[发明专利]一种基于聚集机理的花卉生长关键帧提取系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于聚集机理的花卉生长关键帧提取系统，给相关研究人员提供一种视频数据小，花卉生长细节信息丰富，整段视频播放流畅、自然，压缩比较高的花卉生长过程的监测平台。

背景技术

花卉植物形态和生长可视化仿真是虚拟植物研究中极具挑战性的课题，为了逼真的模拟花朵开放的过程，首先需要对真实的花朵开放过程有正确的认识。而植物生长的过程一般是缓慢的，花卉生长过程原始视频数据量大，冗余信息多。为了给相关研究人员提供视频数据小的，压缩比比较高的花卉生长过程的监测视频，同时还保证视频内花卉生长细节信息丰富，整段视频播放中流畅、自然，将视频关键帧提取技术应用于监测花卉生长状态，可以更加有效提取出涵盖大量重要信息的花卉生长视频，视频流畅真实，呈现花卉快速动态的绽开过程，帮助研究人员更准确的分析花卉生长运动形态和研究其规律。

发明内容

本发明设计了一种基于聚集机理的花卉生长关键帧提取系统，包括PC机、图像采集模块，核心算法模块，关键帧判决模块，数据查询分析模块，视频合成模块，视频预览模块；

其中所述图像采集模块包括遮光纸箱、HD-3000微软高清网络摄像头和直流LED灯，用于对花卉生长过程进行拍摄，采集花卉生长图像；所述核心算法模块是在PC机上对所述图像采集模块拍摄完毕的图像，编程实现基于聚集机理的花卉生长关键帧提取算法，得到各帧聚集差值的向量；所述关键帧判决模块给出了两种不同的判决模式：关键帧数模式以及阈值模式，两种不同的模式决定了选取关键帧所用参数的不同；所述数据查询分析模块是通过开发数据浏览器，对经所述关键帧判决模块判决后的模式及所述核心算法模块计算得到的各参数进行保存与图形化分析；所述视频合成模块对所述关键帧判决模块中分析出的关键帧，按照设定的帧率以及视频的宽、高合成为关键帧视频；所述视频预览模块为实验人员呈现关键帧视频播放效果；

所述基于聚集机理的关键帧提取算法其特征在于：对所述图像采集模块采集的花卉生长过程原始视频序列进行初步提取，得到用于关键帧分析的帧集合F_N＝{f₁，f₂，...f_N}，下标N为视频帧的序号；使用RGB颜色通道相关性算法，对每两帧进行计算，得到当前帧对于前一帧的相关性值ρ′_n，将其与阈值τ_ρ做比较，得出相关性差值d_ρ；使用颜色直方图算法，对每两帧进行计算，得到当前帧对于前一帧的直方图差值H′_n，将其与阈值τ_H做比较，得出直方图差值d_H；使用惯性矩算法，对每两帧进行计算，得到当前帧对于前一帧的惯性矩差值μ_n，将其与阈值τ_μ做比较，得出惯性矩差值d_μ；根据一定的权重，按照公式d_ρHμ＝w_ρd_ρ+w_Hd_H+w_μd_μ得出当前帧对于前一帧的聚集差值d_ρHμ，其中w_ρ、w_H和w_μ分别为相关性差值d_ρ、直方图差值d_H、惯性矩差值d_μ的权重系数；使用冒泡排序法，将各帧聚集差值d_ρHμ按降序排序，统计其下标存入下标数组I，I中包含有N-1个下标值；提取I中前M个数值所代表的关键帧，并将选取出的I中的数值按升序排列，将这M个关键帧合成关键帧视频；

本发明具有如下功能：

通过图像的采集、模式选择及相关参数设置、关键帧提取算法运行、视频合成等环节最终实现对花卉生长过程中的图像进行关键帧提取，并将提取出的关键帧合成表征花卉生长过程的关键帧视频；

本发明的目的是：给研究花卉生长过程的相关人员提供一种视频数据小，花卉生长细节信息丰富，整段视频播放流畅、自然，压缩比较高的花卉生长过程的监测平台。

附图说明

附图1：花卉生长关键帧提取视频监测平台架构图

附图2：系统功能模块图

附图3：基于聚集机理的花卉生长关键帧提取算法流程图

附图4：阈值模式工作流程图

具体实施方式