[發(fā)明專利]一種結合邊緣和顏色信息的電視視頻臺標識別方法

有效

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• 申請日: 2013-12-06
• 公開（公告）號: CN103714314B
• 公開（公告）日: 2017-04-19
• 發(fā)明（設計）人: 李騰;常歡
• 申請（專利權）人: 安徽大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/62
• 代理公司: 常州市維益專利事務所(普通合伙)32211
• 代理人: 王凌霄

技術領域

本發(fā)明涉及圖像識別的領域，尤其是一種結合邊緣和顏色信息的電視視頻臺標識別方法。

背景技術

電視視頻中的臺標包含了電視臺名、信號來源、節(jié)目類別等信息，可作為檢索、識別未知視頻的重要依據，在視頻信息導航、安防等領域應用廣泛。在大規(guī)模視頻數(shù)據庫中，臺標可以作為檢索工具，將視頻節(jié)目進行分類；在視頻安全監(jiān)控中，臺標可作為重要的特征，檢測播放內容的合法性；在視頻轉播中，識別替換原始臺標，避免出現(xiàn)兩個臺標的情況。研究臺標自動識別的意義在設計一種能夠在視頻序列中有效監(jiān)測、提取和識別臺標的方法，提高電視視頻監(jiān)測效率，為后續(xù)的視頻分析、理解和檢索工作提供重要信息。

臺標的正確識別包括三個方面的內容：1)臺標的正確分割；2)臺標特征的有效表示；3)有效的識別算法。而臺標檢測與識別主要存在兩個難點：1)電視視頻背景復雜，如光強變化大、內容切換快等，使得電視臺標在檢測過程中受背景的影響很大；2)電視臺標取向半透明化，使用傳統(tǒng)的閾值分割、邊緣檢測技術已很難提取出效果理想的臺標圖象。

目前現(xiàn)有技術中與本發(fā)明相關的技術，第一種為基于顏色直方圖的臺標識別算法：此方法包括臺標內容的表示以及臺標特征的匹配兩個問題。在臺標內容的表示方面，其按照臺標圖像的全局和局部的顏色分布來索引圖像，通過計算每種顏色的像素的個數(shù)并構造顏色直方圖和顏色集；在臺標特征匹配方面，以顏色特征為基礎，進行距離測度計算，利用統(tǒng)計學原理的相似性度量的性質進行臺標的檢索，其存在缺點：(1)該方法只能檢測圖像的顏色分布，沒有考慮圖像的紋理和形狀的因素；(2)該方法對相似顏色和透明臺標不易識別，識別率不高。第二種為基于關鍵幀提取和字符串匹配的臺標識別算法：此方法首先對提取的關鍵幀做差分處理，分割出臺標圖像區(qū)域，然后對臺標圖像做垂直投影并計算出表示臺標特征的0-1字符串，最后用改進的字符串匹配算法實現(xiàn)臺標的快速識別，此算法存在的缺點為：(1)該方法容易受到臺標背景的干擾，對于半透明的臺標，無法分割出完整的臺標區(qū)域；(2)該方法中臺標分割的閾值無法自適應選取，分割出的臺標區(qū)域不穩(wěn)定，影響臺標的正確識別。第三種為基于視頻幀加權的臺標自動檢測算法：此方法首先根據臺標位置的先驗知識，利用視頻幀加權方法對視頻圖像幀做實時背景更新處理，得到穩(wěn)定的灰度臺標圖像；然后采用Canny算子對灰度臺標圖像進行邊緣檢測，得到臺標的輪廓圖像；最后采用簡化的分水嶺填充算法得到單個臺標圖像，此算法存在的缺點為：(1)當背景長時間不變或變化很小時，將不能分割出臺標或者分割效果不理想；(2)由于半透明臺標區(qū)域的像素值會隨著背景的變化而變化，因此對半透明臺標識別效果不理想；(3)視頻流中相鄰幀圖像相似性極高，一般至少每隔30幀抽取一幀做幀差或加權和時算法才有效，因此實時性差；(4)由于背景的復雜性，不是所有臺標提取出的邊緣都能夠形成閉合的線段，所以分水嶺填充算法并不總是有效。

發(fā)明內容

本發(fā)明要解決的技術問題是：為了克服上述中存在的問題，提高一種結合邊緣和顏色信息的電視視頻臺標識別方法，使其能夠近實時地檢測并識別出電視視頻中的臺標，經實驗證明，本方法對于臺標的半透明化、視頻背景復雜、視頻背景長時間不變等極端情形仍有著很高的識別率和魯棒性。

本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種結合邊緣和顏色信息的電視視頻臺標識別方法，具體方法如下：

a.給定示例視頻流，選取多幀圖像，用Canny算子進行邊緣檢測，得到多幅邊緣圖像；

b.首先對多幅邊緣圖像進行加權求和，然后對多幅邊緣圖像兩兩相疊后加權求和，最后對兩幅和圖像進行求調和平均，從而得到一幅背景干凈的邊緣臺標圖像；

c.對臺標圖像所在的區(qū)域進行分塊，記錄每塊的大小和起始位置，得到臺標的邊緣模板；

d.給定臺標示例視頻流，通過長時間的幀間像素統(tǒng)計方法消除背景，得到臺標顏色模板；

e.給定待識別的視頻流，按步驟(a)(b)得到邊緣特征圖像，然后采用分塊匹配的方法，將待檢測邊緣特征圖象與模板庫中的邊緣模板圖像進行匹配,根據邊緣匹配得到的結果，分兩種情況處理:

(1)若經過步驟(e)獲得了最佳匹配結果，且匹配分數(shù)大于一定的閾值，則可進行如下處理：

A若臨時邊緣模板為空，則將臨時邊緣模板初始化為(e)中待識別的邊緣特征圖像，并將模板庫中所含相同名稱的臺標邊緣模板的分塊信息和位置信息賦給臨時邊緣模板,轉入步驟(f)；