[發明專利]基于加權張量子空間背景建模的視頻異常檢測方法

有效

• 申請號: 201010271523.1
• 申請日: 2010-09-02
• 公開（公告）號: CN101996327A
• 公開（公告）日: 2011-03-30
• 發明（設計）人: 高新波;韓冠;李潔;溫靜;趙林;高飛;唐文劍;沐廣武
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;G06T7/00
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

1.一種基于加權張量子空間背景建模的視頻異常檢測方法，包括：

A.劃分實驗數據步驟：將實驗數據分為訓練數據和觀測數據，根據應用需求在訓練數據中選定一幀初始參考背景圖像，訓練數據包含N幀圖像，20≤N≤200，將每幀圖像表示成二階張量形式1＜i＜N，N₁和N₂分別為二階張量模式1和模式2的維數；

B.初始化張量子空間步驟：計算訓練數據的均值并將其作為觀測數據的初始均值將訓練數據在張量的模式d上進行矩陣展開計算相應的協方差矩陣C_d，d＝1，2，對協方差矩陣進行奇異值分解，得到模式d上的投影矩陣U_d和能量矩陣S_d，初始化張量子空間；

C.加權觀測數據步驟：將觀測數據表示成二階張量形式并將觀測數據在張量子空間上進行投影，得到重構圖像，將重構圖像與觀測數據作差，得到殘留誤差利用殘留誤差通過由魯棒函數求導得到的權值函數計算出觀測數據每一個元素的權值，利用權值對觀測數據的每一個元素進行加權，得到加權后的觀測數據

D.更新張量子空間步驟：利用加權的觀測數據，更新均值和協方差矩陣，對協方差矩陣進行奇異值分解，更新張量子空間；

E.重構背景圖像步驟：利用更新后的張量子空間，將加權的觀測數據投影到子空間重構出背景圖像

F.圖像相似性度量步驟：利用結構相似性圖像質量評價算法，將每一幀重構背景圖像與參考背景圖像進行相似性度量，計算它們的相似性度量值；

G.檢測異常事件步驟：比較相鄰兩幀重構背景圖像的度量值，將前一幀的度量值與當前幀的度量值作差，若差值大于報警閾值T，0.01≤T≤0.1，表示當前背景發生了變化，視頻場景中出現了異常事件；隨著張量子空間的不斷更新，建立新的背景模型，在連續的80幀內，若相鄰兩幀度量值的差值都小于報警閾值，則表明異常事件結束，更新參考背景，將當前重構背景圖像作為新的參考背景，重復進行上述步驟C～步驟G，直至將所有觀測圖像都重構出背景圖像進行檢測。

2.根據權利要求1所述的加權觀測數據的方法，其特征在于步驟C所述的“利用殘留誤差通過由魯棒函數求導得到的權值函數計算出觀測數據每一個元素的權值”，按如下步驟進行：

(C1)將觀測數據投影到當前的張量子空間，得到重構圖像，將其與觀測數據作差，得到殘留誤差

其中

U_d為模式d上的投影矩陣，為觀測數據與投影矩陣在模式d上的模乘，結果為張量，定義為：

其中，N_d表示張量在模式d上的維數，i_d和j表示矩陣和張量元素的下標，d＝1，...，M，M為張量的階數，M取值為2；

(C2)選擇魯棒函數：

ρ(r)=c2log(1+(rc)2)---(4)]]>

對魯棒函數中的參數r求導，得到權值函數：

w(r)=11+(r/c)2---(5)]]>

其中，r表示殘留誤差的元素，c表示魯棒系數，該魯棒系數在模式d上的第j列元素定義為：

c_j(d)＝βσ_j(d)????????????????(6)

其中，β是常數，1≤β≤20，σ_j(d)是觀測數據在模式d上第j列元素的最大標準差，定義為：

σj(d)=maxi=1m(λi(d)|uij(d)|)---(7)]]>

其中，u_ij(d)表示投影矩陣U_d的第i行第j列元素，m為投影矩陣U_d第i行元素個數，λ_i(d)是能量矩陣S_d的第i個特征值；

(C3)計算觀測數據第i行第j列元素在模式d上的權值w_ij(d)：

wij(d)=11+(rij/cj(d))2---(8)]]>

其中，r_ij是殘留誤差的第i行第j列元素；

(C4)利用觀測數據第i行第j列元素在模式d上的權值w_ij(d)，計算觀測數據第i行第j列元素的權值w_ij：

w_ij＝min(w_ij(1)，w_ij(2))??????????????(9)

其中，w_ij(1)是觀測數據第i行第j列元素在模式1上的權值，w_ij(2)是觀測數據第i行第j列元素在模式2上的權值。