[发明专利]基于弹性碰撞和矢量标准差的大人群运动显著性检测方法

说明书

本发明公开了一种基于弹性碰撞和矢量标准差的大规模人群运动显著性检测方法。本发明将人群矢量场中的每一个矢量看作为弹性碰撞粒子，通过物理学中弹性碰撞理论获得粒子间的碰撞力，辅以人群矢量标准差构建人群显著性特征。首先通过光流法提取人群矢量场，然后将矢量看作为弹性碰撞粒子，判断粒子间能否发生碰撞并借助弹性碰撞理论获取粒子间的碰撞力作为显著性特征，通过人群矢量标准差优化显著性特征图，最后通过阈值分割将人群显著性区域检测出来。

技术领域

本发明涉及视频分析与图象处理领域，尤其是涉及一种基于弹性碰撞和矢量标准差的大人群运动显著性检测方法。

背景技术

随着计算机技术的发展，视频显著性检测在日常生活中扮演着重要的角色，已经引起相关领域研究者的极大兴趣。然而，视频中人群运动的显著性检测仍然是一个很复杂的问题。在过去数十年，随着全球人口的增长以及人们各种活动场所的增加，各种有关人群的事件层出不穷，火车站、运动场、庙会等场所更是人群聚集的地方，仅仅依靠工作人员实时监控这些区域往往不能满足需求，而且人的关注度会随着时间而下降，容易产生疲劳监督心理。因此，自动实时监控系统的需求与日俱增。

具体到在大规模人群行为分析中，有的研究者认为只要与一般观察到的事件有所背离就是显著性行为；有的则认为罕见或突出的事件为显著性行为。目前存在的很多显著性检测的方法几乎都针对于静态图像的显著性检测，而对于视频来说，其本身场景的复杂性和运动特征更复杂，所以对于动态运动场景(特别是稠密人群运动场景)的显著性检测方法更加值得关注和研究。

大规模人群运动场景中，人群由于存在各种不同的运动状态，因此一些局部区域容易造成人群碰撞，导致人群安全事件的发生，为了更加深刻的研究人群粒子间的运动关系，将人群看作为弹性碰撞粒子，在会存在粒子碰撞的人群区域，通过物理学弹性碰撞理论提取粒子受到周围粒子的碰撞力大小，并将其作为显著性检测特征，其中碰撞力较大的区域其人群运动较混乱，中心粒子与周围粒子呈现较大的行为差异，并通过粒子矢量的标准差进一步刻画这种差异大小，最后通过两个特征去构建人群运动显著性检测图，因此弹性碰撞理论成为人群行为分析的又一有利工具。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明的目的是通过将人群运动看作为弹性粒子，利用完全弹性碰撞理论与标准差去构建人群显著性图，进而检测人群运动显著性区域。其具体技术方案如下：

一种基于弹性碰撞和矢量标准差的大规模人群运动显著性检测方法，将人群矢量场中的矢量看作为弹性碰撞粒子，利用物理学弹性理论计算粒子间产生的碰撞力并将其作为检测人群显著性运动特征，再辅以矢量标准差优化碰撞力特征，最终得到人群显著性运动区域。

进一步的，包括以下步骤：

步骤1，在提取的人群矢量场中确定粒子间的碰撞产生关系；

步骤2，利用物理学弹性碰撞理论提取粒子间的弹性碰撞力并将其作为显著性特征；

步骤3，在人群运动矢量场中提取粒子的矢量标准差并借以优化碰撞力显著性特征，最终根据显著性值的不同得到人群显著性区域检测结果。

进一步的，所述步骤1具体如下：

步骤1.1，在提取的人群矢量场中确定粒子间的碰撞产生关系；

定义碰撞系数γ，通过碰撞系数判断其是否会发生碰撞，在人群矢量场中，通过公式(1)求得粒子间是否发生碰撞。

其中：

为j处粒子的速度，为i处粒子的速度，而表示由位置j指向位置i的方向向量；最后碰撞系数由公式(3)确定：

步骤1.2，人群速度矢量场中速度矢量集合为p是所有矢量的总数。