论文题目: 视频数据检索关键技术研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 信息与通信工程
作者: 唐波
导师: 孙茂印
关键词: 基于内容的视频检索,视频镜头分割,特征提取,特征描述,视频建模,层次结构
文献来源: 国防科学技术大学
发表年度: 2005
论文摘要: 基于内容的视频检索是当前多媒体领域的研究热点,它综合了数字图像处理、数字视频处理、多媒体技术、数据库技术等多学科的内容,使用视频的底层特征作为检索的依据,克服了传统的基于属性检索方式的不足。论文针对基于内容的视频检索开展研究,深入分析了视频镜头分割、特征提取、特征描述与建模以及检索算法的组织四个方面,取得了一系列有价值的成果。在视频镜头分割方面,提出了一种基于多帧抽样的双重比较镜头分割算法,有效地提高了对视频镜头渐变检测的性能;同时,针对视频镜头突变的检测,提出了一种基于最近邻像素匹配的时空切片镜头突变检测算法,该算法显著降低了突变检测的虚检率和计算量。在特征提取方面,提出了一种自适应背景更新的差分运动检测算法,该算法在运动对象轨迹的检测中对背景的抖动和光照条件的变化具有较好的鲁棒性。在特征描述与建模方面,提出了一种以六类拓扑关系组合逆运算符的新型拓扑关系集合,并证明了其具有完备性和互斥性,在此基础上建立了一个基于MPEG-7标准的视频镜头模型,完整地实现了对视频镜头的描述。在检索算法方面,提出了一种基于行列块编码的视频检索算法,该算法对检索中视频移位和亮度的变化具有鲁棒性;针对视频检索算法的组织,提出了一种层次化的体系结构,相比传统的检索模式,在效果一致的前提下减少了将近40%的时间开销。根据论文的研究成果,设计并实现了一个视频检索的实验系统。该系统能够实现常规的基于内容视频检索的功能,同时还能针对实时视频流数据,实现特定视频段的流式检索。
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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 基于内容检索的提出与发展
1.1.1 传统的检索方法
1.1.2 基于内容的检索
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国内外的研究内容及进展
1.2.2 现有的原型系统简介
1.3 论文的主要研究工作及成果
1.4 论文的内容安排
第二章 视频镜头分割
2.1 概述
2.2 镜头分割的基本概念
2.2.1 镜头变换类型与基本检测方法
2.2.2 帧间距离测度
2.3 镜头分割的性能评价
2.4 典型的镜头分割方法
2.4.1 帧差分镜头分割算法
2.4.2 基于子块的镜头分割算法
2.4.3 全局直方图匹配算法
2.4.4 局部直方图匹配算法
2.4.5 基于边缘探测的算法
2.4.6 面向压缩视频的镜头分割方法
2.4.7 基于模型的镜头分割方法
2.5 基于双重比较法的镜头分割及其改进
2.5.1 单阈值镜头检测
2.5.2 双重比较法
2.5.3 基于多帧抽样的双重比较法
2.5.4 基于多帧抽样的双重比较算法实验结果分析
2.6 基于时空切片的突变检测
2.6.1 时空切片的概念
2.6.2 基于传统方式的时空切片镜头突变检测算法
2.6.3 基于最近邻像素匹配的时空切片镜头突变检测算法
2.6.4 实验结果分析
2.7 小结
第三章 视频特征的提取
3.1 概述
3.2 MPEG-7 标准中的视觉特征描述子
3.2.1 颜色特征描述子
3.2.2 纹理特征描述子
3.2.3 形状特征描述子
3.2.4 运动特征描述子
3.3 视频特征的提取方法
3.3.1 颜色特征的提取方法
3.3.2 纹理特征的提取方法
3.3.3 形状特征的提取
3.3.4 运动特征的提取
3.4 自适应背景更新的差分运动检测算法
3.4.1 常规的差分运动检测算法
3.4.2 自适应背景更新的差分运动检测
3.4.3 实验结果与分析
3.5 小结
第四章 视频特征的描述与建模
4.1 概述
4.2 视频数据的特点
4.2.1 视频数据内容上的特点
4.2.2 视频数据结构上的特点
4.2.3 视频数据管理上的难点
4.3 视频特征的描述
4.3.1 颜色特征描述
4.3.2 纹理特征描述
4.3.3 形状特征描述
4.3.4 运动特征描述
4.4 视频数据建模中的基本问题
4.4.1 视频数据建模的现状和面临的问题
4.4.2 视频数据建模应满足的条件
4.4.3 MPEG-7 标准的体系特点
4.4.4 主要的视频数据模型
4.5 基于MPEG-7 标准的视频镜头模型
4.5.1 MPEG-7 标准中模型的描述方式
4.5.2 视频镜头特征的描述
4.5.3 基于MPEG-7 标准的视频镜头模型
4.5.4 镜头运算
4.6 小结
第五章 视频检索的组织
5.1 概述
5.2 视频检索中的相似性度量
5.2.1 视频特征的相似性
5.2.2 视频结构的相似性
5.3 检索性能的评价
5.3.1 基于排序的评价方法
5.3.2 基于基于查全率和查准率的评价方法
5.4 基于行列块编码的视频检索算法
5.4.1 视频帧的DC 分量信息
5.4.2 行列块编码
5.4.3 检索算法的实现
5.4.4 实验测试与结果分析
5.5 层次化的视频检索体系
5.5.1 检索算法的常规实现机制
5.5.2 层次化体系结构
5.5.3 实验验证及其结果
5.6 小结
第六章 视频检索实验系统的设计与实现
6.1 系统结构和程序流程
6.2 视频捕捉模块
6.3 镜头检测模块
6.4 特征提取与建模
6.4.1 颜色特征的提取
6.4.2 纹理特征的提取
6.4.3 摄像机运动特征提取
6.4.4 特征值的程序描述
6.4.5 镜头模型的建立
6.5 视频检索模块
6.5.1 流式检索的实现
6.5.2 常规检索的实现
6.6 小结
第七章 总结与展望
7.1 论文工作总结
7.2 进一步深入研究的方向
7.3 结语
致谢
参考文献
攻读博士学位期间撰写的论文与专著
攻读博士学位期间参与的科研项目
发布时间: 2006-09-14
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