3D视频目标分割与快速跟踪

向 。３ Ｄ 视 频 一般 有 两 个 以上 的视 频 通 道 ，通 道 之 间及 通 道 内部 视 频 内容 都存 在 很 强 的 相 关 性 。３ Ｄ 视 频 运 动 目标 分 割 技 术 是 由 图像 分 割 和 视 频 分 割 技 术 演 化 而 来 ［ ¨ 。对 ３ Ｄ 视 频 目标 进 行 分 割 与 跟 踪 时 ， 可 以利 用 单 通 道 视 频 分 割 技 术 先 提 取 一 路 通 道 视 频 目标 ，然 后 根 据 通 道 之 间 的相 关 性 再 提 取 其 它 通 道
对 非 关 键 帧 的视 频 目标 进 行 快 速 跟 踪 。
２ 基于 改进 Ｃ ． Ｖ模型 的空 域 分割 。
收 藕 日期 ｔ ２ ０ １ １ － １ ２ － ０ ５
修 订 日期 ：２ ０ １ １ ． １ ２ — １ ９
基 金 项 目 ｔ国 家 自然 科 学 基 金 资 助 项 目 （ ６ ０ ９ ０ ２ ０ ６ ６ ，６ ０ ８ ７ ２ ０ ９ ４ ，６ ０ ８ ３ ２ ０ ０ ３ ） ；浙 江 省 自然 科 学 基 金 资 助 项 目 （ Ｙ１ ０ ７ ７ ４ ０ ） ； 浙江 省 教 育厅 科 研 项 目 （ Ｙ２ ０ １ ０ １ ６ ８ ７ ５ ） ；宁 波 市 自然 基 金 资 助 项 目 （ ２ ０ １ ２ Ａ６ １ ０ ０ ４ ０ ）
摘要 ｔ提 出一种 面 向 ３ Ｄ 视 频 的 目标分 割与 快速 跟踪 算法 ，主要分 为 空域分 割和 时域 与视 域跟 踪两 个主 要步骤 。 空域 分割 采用 基 于改 进 Ｃ． Ｖ模 型 的方法 。首 先基 于 帧差法 提 取运动 区域 作 为 目标 的初 始轮 廓 ，以减 少迭 代次 数加快 收 敛速 度 。然后 在传 统 的 Ｃ— Ｖ模 型 中加入 图像 边缘 信 息 以加 强 Ｃ ． Ｖ模 型对 模 糊边 缘 的处理 能力 ，提 高分割 结果 的主 管视 觉效 果 。时域 和视 域 的 目标跟 踪 采用 基于 改进 生物 地理 优 化 的快速跟 踪方 法 。实验 结果 表 明所 提 分割 与跟 踪算 法快速 、
高效 。
关键 词 ｔ Ｃ ． Ｖ模 型 ；３ Ｄ视 频 ； 目标 分割 ；快 速跟 踪
中 图分类 号 ｔ Ｔ Ｐ ３ ９ １ 文献 标识 码 ；Ａ
１
引 言
３ Ｄ 视 频 是 一 种 可 以 实现 交 互 功 能 和 提 供 立 体 感 知 的新 型 视 频 ， 是 未 来 视 频 技 术 的一 个 重 要 发 展 方
母
囤
图 １ ３ Ｄ视频 目标 分割 与跟 踪 算法 流程 图
生物地理优化 的 ３ Ｄ 视 频 目标 分 割 与 快 速 跟 踪 算 法 。算 法 流 程 如 图 １所 示 。首 先 ，提 取 关 键 帧 ，对 其
进 行 边 缘 增 强 预 处 理 并 提 取 边 缘 信 息 ； 其 次 ，基 于 帧 差 法 检 测 运 动 区域 并 提 取 其 边 界 作 为 目标 初 始 轮
在 一 定 程 度 上 对 视 差 估 计 的准 确 性 有 较 高 的 要 求 ，而 且 在 跟 踪 时 往 往 要 求 目标 仅 作 刚体 运 动 。 在 图像 与 视 频 分 割 方 法 中 ，基 于 活 动 轮廓 模 型 的 方 法 因其 可 方 便 地 改 变 拓 扑 结 构 、能 分 割 外 形 复 杂 的 视 频 目标 而 受 到 广 泛 关 注 ［ 。特 别 是 Ｃ ｈ ａ ｎ和 Ｖ ｅ ｓ ｅ提 出 的 Ｃ ． Ｖ 活 动 轮 廓 模 型 ， 由于 综 合 运 用 了 图 像 的全 局 信 息 能得 到全 局 最 优 的分 割 结 果 ， 而 且 可 以 自动 检 测 目标 内 部 空 洞 区 域 ［ ５ ］ 。但 该 模 型 本 身 也 存 在 一 些 缺 陷 。首 先 ，对 图像 边 缘 模 糊 处 理 效 果 不 好 。其 次 ，尽 管 演 化 曲线 的初 始 位置 对 最 终 的分 割 结 果 影 响 不大 ，但 明 显 影 响 算 法 收 敛 速 度 。另 外 ， 虽然 该 模 型 能 自动检 测 目标 的 内部 空 洞 区域 ，但 容 易造 成 过 分 割 。 为 此 ，本 文 提 出 了一 种 基 于 改 进 Ｃ — ｖ 模 型 和
第 １ ８卷 第 １ 期 பைடு நூலகம்２ ０ １ ３ 年 ２月
文章编号 ：１ ０ ０ ７ ． ０ ２ ４ ９（ ２ ０ １ ３ ） ０ １ ． ０ ３ ４ ３ — ０ ５
电路 与 系 统 学 报
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ０Ｆ ＣＩ ＲＣＵＩ ＴＳ ＡＮＤ Ｓ ＹＳ ＴＥ ＭＳ
ＶＯ １ ． １ ８ ＮＯ． １ Ｆｅ ｂｒ ｕ ａｒ ｙ， ２０１ ３
廓 ；然 后 ，将 边 缘 信 息 加 入 传 统 的 Ｃ． ｖ 模 型 ， 以初 始 轮 廓 线 作 为 演 化 曲线 的初 始 位 置 对 关 键 帧 进 行 空
域 分 割 ，并 经 形 态 后 处 理 后 提 取 视 频 目标 。 最 后 ， 提 出一 种 改 进 的生 物 地 理 优 化 算 法 在 时 域 和 视 域 内
的 视 频 目标 。如 文 献 ［ ２ ］ 中作 者 先 利 用 空 域 分 割 和 运 动 检 测 相 结 合 提 取 出左 通 道 内 目标 ，然 后 利 用 视 差 信 息 结 合 左 通 道 目标 来 提 取 右 通 道 目标 。文 献 ［ ３ ］ 中作 者 先 用 左 右 图像 的 视 差 信 息 得 到 目标 的 大 概 轮 廓 ，然 后 以该 轮 廓 作 为 活 动 轮 廓 模 型 的 初 始 轮 廓 线 ，再 使 用 活 动 轮 廓 模 型 对 图像 进 行 分 割 。这 些 方 法
３ Ｄ 视 频 目标 分 割 与 快 速 跟 踪
朱仲 杰 １ ， ２ ， 张 慧 敏 ， 一 ， 王 玉儿 １
４ ５ ０ ０ ０ １ ）
（ １ ．浙 江 万 里 学 院 宁 波 市 ＤＳ Ｐ重 点 实 验 室 ， 浙 江 宁 波 ３ １ ５ ｌ Ｏ ０ ；２ ．郑 州 大 学 物 理 工 程 学 院 ， 河 南 郑 州