[发明专利]视频场景切换检测装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及视频序列分析技术，尤其涉及一种视频场景切换检测装置及方法。 

背景技术

随着通信技术的迅速发展以及多媒体视频数量的快速增多，产生了视频摘要、视频检索、视频管理等技术。这些技术主要通过对视频序列进行视频场景切换检测等有效分析来实现。 

视频序列中的场景是表示一个摄像机拍摄的一系列连续帧，描述了一个事件或者连续的物体动作。场景切换是指两个场景之间发生了变化，视频中一段连续帧图象产生中断。场景切换通常由影片摄像机的切换或者是影片编辑方法引起，分为突变和缓变两种。 

场景突变(Cut)是指从一个场景到另一个场景发生突然变化，在这两个场景之间存在明显的过渡边界。在视频编辑中，通常用这种剪辑方式来表达视频内容转变以及注意力的转移。 

场景缓变一般由视频编辑方法引起，是指从一个场景缓慢地变成另一个场景，其切换相对平滑而且过渡也相对较为缓慢。在视频编辑中通常用这种手法来刻画人物的内心世界等。例如渐变黑是电影制作方法中常用于表达一个场景或者某个特殊故事情节的结束。场景缓变主要包括淡入淡出(Fadein/out)和消溶(Dissolve)。淡入是从一个单色帧开始慢慢的过渡到一个画面，淡出是从一个画面慢慢地过渡到一个单色帧；消融是连接两个场景，其中一个场景淡入的同时另一个场景淡出，是两个场景的叠加。 

场景切换检测可以是对场景突变的检测，也可以是对场景缓变的检测。

目前，场景突变检测主要根据同一场景内的相邻帧相似度较高，而在发生场景突变时，相邻帧的相似性较低来检测场景突变。检测方法包括像素差分检测方法和像素直方图检测方法。其中，像素差分检测方法对相邻帧之间的像素与像素的差值求和，如果此值大于一个阈值，则说明在这两个帧之间发生了镜头切换。如中国第99813804号专利申请《一种高清晰度电视编码器中检测场景改变与调节画面编码类型的方法与装置》，就是利用相同位置的像素变化的统计量来进行场景突变的检测的。像素直方图检测方法通过测量相邻帧之间的颜色直方图距离检测场景是否发生缓变。检测依据是拍摄对象运动时几乎不引起直方图差别。如中国第200610061437号专利申请《一种场景切换的检测方法及其检测系统》，首先对当前帧和前一帧进行运动估计，筛选场景切换候选帧，然后对当前帧和前一帧进行直方图比较，筛选出真正的场景切换帧。 

场景缓变由于相邻帧之间的特征差值很小，很难用单个的阈值来检测，并且，逐渐改变的场景缓变很难从时间上或空间上分离开，很难区分场景缓变和运动场景。因此，场景缓变检测比场景突变检测更困难。 

场景缓变检测方法有Zabih方法和RA方法。Zabih方法主要基于边缘特征(R.Zabih，J.Miller，and K.Mai，“A feature-based algorithm fordetecting and classifying scene breaks，”in Proc.ACM Multimedia，SanFrancisco，pp.189-200，Nov.1995)，即，首先将每帧进行Canny算子的边缘检测；其次将边缘检测的结果进行膨胀处理；然后统计边缘的变换率，主要包括新出现边缘和消失边缘；最后利用它们改变的程度来达到场景缓变检测的目的。 

RA方法即一种基于变换帧差(DFD)的方法(R.A.Joyce，and B.Liu，“Temporal segmentation of video using frame and histogram space”，IEEETrans.Multimedia，vol.8，pp.130-140，Feb.2006)。首先求第K-L帧和第K帧的像素值差；其次求第K帧和第K+L帧的像素值差；然后利用两个帧 差求相关性，最后根据相关性进行场景缓变中淡入淡出和消融的检测。