数字视频图像处理与通信6 视频分割理论与方法ppt课件.ppt

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1、第6章视频分割理论与方法目录6.1视频分割的相关概念6.2视频分割的基本理论6.3视频分割技术6.4视频分割算法的性能评价标准发展背景1999年，运动图像专家组（MovingPicturesExpertsGroup，MPEG）公布了基于对象的多媒体数据压缩编码标准——MPEG-4，次年，MPEG-4成为国际标准。要实现该标准所提出的面向对象的压缩、检索和编辑等交互操作，首先必须能够精确地获取视频对象，这就需要对视频对象分割提取技术进行深入研究。因此，视频对象分割技术成为多媒体领域的研究热点6.1视频分割的相关概念6.1.1视频分割的定义6.1

2、.2视频分割的研究和应用现状6.1.1视频分割的定义从语义信息的角度分析，视频是由大量场景组成的，每个场景由一个或多个镜头组成，而镜头是由一系列的帧组成的，如图所示。6.1.1视频分割的定义视频对象分割就是把视频序列中（通常是一个镜头）人们感兴趣的或者具有某种重要特性的一个或多个视频对象从视频场景中提取出来。这些对象通常在某些方面具有属性的相似性，如亮度、色彩、纹理及运动特征等。在MPEG-4标准中，视频对象分割又称为视频对象平面分割，即将每个视频帧都分割成若干个视频对象平面（VideoObjectPlane，VOP）6.1.2视频分割的研究

3、和应用现状1.视频分割技术在视频监控方面的应用视频监控技术极大地改变了人们的工作和生活方式，提高了相关领域的自动化程度，在工作效率、资源利用及安全性方面发挥了重要作用。常见的视频监控应用1）公路智能交通系统2）轨道交通系统3）视频监控系统6.1.2视频分割的研究和应用现状2.视频分割技术在视频编码领域方面的研究为了表示用户感兴趣的区域，MPEG-4标准提出了视频对象的概念，其编码是基于对象的，由此，对比特率控制可以基于对象。为了实现高效压缩，每个视频对象用三类信息来描述：运动信息、形状信息、纹理信息，再根据这些信息完成视频的编码和解码。6.1

4、.2视频分割的研究和应用现状MPEG-4在编码过程中针对不同的视频对象采用不同的编码策略，即对前景视频对象的压缩编码尽可能保留其细节和平滑，对背景视频对象采用高压缩率的编码策略，甚至不予传输而在解码端由其他背景拼接而成。主要编码方式（1）形状编码（2）运动编码（3）纹理编码MPEG-4对象及编码结构6.1.2视频分割的研究和应用现状3.MPEG-4的视频解码结构MPEG-4的解码结构也是基于对象的形状、运动和纹理信息的。6.1.2视频分割的研究和应用现状4.视频对象分割技术的研究目前国内外在研究视频处理方面有多种研究思路，均沿着对视频内容的语

5、义理解的方向进行在视频分割算法领域中，大多数算法采用时空联合分割。早期的视频研究主要集中在使用视频特征对视频进行分割、分类和归纳。近几年来，视频研究人员已经意识到音频特征在视频内容语义分析中是非常重要的。6.2视频分割的基本理论6.2.1视频分割的框架6.2.2视频对象分割方法的分类6.2.1视频分割的框架在MPEG-4的早期阶段，MPEG试图为视频序列中的运动对象分割制定一种标准算法框架。一种时空联合分割方案被采纳为MPEG-4的自动视频对象分割工具，该方案包含三个基本算法：时域分割算法、空间域分割算法和时空联合分割算法。时域分割算法主要用

6、来检测和分割物体的运动边缘，空间域分割算法利用特定的判决原则将图像分割成区域集合，时空联合分割算法结合了时域分割和空间域分割的优点，算法框架如图所示6.2.1视频分割的框架6.2.2视频对象分割方法的分类视频对象的分割方法繁多，其分类方法各异，大多数分类方法是模糊的或不完整的。常见的分类方法有如下几种：1.按照是否需要人工参与分割过程2.根据视频分割过程中所利用信息的不同3.根据视频是否以压缩形式提供4.根据用途不同6.3视频分割技术6.3.1空间域分割技术6.3.2时域分割技术6.3.3时空联合分割技术6.3.1空间域分割技术空间域分割可以

7、在某种程度上认为是视频帧内的分割，即图像分割。基于空间域的分割技术主要利用图像本身的纹理、颜色等信息将图像分割为有意义的区域集合，这些区域之间通常具有明显的边界。分水岭算法是一种基于数学形态学的图像分割算法，也是一种基于区域的图像分割方法。1.分水岭的概念分水岭的概念是以对图像进行三维可视化处理为基础的，其中两维是坐标，另一个是灰度级。对于这样一种“地形学”的解释，我们考虑三类点：1.属于局部性最小值的点。2.当一滴水放在某点的位置上的时候，水一定会下落到一个单一的最小值点。3.当水处在某个点的位置上时，水会等概率地流向不止一个这样的最小值点

8、。对一个特定的区域最小值，满足条件2的点的集合称为这个最小值的“汇水盆地”。满足条件3的点的集合组成地形表面的峰线，称为“分割线”或“分水线”。1.分水岭的概念a）