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1、第1期电子学报Vol.33No.12005年1月ACTAELECTRONICASINICAJan.2005基于能流信息的视频分割张忠伟,刘贵忠,李宏亮,李永利(西安交通大学电子与信息学院信息与通讯工程系,陕西西安710049)摘要:通过把视频序列中图像的像素看作运动的气体分子,本文提出了一个图像温度场的概念,并利用描述气体分子做无规则运动的麦克斯韦2玻尔兹曼分布律,来描述图像序列中像素的运动规律.与传统光流信息相比,由图像温度场估算出的能流信息更加精确地描述了图像间的运动场,把该能流信息进一步应用到视频镜头的自动分割中,仿真实验结果表明,基于能流分析的视频分
2、割方法更加准确地检测出了镜头的切变和渐变.关键词:镜头检测;运动估计;图像温度场;能流场;光流场中图分类号:TN9411.73文献标识码:A文章编号:037222112(2005)0120177204UsingEnergyFlowInformationforVideoSegmentationZHANGZhong2wei,LIUGui2zhong,LIHong2liang,LIYong2li(ShoolofElectronic&Information,Xi’anJiaotongUniversity,Xi’an,Shaanxi710049,China)Abstr
3、act:Bylookinguppixelsofimagesequenceasthosemovinggasmolecules,anovelconcept,imagetemperature,hasbeenproposedtodescribe22Dimagemotionduringvideoanalysis.Theideaismotivatedbythewell2knownMaxwell2BoltzmanDistri2butionLawinthegasdynamictheories.TheEnergyFlowField(EFF)estimatedbytheimag
4、etemperaturepresentsmoreaccuratemo2tionvectorsthanthetraditionalOpticalFlowField(OFF).WhentheinformationofEFFisappliedforvideosegmentation,theexperi2mentalresultsshowthatEFFprovidesbetterperformance.Keywords:shotdetection;motionestimation;imagetemperaturefield;EFF;OFF像间的运动信息,并把该运动信
5、息应用于镜头检测中,显著提1引言高了视频分割的效率.视频分割是将一个完整的视频序列分割成多个内容相关2麦克斯韦2玻尔兹曼分布率和图像的温度场的段落或镜头,并用一个关键帧来表示,以便快速有效地实现视频数据的管理、检索和场景分析等,提高视频资源的利用211光流方程(OpticalFlowFunction,OFE)率.视频分割是实现数字视频数据库智能管理的关键技术.光流表达了图像的变化,由于它包含了目标运动信息,因一个完整的视频序列是由多个内容不同的镜头所组成此可被观察者用来确定目标的运动情况,它在视觉运动研究[6]的,镜头的变化通常都伴随着图像的亮度、色度、纹理
6、和物体中有非常重要的作用.在1976年,Cafforio与Rocca首次提出形状等特征信息的变化,因此,上述信息在视频分割中最早被了图像序列运动估计的光流分析方法,该方法是通过图像光[1～3]应用,并开发出了一系列高效的视频分割技术.图像的运流与液体密度流的对比推导出来的.液体密度流方程的前提动信息包含了丰富的视频内容,运动信息的变化反映了视频假设为:液体流动的时候,沿着流线方向上液体密度保持不内容的不同,因此,近年来基于运动信息的视频分割技术的研变.光流方程是液流方程在图像序列运动分析中的一个推广.究得到了快速的发展.图像的运动信息既包括P、B帧中基于在利
7、用光流方程进行图像运动估计时,通常假设沿着运动轨块的运动矢量,也包括基于象素的光流信息.又因光流具有更迹图像亮度保持不变.假设S(x,y,t)表示连续时空的亮度分丰富的运动信息和它更接近图像的实际运动场,于是,基于光布,那么根据这个假设可以推导出光流方程[4,5]流分析的视频分割技术受到了更广泛的关注.9s(x,y,t)9s(x,y,t)9s(x,y,t)u+v+=0(1)9x9y9t光流只是三维物体的实际运动在图像平面上的投影,所式中:9s(x,y,t)和9s(x,y,t)/9y是图像亮度分别在空间的以它包含了许多虚假的运动信息,使基于光流分析的视频分水平
8、和垂直方向上的梯度,9s(x,y,t)/9t是图像亮
