jì)算重采樣時(shí)刻r(n)，具體步驟如下：
[0008] S11、取前景最后w幀作為參考，則所有合成樣本幀戸《將在區(qū)間（t_2，t+2]產(chǎn)生， 將該區(qū)間均等地分解為8個(gè)子區(qū)間，將得到的8個(gè)子區(qū)間均等的分配給參考幀{Fh|s = 1，...，4}，并且初始化合成樣本幀數(shù)N;
[0009] S12、假設(shè)N個(gè)合成樣本幀= 是以Ft-3為參考的，為了防止過擬合現(xiàn)象， 規(guī)定合成樣本幀均勾的插在過采樣區(qū)間，計(jì)算r(n)，其中，r(n)是合成樣本幀的時(shí)刻；
[0010] S2、計(jì)算從Fh到Ft的稀疏點(diǎn)軌跡；
[0011] S3、將Ft_s劃分為兩個(gè)子集FjPF^Fi包含KLT跟蹤算法獲取的好的像素點(diǎn)，F(xiàn)2則包 含剩余的像素點(diǎn)，其中，所述好的像素點(diǎn)為經(jīng)驗(yàn)獲??；
[0012] S4、計(jì)算時(shí)刻t-s到時(shí)刻r(n)移動(dòng)矢量，具體步驟如下：
[0013] S41、計(jì)算S3所述Fi中每一個(gè)像素點(diǎn)從t-s時(shí)刻到時(shí)刻.移動(dòng)矢量，具體為：
[0014] S411、對(duì)S3所述F!中每個(gè)前景像素點(diǎn)，由S2所述稀疏點(diǎn)軌跡得到時(shí)刻t-s到最接近 r (η)的整數(shù)時(shí)刻的移動(dòng)矢量；
[0015] S412、將S411所述移動(dòng)矢量進(jìn)行線性延伸至r(n)，得到時(shí)刻t-s到r(n)的移動(dòng)矢 量；
[0016] S42、計(jì)算S3所述F2中每一個(gè)像素點(diǎn)時(shí)刻t-s到時(shí)刻r(n)移動(dòng)矢量，具體步驟如下：
[0017] S421、對(duì)于S3所述F2中的像素點(diǎn)Zl，設(shè)在S3素?cái)?shù)F沖與21在1方向最近鄰的像素點(diǎn) 為zk，保持t-s時(shí)刻到r(n)時(shí)刻Zi和Zk的相對(duì)位置不變，即zi和Zk具有平行的移動(dòng)矢量；
[0018] S422、假設(shè)像素點(diǎn)Zk的移動(dòng)矢量為，:v:v J，該移動(dòng)矢量指向一個(gè)r (η)時(shí)刻的一個(gè) 新像素點(diǎn)Zj，分別計(jì)算z j在X方向和y方向的坐標(biāo)；
[0019] S423、對(duì)于S3所述F2中的像素點(diǎn)Zi，其相應(yīng)的r(n)時(shí)刻的像素點(diǎn)為Zj， Zk在S3所述F! 中，并且是zi在X方向最近鄰的像素點(diǎn)，分別計(jì)算Zj在X方向和y方向的坐標(biāo)；
[0020] S5、由S41獲得的移動(dòng)矢量連接的兩個(gè)像素點(diǎn)有相同的顏色信息，最終可以獲得以 S3所述FHt為參考產(chǎn)生新的樣本即合成樣本幀由S42獲得的移動(dòng)矢量連接的兩個(gè)像素 點(diǎn)有相同的顏色信息，最終可以獲得合以S3所述?2作為參考產(chǎn)生新的樣本即合成樣本幀 FT、. - ·>
[0021 ] S6、將S5所述羅和合并為合成樣本幀歹_、
[0022] S7、對(duì)S6所述合成樣本幀進(jìn)行后處理，分為兩種情況：
[0023] 情況A、對(duì)一個(gè)前景像素點(diǎn)，若其8鄰域點(diǎn)全部為空，則該像素點(diǎn)被移除，
[0024] 情況B、對(duì)一個(gè)空像素點(diǎn)，若其8鄰域點(diǎn)超過6個(gè)點(diǎn)為前景點(diǎn)，則該像素點(diǎn)被設(shè)為前 景點(diǎn)，且將該點(diǎn)的8領(lǐng)域點(diǎn)的平均顏色信息設(shè)置為該點(diǎn)的顏色信息；
[0025] S8、計(jì)算每個(gè)像素點(diǎn)屬于前景或背景的概率；
[0026] S9、組合優(yōu)化分類。
[0027] 進(jìn)一步地，S11 所述 if = 4。
[0028] 本發(fā)明的有益效果是：
[0029] 本發(fā)明充分利用對(duì)少數(shù)類樣本的過采樣技術(shù)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的完整分割。
【附圖說明】
[0030] 圖1是基于過采樣策略的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)算法中整體框架流程圖。
[0031] 圖2包括2a，2b和2c，2a是對(duì)時(shí)間區(qū)間（t-2，t+2]的劃分，2b、2c是合成樣本幀分別 為N=2和N=3時(shí)的過采樣時(shí)刻r(n)(用X標(biāo)記）。
[0032] 圖3包括3a，3b，3c和3(1，3&是?1中前景點(diǎn)的軌跡，3b，3c，3d是t-4時(shí)刻分別到r(l)、 r(2)和r(3)的移動(dòng)矢量。
[0033] 圖4包括4a，4b，4c，4d，4e和4f，4a對(duì)視頻序列t-4到t時(shí)刻稀疏點(diǎn)跟蹤結(jié)果，，4b、4c 是視頻序列分別在t和t-4時(shí)刻的分割結(jié)果，4d、4e是對(duì)視頻序列分別在r(l)和r(3)時(shí)刻過 采樣的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，4f是視頻序列基于過采樣的分割結(jié)果。
【具體實(shí)施方式】
[0034]下面結(jié)合實(shí)施例和附圖，詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0035]如圖1所示，結(jié)合某一視頻序列對(duì)本發(fā)明做具體描述。
[0036] 步驟1:對(duì)于每一個(gè)Fh計(jì)算重采樣時(shí)刻r(n)。取前景最后Tf = 4幀作為參考，則所 有合成樣本幀歹+1將在區(qū)間（t_2，t+2]產(chǎn)生。將該區(qū)間均等地分為8個(gè)子區(qū)間，并且初始化 合成樣本幀數(shù)N。具體步驟為：
[0037] 步驟1.1:將區(qū)間（卜2 4+2]分為8個(gè)子區(qū)間：1]1{=(七+1^/2-5/2 4+1^/2-2]，1^ = 1，. . .，8,如圖2a所示。將得到的8個(gè)子區(qū)間均等的分配給參考幀{產(chǎn)叫s = l，. . .，4}，即:Ft4 =Ui U Us，F(xiàn)t-3 = U2 U U7，F(xiàn)t-2 = U3 U U6，F(xiàn)t-1 = U4 U U5。
[0038] 步驟1.2 :假設(shè)N合成樣本幀= 1,,,,, ΛΓ}是以Fh為參考的，為了防止過擬合 現(xiàn)象，規(guī)定合成樣本幀均勾的插在過采樣區(qū)間。r (η)是合成樣本幀的時(shí)刻，計(jì)算公式如 下：
[0039] 對(duì)于以F^1為參考形成的合成樣本幀：
[0040]
⑴
[0041 ]對(duì)于以Fu(s矣1)參考形成的合成樣本幀：
[0042]
⑵
[0043] 圖2b和圖2c中的叉號(hào)分別對(duì)應(yīng)合成樣本幀數(shù)為N=2，N