[發明專利]一種基于顏色拓撲結構的行人搜索識別方法

在審

• 申請號: 201410344623.0
• 申請日: 2014-07-18
• 公開（公告）號: CN104077605A
• 公開（公告）日: 2014-10-01
• 發明（設計）人: 胡海苗;曾國棟;耿艷兵;李波
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;G06K9/46;G06T7/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 成金玉;李新華

技術領域

本發明涉及一種面向視頻監控的行人搜索識別方法，尤其涉及一種基于顏色拓撲結構的行人搜索識別方法，屬于計算機視覺和模式識別領域。

背景技術

智能視頻監控技術是計算機視覺領域近年來新興的研究方向，由于它具有非接觸性,能夠利用網絡實現遠程監控，極大減少人力和工作量，因此在城市安防、智能交通、軍事偵查眾多領域得到了廣泛引用，具有重要的研究意義和應用前景。行人搜索識別廣泛應用于指定行人搜索，多目標跟蹤和跨攝像頭目標接力跟蹤等研究領域，是計算機視覺和模式識別領域重點關注的內容之一。

面向視頻監控的行人搜索識別主要是從已存儲的視頻中找出包含有指定行人目標的視頻片段。主要工作流程是對輸入視頻和要搜索的已存儲視頻作運動目標檢測與分割：將輸入視頻中檢測出的行人圖像作為目標行人，將要搜索的已存儲視頻中檢測出的行人圖像作為候選行人；通過對目標行人圖像和候選行人圖像進行相似度度量，按照距離大小進行排序并返回排名靠前的行人圖像所在的視頻片段。排名越靠前的行人圖像和目標行人身份相同的概率越大，從而實現視頻中行人的搜索識別。

目前行人搜索識別方法主要分為基于生物特征的搜索識別和基于表觀的搜索識別兩種。其中基于生物特征有虹膜、指紋、人臉等，這些特征在室外監控場景中由于復雜背景的干擾、距離遠都很難獲取，因此不適用于室外監控的行人搜索識別。相比較而言，行人衣著的顏色、紋理等表觀信息易獲取且能夠對行人進行較全面有效的描述，因此基于表觀的行人搜索識別方法是目前主流的方法，該方法的主要工作分為圖像特征提取和特征的相似度度量。

在基于表觀的行人搜索識別中，提取的特征根據類型主要劃分為顏色特征和紋理特征：(1)基于顏色的特征提取。應用最廣泛的顏色特征是顏色統計直方圖特征，它描述了圖像顏色的統計分布信息。除此之外，也有方法針對主要的顏色信息進行了統計，他們認為使用主要的幾種顏色足夠表達目標表觀并可以忽略那些精細的顏色帶來的干擾，建立了主顏色光譜直方圖表示模型來構建表現模型。(2)基于紋理的特征提取。常見的紋理特征有局部二值模式LBP(Local?Binary?PatternC,梯度方向直方圖HOG(Histogram?of?Oriented?GradientC，灰度共生矩陣等。其中LBP和HOG是基于結構的方法，灰度共生矩陣是基于統計數據的方法，它們都通過灰度的空間相關特性來進行建模，在圖像中搜索重復的模式。

在基于表觀的行人搜索識別中，相似性度量一般用各種距離公式對圖像提取的特征進行度量，常見的距離度量公式有歐式距離、馬氏距離、伯明翰距離等?，F有方法中也常將多種特征分別進行相似性度量，并將多種特征的度量結果進行線性融合；也有方法將人劃分為頭部區域、上半身區域、下半身區域等多個區域分別進行相似性度量最后進行線性融合。

在上述已有的工作基礎上，行人搜索識別工作面臨許多困難，諸如來自背景的干擾、遮擋、光照變化、行人姿態變化和視角變化。針對這些問題研究人員已經提出一些解決方法：例如通過提取前景區域來減少背景干擾、通過直方圖均衡化等圖像處理來降低光照變化的影響，通過將圖像分塊并提取局部區域特征來增強在行人姿態變化和視角變化情況下的識別率。盡管如此，針對視頻監控中的行人搜索識別技術仍然存在以下問題：

顏色特征在行人搜索識別領域被大多數方法所采用。實際環境中光照變化使得顏色特征不夠魯棒，將導致兩方面問題：一方面，不同行人圖像的顏色統計特征可能相同，使得不同行人目標被識別為相同行人目標；另一方面，同一行人不同圖像的顏色統計特征可能相差很大，使得相同行人目標被識別為不同行人目標。以上問題將嚴重影響視頻中行人身份識別的準確性。

雖然顏色統計信息在光照變化下不足夠魯棒，但顏色在物理空間上的分布信息卻可以基本保持穩定。此外，根據已有對人眼識別的研究發現：人眼識別目標是一個從全局到局部的過程。而顏色在空間上的分布信息是一種全局的高層次語義特征，是人眼識別目標過程中的重要依據。因此顏色在空間上的分布能夠較為準確地描述行人的外觀，有效地進行視頻中行人的搜索識別。

發明內容

本發明技術解決問題：克服現有技術的不足，提供一種新的基于顏色拓撲結構的行人搜索識別方法，該方法與當前主流方法相比可以較好地提高識別準確率，并且適用于實際的室外監控場景應用中的行人搜索識別。

為實現上述目的，本發明采用下述技術方案。

一種基于顏色拓撲結構的行人搜索識別方法，包括如下步驟：