[发明专利]基于内容的视频图像处理和人机交互方法

说明书

技术领域

本发明涉及基于内容的视频图像处理和人机交互方法，属于无线通信技术领域。

背景技术

目前，我国煤层气生产视频监控尚处于开发前期阶段，仍然存在以下几个方面的问题：

(1)由于煤层气田生产属于野外作业，气井数量多、分布地域广阔，地形比较复杂，道路条件差，因此靠人工巡井方法工作量太大很难及时发现生产中存在的问题。人工巡井方法受天气影响大，遇到雨雪天气可能数日不能到达井场。从安全性和未来企业发展高效性两方面考虑，生产过程无人值守、可视化远程管理成为煤层气行业发展必然趋势。

(2)在井口众多和周围环境复杂等工作条件下，传统的帧间差分视频数据处理方法和传统的“多窗口显示”人机交互方式已不能满足对井口长时间连续视频监控的需求。如何研究一套成本低廉、性能可靠、适合煤层气田开发的视频图像采集、传输、存储、处理和人机交互的技术及设备，是急需解决的难题。

发明内容

本发明针对以上问题的提出，而研制基于内容的视频图像处理和人机交互方法。

本发明包括如下步骤：

①对输入视频提取特征信息；

②根据场景特征，建立场景模型，并在此基础上进行基于场景的运动物体检测；

③根据目标内容，建立目标模型，并在此基础上进行基于目标的检测；

④通过融合基于场景和基于目标的检测，分析检测目标显著度(重要等级)，生成包括检测目标和重要等级的检测结果；

⑤通过使用计算机视觉注意力选择机制，将监控人员的视觉注意力引导到重要目标，从而有效地利用有限的图像显示空间。

本发明原理及有益效果：在野外复杂场景环境中，对众多煤层气井口进行视频监控，将产生海量视频数据。如何在海量视频数据条件下有效地实现人机交互，是大型视频监控系统的一个重要问题。如前所述，煤层气生产视频监控系统具有多监测点、长时间连续工作的特点。在这种工作条件下，监控人员无法长时间集中注意力，逐点扫描各监控点，因而必须把监控人员的注意力吸引到异常画面上。研究表明，人类感知系统主要利用视觉注意力选择机制，克服复杂视觉场景感知中多尺度和高复杂度问题。视觉注意力选择机制已经在计算机视觉系统中得到重视，并且作为设计理论应用于工程实践。例如，在欧洲战机设计中，视觉注意力选择机制用来指导设计人机交互系统。图1.1所示模型是视觉注意力选择机制在运动目标检测方面的应用。在本项目中，我们将遵循并利用人类注意力选择机制，实现煤层气生产视频监控系统的高效人机交互。

附图说明

图1本发明流程图。

具体实施方式

1、基于内容的视频图像处理和人机交互方法包括如下步骤：

①对输入视频提取特征信息；

通过直方图统计的方法，提取火情红绿蓝三通道颜色特征，提取基于SURF的场景感兴趣点特征；

②根据场景特征，建立场景模型，并在此基础上进行基于场景的运动物体检测；

针对煤层气生产检测目标火情的颜色特征(详见步骤③)，提取视频场景与火情颜色相似的感兴趣区域，在此区域内提取SURF特征点，根据R通道像素值计算相邻帧SURF特征点的5×5邻域的欧拉距离并匹配特征点，计算相邻帧对应SURF特征点的位置差△d，记录位置差的数据符号，利用符号检验方法(见公式(1))，判定SURF特征点位置差的变化是否满足高斯分布如果满足高斯分布(见公式(2))，判定当前SURF特征点为场景特征点，记录其位置信息，建立基于特征点的稀疏场景模型；否则，为运动物体SURF特征点。