[發明專利]一種基于聚集機理的花卉生長關鍵幀提取系統有效

申請號：	201310232105.5	申請日：	2013-06-13
公開（公告）號：	CN103327304A	公開（公告）日：	2013-09-25
發明（設計）人：	高林;閻磊;張軍國;王璐	申請（專利權）人：	北京林業大學
主分類號：	H04N7/18	分類號：	H04N7/18;G06F17/30
代理公司：	暫無信息	代理人：	暫無信息
地址：	100083 ***	國省代碼：	北京;11
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種基于聚集機理花卉生長關鍵提取系統
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及一種基于聚集機理的花卉生長關鍵幀提取系統，給相關研究人員提供一種視頻數據小，花卉生長細節信息豐富，整段視頻播放流暢、自然，壓縮比較高的花卉生長過程的監測平臺。

背景技術

花卉植物形態和生長可視化仿真是虛擬植物研究中極具挑戰性的課題，為了逼真的模擬花朵開放的過程，首先需要對真實的花朵開放過程有正確的認識。而植物生長的過程一般是緩慢的，花卉生長過程原始視頻數據量大，冗余信息多。為了給相關研究人員提供視頻數據小的，壓縮比比較高的花卉生長過程的監測視頻，同時還保證視頻內花卉生長細節信息豐富，整段視頻播放中流暢、自然，將視頻關鍵幀提取技術應用于監測花卉生長狀態，可以更加有效提取出涵蓋大量重要信息的花卉生長視頻，視頻流暢真實，呈現花卉快速動態的綻開過程，幫助研究人員更準確的分析花卉生長運動形態和研究其規律。

發明內容

本發明設計了一種基于聚集機理的花卉生長關鍵幀提取系統，包括PC機、圖像采集模塊，核心算法模塊，關鍵幀判決模塊，數據查詢分析模塊，視頻合成模塊，視頻預覽模塊；

其中所述圖像采集模塊包括遮光紙箱、HD-3000微軟高清網絡攝像頭和直流LED燈，用于對花卉生長過程進行拍攝，采集花卉生長圖像；所述核心算法模塊是在PC機上對所述圖像采集模塊拍攝完畢的圖像，編程實現基于聚集機理的花卉生長關鍵幀提取算法，得到各幀聚集差值的向量；所述關鍵幀判決模塊給出了兩種不同的判決模式：關鍵幀數模式以及閾值模式，兩種不同的模式決定了選取關鍵幀所用參數的不同；所述數據查詢分析模塊是通過開發數據瀏覽器，對經所述關鍵幀判決模塊判決后的模式及所述核心算法模塊計算得到的各參數進行保存與圖形化分析；所述視頻合成模塊對所述關鍵幀判決模塊中分析出的關鍵幀，按照設定的幀率以及視頻的寬、高合成為關鍵幀視頻；所述視頻預覽模塊為實驗人員呈現關鍵幀視頻播放效果；

所述基于聚集機理的關鍵幀提取算法其特征在于：對所述圖像采集模塊采集的花卉生長過程原始視頻序列進行初步提取，得到用于關鍵幀分析的幀集合F_N＝{f₁，f₂，...f_N}，下標N為視頻幀的序號；使用RGB顏色通道相關性算法，對每兩幀進行計算，得到當前幀對于前一幀的相關性值ρ′_n，將其與閾值τ_ρ做比較，得出相關性差值d_ρ；使用顏色直方圖算法，對每兩幀進行計算，得到當前幀對于前一幀的直方圖差值H′_n，將其與閾值τ_H做比較，得出直方圖差值d_H；使用慣性矩算法，對每兩幀進行計算，得到當前幀對于前一幀的慣性矩差值μ_n，將其與閾值τ_μ做比較，得出慣性矩差值d_μ；根據一定的權重，按照公式d_ρHμ＝w_ρd_ρ+w_Hd_H+w_μd_μ得出當前幀對于前一幀的聚集差值d_ρHμ，其中w_ρ、w_H和w_μ分別為相關性差值d_ρ、直方圖差值d_H、慣性矩差值d_μ的權重系數；使用冒泡排序法，將各幀聚集差值d_ρHμ按降序排序，統計其下標存入下標數組I，I中包含有N-1個下標值；提取I中前M個數值所代表的關鍵幀，并將選取出的I中的數值按升序排列，將這M個關鍵幀合成關鍵幀視頻；