[发明专利]一种针对水下显微视频的目标识别系统及其视频编码方法

说明书

技术领域

本发明属于视频编码及分析识别技术领域，具体涉及一种针对水下显微视 频的目标识别系统及其视频编码方法。

背景技术

大面积海洋环境调查一直是海洋研究的重点和难点之一，智能水下检测系 统是解决和研究这一问题的关键所在。当前，利用水下显微视频进行海洋环境 调查是研究的热点。

水下显微视频具有以下两个特点：目标生物区域含大量不可忽略的细节信 息；视频背景区域面积大且内容单调。由于水下环境资料的采集需要长时间连 续不断地录制显微视频，这将产生大量的数据。因此，专门针对水下显微视频 的编码技术成为研究的热点之一。

标准的H.264视频编码方法对整帧图像采用相同的编码策略，并未考虑目 标生物区域比背景区域更加重要的特点，因此会造成传输存储的大量数据冗余 浪费。基于此，如何在不影响目标生物区域质量的前提下，有效降低压缩码流 的数据量或者在压缩码流数据量一定的前提下，有效提高目标生物区域的质量 成为视频编码技术的研究热点之一

发明内容

针对现有技术所存在的上述技术缺陷，本发明提供了一种针对显微视频的 目标识别系统及其视频编码方法，在不降低目标生物区域图像质量的前提下， 有效地降低了整幅水下显微图像压缩后的码流，提高了视频传输和存储的效率。

一种针对水下显微视频的目标识别系统，包括编码单元、解码单元和识别 单元；

所述的编码单元包括：

场景切换检测模块，接收显微视频，对显微视频每帧图像进行切换检测， 并将图像标记为关键帧图像或非关键帧图像；

图像分割模块，对标记后的每帧图像进行区域分割，使图像分割为前景区 域和背景区域；

区域增强模块，对区域分割后的每帧图像中的前景区域进行图像增强；

视频编码模块，对图像增强后的每帧图像中的前景区域进行像素补齐，对 像素补齐后的每帧图像进行编码，整合得到显微视频的编码包；

所述的解码单元用于对编码包进行解码，得到重建视频；

所述的识别单元用于识别重建视频中的生物目标。

所述的识别单元包括：

SIFT(Scale-invariant feature transform，尺度不变特征转换)特征向量生成 模块，计算生成重建视频每帧图像的SIFT特征向量集合；

特征匹配识别模块，将所述的SIFT特征向量集合与预存储的若干SIFT生 物特征向量集合一一进行匹配度的计算，以匹配度最高的SIFT生物特征向量集 合对应的生物目标作为识别结果。

SIFT特征能够对图像尺度、旋转和亮度保持不变性，同时能够对图像的视 角变换以及噪声叠加保持一定的稳定性。

所述的视频编码模块根据以下策略对图像进行编码；

对于关键帧图像的前景区域以及非关键帧图像的前景区域，采用无损压缩 编码方法进行编码；

对于关键帧图像的背景区域，采用I帧编码方法进行编码；

对于非关键帧图像的背景区域，采用P帧Skip(跳跃)编码方法进行编码。

所述的编码单元基于的视频编码方法，包括如下步骤：

(1)获取显微视频，对显微视频每帧图像进行切换检测，并将图像标记为 关键帧图像或非关键帧图像；

(2)对标记后的每帧图像进行区域分割，使图像分割为前景区域和背景区 域；

(3)对区域分割后的每帧图像中的前景区域进行图像增强；

(4)对图像增强后的每帧图像中的前景区域进行像素补齐；

(5)对像素补齐后的每帧图像进行编码。

所述的步骤(1)中，对显微视频每帧图像进行切换检测的过程如下：

a.标记显微视频第一帧图像为关键帧；

b.根据以下公式计算第k帧图像与第k-1帧图像的帧间平均绝对差异值；