[发明专利]一种基于对象的能量约束最小化的运动物体排列方法

说明书

本发明涉及一种基于对象的能量约束最小化的运动物体排列方法，其步骤主要包含：1)结合物体本身的大小及其路径，首先对所有的运动轨迹进行了占用分布空间处理；2)定义三种能量定义：轨迹分裂能量，轨迹碰撞能量以及时间一致性能量，根据权重比值对这三个能量进行加和，并利用能量最小化算法得到使加和值最小的轨迹出现及排列方式。本发明在保证重新排列后的摘要视频能够达到快速浏览不丢失信息的目的的前提下，保存了原始监控视频中运动物体的空间时间逻辑关系，提高了视频压缩比率，满足了用户快速有逻辑地浏览监控视频的目的。

技术领域

本发明涉及一种基于对象的能量约束最小化的运动物体排列方法，属于视频监控技术领域。

背景技术

由于科技的进步和经济水平的提高，城市监控摄像头遍布每个角落，由此得到的监控视频也呈几何级数地增加，尤其是24小时全天候的监控视频。然而，海量视频的查阅浏览十分耗时耗力，一方面大多数监控视频包含很少感兴趣的物体运动，如很少有人经过的街道或者深夜路面人车运动十分稀疏，另一方面，要从海量的视频中找到感兴趣的运动物体，必须耗费同录制相等的时间把来浏览监控视频，因此绝大多数监控视频在录制完成之后从未被浏览和审查。如何快速完整地浏览长时间的监控视频，方便锁定检索对象，满足公安、网监和刑侦的各种需求，成为了目前监控行业的迫切需求。

目前传统的基于关键帧的视频摘要通过帧采样技术丢失了大量的活动信息，在实际使用，尤其是对监控视频的使用上，很难达到理想的效果。基于对象的视频摘要在智能视频分析和视频检索方面扮演着重要的角色，它将原始视频中的不同时间段的活动时间压缩到一个较短的视频中同时出现，达到快速浏览而不丢失活动信息的目的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于对象的能量约束最小化的运动物体排列方法，将原始冗长的监控视频中的运动目标在时间轴上移动，在空间位置允许的情况下根据用户需求将其压缩到一段较短的视频中同时发生，相比于其他同类别的视频摘要，本发明采用能量约束最小化算法，使视频摘要在时间和空间上压缩效率提高，可读性增强，大大减少了公安、刑侦用来浏览审阅监控视频的时间。

本发明包括以下几个步骤：

1)结合物体本身的大小及其路径，对所有的运动轨迹进行占用空间分布处理；

2)定义三种能量，轨迹分裂能量，轨迹碰撞能量以及时间一致性能量，根据权重比值对这三个能量进行加和，并利用能量最小化算法得到使加和值最小的轨迹出现排列方式；

3)合成视频摘要：将重新排列好的运动管道无缝拼接到背景视频中，产生一个在时间和空间上视频摘要，该摘要为时间和空间上相对紧凑且含有原始视频中必要活动的视频。

进一步地，步骤1)结合物体本身的大小及其路径，首先对所有的运动轨迹进行占用空间分布处理。对每一个运动管道进行求和，得到其相对应的活动值(对求和值取对数)并进行归一化，将这些管道的求和放到同一张图片上，即得到其空间运动分布(spatialactivity distribution)，以图片的形式展示，图片中亮度越大的地方，说明在此轨迹中运动的物体较多，反之较暗的地方运动的物体较少。再将每两个管道单独放置，求两个管道的相关度。管道之间的相关度为两条管道矩阵归一化后的矩阵乘积，根据用户对摘要视频的摘要紧凑要求，确定一个合适的阈值。

其中，表示两条不同的运动管道，correlation表示求得的两条矩阵归一化后的矩阵乘积，threshold表示确定的阈值，表示两条管道之间的相关度，当管道之间的相关度大于阈值时，说明这两个轨迹有重叠，需要继续检测其运动方向是否一致。反之，说明二者有相遇或碰撞的概率极低，无需计算轨迹碰撞能量。

进一步地，步骤2)具体包括以下步骤：

a)分别算出管道之间的轨迹分裂能量，轨迹碰撞能量，以及时间一致性能量，根据用户的需求，调整各自的权重，并进行加和: