基于颜色直方图的视频突变镜头边界检测.pdf

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1、2014年5月机械设计与制造工程May．2014第43卷第5期MachineDesignandManufacturingEn~neefingVo1．43No．5DOI：10．3969／j．issn．2095—509X．2014．05．018基于颜色直方图的视频突变镜头边界检测贾伟(中国电子科技集团第二十研究所，陕西西安710068)摘要：首先概述了视频镜头边界检测的未来趋势、发展现状和行业背景。然后描述了视频镜头边界检测的基本概念，详述了其研究目的和意义，综述了视频突变镜头的当前行业内使用的方法。接着重点探究了基于

2、颜色直方图的视频突变镜头边界检测的方法，阐述了其理论，设计并在工程实践中验证了镜头边界检测算法。最终对实验结果进行了深入分析。关键词：视频；镜头边界检测；突变检测；颜色直方图中图分类号：TP391．41文献标识码：A文章编号：2095—509X(2014)05—0067—04随着多媒体技术的应用越来越广泛，基于内容比较相邻帧的相应块，第i帧和第(i+1)帧之间的的视频检索技术被提出。镜头探测技术是低层视差异就可以定义为j：6频结构化分析中的一项关键技术，好的镜头边界检n(i，i+1)=∑CkDe(i，i+1，)(1

3、)测技术一定能为视频结构化分析打下坚固的基础，在视频检索中起着重要的作用；镜头检测使更高层式中：op(，+1，)为第i，i+1两帧的第k块的的语义视频处理成为可能，镜头检测意味着为视频比较结果；C为预定义的第k块的系数。的结构化表示提供基础。在镜头边界检测方面，目通过似然率值来判定镜头变化的公式如下：前已经有了许多研究。在镜头转换时，视频数据会【+()一⋯发生一系列的变化，镜头边界检测方法就是通过比、A———■—一较前后两帧间的差异来寻找这些变化的规律。根式中：A为似然率(1ikehoodratio)；／．t，or

4、¨分别据所使用的视频特征不同以及应用的视频对象不为第帧内第k块的均值和方差。当发生变化的块同，镜头边界检测算法可分成许多类，其中有一些的数量达到一定程度时，则认为发生了镜头切换。算法应用于压缩视频上，但是大部分算法都是处理1．2基于直方图比较的方法非压缩视频的。视频可以划分成4个层次：镜头、直方图法是使用得最多的计算帧间差的方法，图像帧、场景、视频。为提高镜头边界检测的查全使用像素亮度和色彩的统计值，不考虑像素的位置率和精确度，本文基于图像的颜色特征和空间特信息。直方图比较推荐方法J：征，提出了全局阈值的镜头边界检

5、测算法。在目前研究的基于内容的视频检索系统中，首先将视O(i，i+1)=∑IHi(j)一Hi+(-『)I(3)频分割成独立的镜头，接着对每个镜头选取关键帧式中：Hi()，+()分别为帧i，+1的直方图在来表示该镜头。视频一般由多段镜头拼接而成，镜灰度(彩色)级上的值；n为灰度(彩色)级的数头内部各帧图像是连续变化的。因此，镜头边界检量。如果两帧之差D(i，i+1)大于一个阈值，则测是基于内容的视频检索中十分关键的技术。认为发生了镜头切换。1镜头边界检测方法2颜色直方图边界检测算法1．1基于块比较的方法2．1颜色直方

6、图统计基于块比较的方法将每帧图像分成b块，接着颜色直方图在图像处理中得到广泛应用，其具收稿日期：2014—02—20作者简介：贾伟(1986一)，男，陕西西安人，中国电子科技集团公司第二十研究所助理工程师，硕士，主要研究方向为信息与通信系统、信息自动化。·67·2014年第43卷机械设计与制造工程有旋转不变性和缩放不变性等特点，是一种概率统会在偏离均值的小范围内包含绝大多数不连续值，计的方法。颜色直方图定义为图像中3个颜色通也可以理解为，不包括镜头转换的帧间不连续值会道的联合概率密度函数H]落在0一(+∞)内。由于

7、为一个很小的常量，hRo,8(r，g，b)：NoP(R=r，G=g，B=b)(4)所以阈值可以这样定义：,式中：h是直方图函数，表示图像中具有颜色(R：T=+(9)r，G：g，B：b)的像素数；P为概率密度函数；这样一来，落人这个阈值范围之外的值将被认为图像的所有像素数。在实际应用中，普遍意义的为是镜头的边界。联合概率密度函数，又称为归一化的直方图函数如2．4切变的识别下：切变是镜头间的突然变化，它由一个镜头直接切换到下一个镜头，中间没有时间延迟。前后两个‰，g，6)：：’0镜头之间没有任何转换帧，镜头切变常在两帧

8、图像P(R：r，G：g，B：6)：(5)间完成，突变定义为前一个镜头(，Y，t)和后一V0个镜头(，，t)的直接衔接。切变后的帧属于下式中：N(r，g，b)是颜色为(r，g，b)的像素总数。一个镜头，切变前的帧属于上一个镜头。一个突变2．2颜色直方图帧间差计算的视频帧序列，y，t)的定义如下_9』：在彩色图中，图像的颜色直方图的统计有2种／，Y，t)=(1一