[發明專利]一種針對水下顯微視頻的目標識別系統及其視頻編碼方法

有效

• 申請號: 201210035262.2
• 申請日: 2012-02-16
• 公開（公告）號: CN102592130B
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 陳耀武;田翔;周承濤
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G06K9/46
• 分類號: G06K9/46;H04N7/26
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

技術領域

本發明屬于視頻編碼及分析識別技術領域，具體涉及一種針對水下顯微視 頻的目標識別系統及其視頻編碼方法。

背景技術

大面積海洋環境調查一直是海洋研究的重點和難點之一，智能水下檢測系 統是解決和研究這一問題的關鍵所在。當前，利用水下顯微視頻進行海洋環境 調查是研究的熱點。

水下顯微視頻具有以下兩個特點：目標生物區域含大量不可忽略的細節信 息；視頻背景區域面積大且內容單調。由于水下環境資料的采集需要長時間連 續不斷地錄制顯微視頻，這將產生大量的數據。因此，專門針對水下顯微視頻 的編碼技術成為研究的熱點之一。

標準的H.264視頻編碼方法對整幀圖像采用相同的編碼策略，并未考慮目 標生物區域比背景區域更加重要的特點，因此會造成傳輸存儲的大量數據冗余 浪費。基于此，如何在不影響目標生物區域質量的前提下，有效降低壓縮碼流 的數據量或者在壓縮碼流數據量一定的前提下，有效提高目標生物區域的質量 成為視頻編碼技術的研究熱點之一

發明內容

針對現有技術所存在的上述技術缺陷，本發明提供了一種針對顯微視頻的 目標識別系統及其視頻編碼方法，在不降低目標生物區域圖像質量的前提下， 有效地降低了整幅水下顯微圖像壓縮后的碼流，提高了視頻傳輸和存儲的效率。

一種針對水下顯微視頻的目標識別系統，包括編碼單元、解碼單元和識別 單元；

所述的編碼單元包括：

場景切換檢測模塊，接收顯微視頻，對顯微視頻每幀圖像進行切換檢測， 并將圖像標記為關鍵幀圖像或非關鍵幀圖像；

圖像分割模塊，對標記后的每幀圖像進行區域分割，使圖像分割為前景區 域和背景區域；

區域增強模塊，對區域分割后的每幀圖像中的前景區域進行圖像增強；

視頻編碼模塊，對圖像增強后的每幀圖像中的前景區域進行像素補齊，對 像素補齊后的每幀圖像進行編碼，整合得到顯微視頻的編碼包；

所述的解碼單元用于對編碼包進行解碼，得到重建視頻；

所述的識別單元用于識別重建視頻中的生物目標。

所述的識別單元包括：

SIFT(Scale-invariant?feature?transform，尺度不變特征轉換)特征向量生成 模塊，計算生成重建視頻每幀圖像的SIFT特征向量集合；

特征匹配識別模塊，將所述的SIFT特征向量集合與預存儲的若干SIFT生 物特征向量集合一一進行匹配度的計算，以匹配度最高的SIFT生物特征向量集 合對應的生物目標作為識別結果。

SIFT特征能夠對圖像尺度、旋轉和亮度保持不變性，同時能夠對圖像的視 角變換以及噪聲疊加保持一定的穩定性。

所述的視頻編碼模塊根據以下策略對圖像進行編碼；

對于關鍵幀圖像的前景區域以及非關鍵幀圖像的前景區域，采用無損壓縮 編碼方法進行編碼；

對于關鍵幀圖像的背景區域，采用I幀編碼方法進行編碼；

對于非關鍵幀圖像的背景區域，采用P幀Skip(跳躍)編碼方法進行編碼。

所述的編碼單元基于的視頻編碼方法，包括如下步驟：

(1)獲取顯微視頻，對顯微視頻每幀圖像進行切換檢測，并將圖像標記為 關鍵幀圖像或非關鍵幀圖像；

(2)對標記后的每幀圖像進行區域分割，使圖像分割為前景區域和背景區 域；

(3)對區域分割后的每幀圖像中的前景區域進行圖像增強；

(4)對圖像增強后的每幀圖像中的前景區域進行像素補齊；

(5)對像素補齊后的每幀圖像進行編碼。

所述的步驟(1)中，對顯微視頻每幀圖像進行切換檢測的過程如下：

a.標記顯微視頻第一幀圖像為關鍵幀；

b.根據以下公式計算第k幀圖像與第k-1幀圖像的幀間平均絕對差異值；