[發(fā)明專利]基于動(dòng)態(tài)紋理模型表征的極光視頻分類方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510412383.8
• 申請(qǐng)日: 2015-07-14
• 公開（公告）號(hào): CN104992186B
• 公開（公告）日: 2018-04-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓冰;宋亞婷;高新波;李潔;賈中華;王平;王穎;王秀美
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G06K9/62
• 分類號(hào): G06K9/62
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心61205
• 代理人: 王品華,朱紅星

1.一種基于動(dòng)態(tài)紋理模型表征的極光視頻分類方法，包括如下步驟：

(1)從已標(biāo)記類別的極光視頻數(shù)據(jù)庫中任取N個(gè)視頻組成訓(xùn)練集{y₁,y₂,...,y_k,...,y_N}，y_k是第k個(gè)訓(xùn)練集樣本，k＝1,2,...,N，將剩余極光視頻組成測(cè)試集，從測(cè)試集中取一個(gè)樣本作為測(cè)試極光視頻y_test；

(2)提取極光視頻的動(dòng)態(tài)紋理特征；

(2a)將測(cè)試極光視頻y_test表示為y(t)，y(t)∈R^m，m＝I₁×I₂，I₁為當(dāng)前視頻幀像素矩陣的行數(shù)，I₂為當(dāng)前視頻幀像素矩陣的列數(shù)，t＝1,...,τ，τ是視頻總幀數(shù)；

(2b)用觀測(cè)到的極光視頻幀y(t)減去所有幀的均值得到視頻矩陣Y：

Y=[y(1)-y‾,y(2)-y‾,...,y(t)-y‾,...,y(τ)-y‾];]]>

(2c)對(duì)視頻矩陣Y進(jìn)行SVD分解，即Y＝USV^T，其中，U∈R^m×n為左基矩陣；S∈R^n×n為奇異值矩陣；V∈R^n×τ為右基矩陣；

(2d)用左基矩陣U表示極光視頻的觀測(cè)矩陣C，即C＝U，并求極光視頻的動(dòng)態(tài)紋理特征矩陣X＝SV^T，這里X∈R^n×τ，提取動(dòng)態(tài)紋理特征矩陣X的每一列作為動(dòng)態(tài)紋理特征幀x(t)，即X＝[x(1),x(2),...,x(t),...,x(τ)]；

(3)用得到的動(dòng)態(tài)紋理特征矩陣X，計(jì)算第t個(gè)動(dòng)態(tài)紋理特征幀x(t)到第t+1個(gè)動(dòng)態(tài)紋理特征幀x(t+1)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣A，

A=arg min||X2,...,τ-AX1,...,τ-1||F2=(X2,...,τX1,...,τ-1)(X1,...,τ-1X1,...,τ-1T)-1,]]>

式中X_1,...,τ-1＝[x(1),x(2),...,x(t),...,x(τ-1)]；X_2,...,τ＝[x(2),x(3),...,x(t),...,x(τ)]；表示求矩陣的F范數(shù)；

(4)求測(cè)試極光視頻y_test到訓(xùn)練集樣本y_k的馬丁距離：

(4a)用計(jì)算測(cè)試極光視頻y_test的觀測(cè)矩陣C和狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣A的方法，計(jì)算訓(xùn)練集{y₁,y₂,...,y_k,...,y_N}中訓(xùn)練集樣本y_k的觀測(cè)矩陣C_k和狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣A_k，得到觀測(cè)矩陣集{A₁,A₂,...,A_k,...,A_N}和狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣集{C₁,C₂,...,C_k,...,C_N},其中k＝1,2,...,N；

(4b)根據(jù)觀測(cè)矩陣以及狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣，計(jì)算測(cè)試極光視頻y_test到訓(xùn)練集樣本y_k的馬丁距離d²(y_test,y_k)，k＝1,2,...,N：

(4b1)用觀測(cè)矩陣C和C_k以及狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣A和A_k，構(gòu)建擴(kuò)展觀測(cè)矩陣:

Φtest=[CT,ATCT,(AT)2CT,...,(AT)nCT,...]Φk=[CkT,AkTCkT,(AkT)2CkT,...,(AkT)nCkT,...];]]>

(4b2)根據(jù)擴(kuò)展觀測(cè)矩陣Φ_test和Φ_k之間的第i個(gè)特征角θ_i，計(jì)算馬丁距離:

(5)根據(jù)極光視頻間的馬丁距離，對(duì)測(cè)試極光視頻y_test進(jìn)行最近距離分類：

將步驟(4b)中得到的N個(gè)馬丁距離d²(y_test,y_k)按從小到大的順序排列，取出最小的馬丁距離對(duì)應(yīng)的極光序列y_min，并將與該極光序列y_min形態(tài)相似的測(cè)試極光視頻y_test分為與極光序列y_min同一類，完成對(duì)測(cè)試極光視頻y_test的分類。