一种有效的基于时空信息的视频运动对象分割算法鲁梅
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第 30 卷第 1 期 2013 年 1 月
计 算 机 应 用 研 究 Application Research of Computers
Vol． 30 No． 1 Jan． 2013
一种有效的基于时空信息的视频运动对象分割算法
鲁
摘
1 梅 ，卢 2 1 忱 ，范九伦
*
（ 1． 西安邮电大学 通信与信息工程学院，西安 710061 ； 2． 武警工程大学 通信工程系，西安 710086 ） 要： 为实现视频编码标准 MPEG-4 中语义对象的自动提取， 提出一种基于时空信息的运动对象分割算法 。
Hale Waihona Puke Baidu
Abstract： To achieve the automatic extraction of semantic objects in video coding standard MPEG4 ，this paper proposed a moving object segmentation algorithm based on temporalspatial information． The proposed algorithm firstly obtained the moving region detection template of the target in temporal domain by using the bilateral weighted cumulative frame difference and blocked higherorder statistics algorithm，and it increased the speed of the algorithm while taking full information of temporal． it enhanced the contrast of the grayscale in video sequence at first， and then Secondly ，in the extraction of spatial information， obtained accurate information of spatial edge by using an adaptive Canny operator． Finally，the proposed algorithm merged the temporal information and spatial information together，extracted the moving objects with the temporal moving template which had been corrected by the spatial edge information． The experimental results show that the proposed algorithm can obtain an accurate segmentation of moving objects in video with a high speed． Key words： video moving objects segmentation； temporalspatial segmentation； moving region detection template； spatial edge information
0
引言
4 和 MPEG7 采用基于对象的编码 视频编码标准 MPEG-
依赖于选择的帧间时间间隔 。 基于时域光流场对运动对象进 行分割的光流法， 其性能受到估计的光流场准确性的影响， 对 噪声敏感， 且涉及光流场的计算很复杂 。 空域分割通过将图像分割成不同的纹理一致区域来获取 运动 对 象 的 区 域 和 准 确 边 缘， 主要有基于阈值的图像分割 法
在时域上通过双边加权累积帧差和分块高阶统计算法得到目标的运动区域检测模板， 以在充分利用时域信息的 同时提高算法的速度； 在提取空域信息时， 先对视频序列的灰度图进行对比度增强处理， 然后利用自适应 Canny 算子获取准确的空间边缘信息； 最后进行时空融合， 用空域边缘信息修正过的时域运动模板来提取运动对象。 实验结果表明， 本算法可以快速准确地分割视频运动对象。 关键词： 视频运动对象分割； 时空分割； 运动区域检测模板； 空间边缘信息 中图分类号： TP391． 4 文献标志码： A 文章编号： 1001-3695 （ 2013 ） 01-0303-04 doi： 10． 3969 / j． issn． 10013695． 2013． 01． 078
［4 ］ ［5 ］ ［6 ］ 、 基于聚类的分割法 以及基于形态学的分割法 等。
理念， 即在编码时将一幅景物分成若干在时间和空间上相互联 4 和 MPEG7 的关 系的视频对象。 视频对象分割作为 MPEG键技术， 在计算机视觉及模式识别等领域具有广泛的应用， 是 视频图像处理的一个研究热点 。目前， 已提出许多自动分割运 动对象的算法， 这些算法都是利用运动对象的时空域信息 。根 据分割过程所利用信息的不同， 视频对象分割可分为时域分 割、 空域分割和时空分割。 时域分割主要通过检测视频相邻帧间的变化来得到运动 对象的位置、 大小和运动方向， 如背景差法 光流法
Effective video moving objects segmentation algorithm based on temporalspatial information
LU Mei1 ，LU Chen2 ，FAN Jiulun1
（ 1 ． School of Communication ＆ Information Engineering， Xi’ an University of Posts ＆ Telecommunications， Xi’ an 710061 ， China； 2 ． Dept． of Communication Engineering，Armed Police Engineering University，Xi’ an 710086 ，China）
计 算 机 应 用 研 究 Application Research of Computers
Vol． 30 No． 1 Jan． 2013
一种有效的基于时空信息的视频运动对象分割算法
鲁
摘
1 梅 ，卢 2 1 忱 ，范九伦
*
（ 1． 西安邮电大学 通信与信息工程学院，西安 710061 ； 2． 武警工程大学 通信工程系，西安 710086 ） 要： 为实现视频编码标准 MPEG-4 中语义对象的自动提取， 提出一种基于时空信息的运动对象分割算法 。
Hale Waihona Puke Baidu
Abstract： To achieve the automatic extraction of semantic objects in video coding standard MPEG4 ，this paper proposed a moving object segmentation algorithm based on temporalspatial information． The proposed algorithm firstly obtained the moving region detection template of the target in temporal domain by using the bilateral weighted cumulative frame difference and blocked higherorder statistics algorithm，and it increased the speed of the algorithm while taking full information of temporal． it enhanced the contrast of the grayscale in video sequence at first， and then Secondly ，in the extraction of spatial information， obtained accurate information of spatial edge by using an adaptive Canny operator． Finally，the proposed algorithm merged the temporal information and spatial information together，extracted the moving objects with the temporal moving template which had been corrected by the spatial edge information． The experimental results show that the proposed algorithm can obtain an accurate segmentation of moving objects in video with a high speed． Key words： video moving objects segmentation； temporalspatial segmentation； moving region detection template； spatial edge information
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引言
4 和 MPEG7 采用基于对象的编码 视频编码标准 MPEG-
依赖于选择的帧间时间间隔 。 基于时域光流场对运动对象进 行分割的光流法， 其性能受到估计的光流场准确性的影响， 对 噪声敏感， 且涉及光流场的计算很复杂 。 空域分割通过将图像分割成不同的纹理一致区域来获取 运动 对 象 的 区 域 和 准 确 边 缘， 主要有基于阈值的图像分割 法
在时域上通过双边加权累积帧差和分块高阶统计算法得到目标的运动区域检测模板， 以在充分利用时域信息的 同时提高算法的速度； 在提取空域信息时， 先对视频序列的灰度图进行对比度增强处理， 然后利用自适应 Canny 算子获取准确的空间边缘信息； 最后进行时空融合， 用空域边缘信息修正过的时域运动模板来提取运动对象。 实验结果表明， 本算法可以快速准确地分割视频运动对象。 关键词： 视频运动对象分割； 时空分割； 运动区域检测模板； 空间边缘信息 中图分类号： TP391． 4 文献标志码： A 文章编号： 1001-3695 （ 2013 ） 01-0303-04 doi： 10． 3969 / j． issn． 10013695． 2013． 01． 078
［4 ］ ［5 ］ ［6 ］ 、 基于聚类的分割法 以及基于形态学的分割法 等。
理念， 即在编码时将一幅景物分成若干在时间和空间上相互联 4 和 MPEG7 的关 系的视频对象。 视频对象分割作为 MPEG键技术， 在计算机视觉及模式识别等领域具有广泛的应用， 是 视频图像处理的一个研究热点 。目前， 已提出许多自动分割运 动对象的算法， 这些算法都是利用运动对象的时空域信息 。根 据分割过程所利用信息的不同， 视频对象分割可分为时域分 割、 空域分割和时空分割。 时域分割主要通过检测视频相邻帧间的变化来得到运动 对象的位置、 大小和运动方向， 如背景差法 光流法
Effective video moving objects segmentation algorithm based on temporalspatial information
LU Mei1 ，LU Chen2 ，FAN Jiulun1
（ 1 ． School of Communication ＆ Information Engineering， Xi’ an University of Posts ＆ Telecommunications， Xi’ an 710061 ， China； 2 ． Dept． of Communication Engineering，Armed Police Engineering University，Xi’ an 710086 ，China）