[发明专利]视频运动对象异常行为自动检测方法

摘要

本发明涉及一种视频运动对象异常行为自动检测方法。它是根据拉格朗日粒子动态系统中粒子的流动反映视频运动对象的运动状态，运动对象的异常行为与其正常行为在运动幅度和运动方向上存在差异，通过比较相邻两帧视频图像中的运动幅度和运动方向的变化，实现视频运动对象异常行为的自动检测。本发明方法不需要对运动对象进行跟踪、无需预先采集运动对象异常行为样本进行训练，可在多种条件下，实现视频运动对象异常行为的自动检测。

主权项

一种视频运动对象异常行为自动检测方法，其特征在于根据拉格朗日粒子动态系统中粒子的流动反映视频运动对象的运动状态，运动对象的异常行为与其正常行为在运动幅度和运动方向上存在差异，自动检测视频运动对象异常行为；具体步骤如下：1)启动视频采集系统：采集视频图像；2)运动光流场计算；3)粒子动态系统构造；4)动态粒子更新；5)运动特征提取；6)异常行为检测；所述步骤2)运动光流场计算的具体操作步骤如下：(1)由摄像机采集的连续相邻两帧图像，计算光流场F(u,v)：其中，OF(*)为光流计算函数，It和It‑1分别为摄像机t时刻和 t‑1时刻采集的相邻两帧图像的灰度值；(2)获取稳定光流场：将步骤(1)中的光流场的幅度值大于阈值TF的所有像素的光流场，确定为稳定光流场FT：其中，|*|为幅度值计算符，TF为阈值；所述步骤3) 粒子动态系统构造的具体操作步骤如下：将一幅大小为M × N的图像，均匀划分为S等份，构成M/S × N/S个网格；在这些网格的中心位置，设置初始值为零的粒子；粒子在运动对象的影响下随光流场流动，生成动态粒子流；计算粒子P在t+1时刻所处位置：其中，分别表示初始时刻为，初始位置为处的粒子P经过t时刻后在x、y方向上的空间坐标，FT(u , t)，FT(v , t)分别为光流场在t时刻x和y方向上的运动速度；所述步骤4)动态粒子更新的具体操作步骤如下：根据步骤3)获取的粒子在当前时刻t所处的位置，判断其所属网格；分别统计M/S × N/S个网格中每一个网格所包含的粒子数量Db；若某网格中的粒子数量Db为零，则在该网格的中心位置，设置值为零的粒子；所述步骤5)运动特征提取的具体操作步骤如下：(1)运动幅度和梯度方向计算：根据步骤3)所确定的粒子在t时刻所处位置，分别统计粒子经过一段时间T后分别在x方向和y方向上的运动幅度Ax、Ay，按下式计算粒子的运动幅度A和梯度方向O：(2)方向直方图计算：将梯度方向O的取值范围平均分成Z等份，进行直方图统计，获取方向直方图OT；所述步骤6)异常行为检测的具体操作步骤如下：根据步骤5)所确定的粒子的运动幅度和方向直方图，分别计算当前时刻t和上一时刻t‑1图像中的全部粒子的运动幅度A的均值At、At‑1的绝对值差DA：DA=｜At ‑At‑1｜，以及当前时刻t和上一时刻t‑1图像中的全部粒子的方向直方图OT的均值OTt、OTt‑1的绝对值差DT：DT=｜OTt‑OTt‑1|，将满足下式的当前时刻t所获取的图像中的运动对象所表现的行为确定为异常行为：其中，“|”为“逻辑或”操作符， Ma、Mo分别为阈值。