本發(fā)明涉及圖像處理，尤其涉及一種基于超高清8k視頻的智能roi檢測(cè)方法及其系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著超高清視頻技術(shù)的飛速發(fā)展，8k視頻分辨率已成為當(dāng)前視頻技術(shù)的頂尖水平，為用戶提供了前所未有的視覺體驗(yàn)。然而，超高清8k視頻的海量數(shù)據(jù)也為視頻處理和分析帶來了前所未有的挑戰(zhàn)。在視頻監(jiān)控、運(yùn)動(dòng)分析、目標(biāo)跟蹤等應(yīng)用場(chǎng)景中，如何從超高清8k視頻中快速準(zhǔn)確地提取出感興趣區(qū)域（roi）成為了一個(gè)亟待解決的問題。

2、傳統(tǒng)的視頻roi檢測(cè)方法大多基于低分辨率視頻，在超高清8k視頻環(huán)境下，這些方法面臨著計(jì)算量大、處理速度慢、準(zhǔn)確性不足等問題。此外，超高清8k視頻中的前景與背景往往更加復(fù)雜多變，傳統(tǒng)的背景減除、運(yùn)動(dòng)檢測(cè)等方法難以有效應(yīng)對(duì)。

3、因此，有必要提供一種基于超高清8k視頻的智能roi檢測(cè)方法及其系統(tǒng)解決上述技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種基于超高清8k視頻的智能roi檢測(cè)方法及其系統(tǒng)，通過結(jié)合背景減除法、光流計(jì)算、特征匹配及相似度評(píng)估等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)超高清8k視頻中運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的準(zhǔn)確跟蹤和roi的提取。

2、本發(fā)明提供了一種基于超高清8k視頻的智能roi檢測(cè)方法，所述檢測(cè)方法包括以下步驟：

3、從超高清8k視頻的圖片幀序列中獲取當(dāng)前待處理幀；

4、使用背景減除法從所述當(dāng)前待處理幀及其前后幀中提取前景區(qū)域；

5、計(jì)算當(dāng)前待處理幀中的前景區(qū)域與前后幀中的前景區(qū)域之間的光流，獲得每個(gè)前景區(qū)域的運(yùn)動(dòng)向量；

6、基于所述運(yùn)動(dòng)向量，并結(jié)合特征匹配及相似度評(píng)估對(duì)所述當(dāng)前待處理幀中的前景區(qū)域與前序跟蹤圖片幀的跟蹤結(jié)果進(jìn)行roi匹配，得到roi匹配結(jié)果，其中所述前序跟蹤圖片幀表示在當(dāng)前待處理幀前已經(jīng)處理過且其roi已被跟蹤的幀的集合；

7、在所述roi匹配結(jié)果確定所述當(dāng)前待處理幀為跟蹤圖片幀時(shí)，利用待跟蹤roi及其運(yùn)動(dòng)向量進(jìn)行跟蹤，確定當(dāng)前待處理幀的roi并更新狀態(tài)。

8、優(yōu)選的，所述從超高清8k視頻的圖片幀序列中獲取當(dāng)前待處理幀，包括：

9、解碼超高清8k視頻流，獲取連續(xù)的圖片幀序列；

10、在所述圖片幀序列中，根據(jù)預(yù)設(shè)的幀間隔選擇并提取所述當(dāng)前待處理幀；

11、對(duì)所述當(dāng)前待處理幀進(jìn)行預(yù)處理，其中所述預(yù)處理包括色彩校正、噪聲去除和分辨率調(diào)整。

12、優(yōu)選的，所述使用背景減除法從所述當(dāng)前待處理幀及其前后幀中提取前景區(qū)域，包括：

13、構(gòu)建背景模型，其中所述背景模型是基于所述超高清8k視頻的圖片幀序列中的歷史幀數(shù)據(jù)獲取的；

14、將所述當(dāng)前待處理幀及其前后幀分別與所述背景模型進(jìn)行比對(duì)，通過計(jì)算每個(gè)像素值與所述背景模型中對(duì)應(yīng)位置像素值的差異度量，并基于預(yù)設(shè)的閾值來識(shí)別并提取出與所述背景模型在像素值上超過閾值的區(qū)域，以作為前景區(qū)域。

15、優(yōu)選的，所述計(jì)算當(dāng)前待處理幀中的前景區(qū)域與前后幀中的前景區(qū)域之間的光流，獲得每個(gè)前景區(qū)域的運(yùn)動(dòng)向量，包括：

16、對(duì)當(dāng)前待處理幀及其前后幀中的前景區(qū)域進(jìn)行邊界分割；

17、采用光流算法計(jì)算邊界分割后的當(dāng)前待處理幀中每個(gè)前景區(qū)域與其在前后幀中對(duì)應(yīng)前景區(qū)域之間的光流場(chǎng)；

18、從所述光流場(chǎng)中，提取每個(gè)前景區(qū)域的運(yùn)動(dòng)向量，其中所述運(yùn)動(dòng)向量表征前景區(qū)域從前一幀到當(dāng)前幀或從當(dāng)前幀到后一幀的位移方向和速度。

19、優(yōu)選的，所述光流算法為horn-schunck算法。

20、優(yōu)選的，所述基于所述運(yùn)動(dòng)向量，并結(jié)合特征匹配及相似度評(píng)估對(duì)所述當(dāng)前待處理幀中的前景區(qū)域與前序跟蹤圖片幀的跟蹤結(jié)果進(jìn)行roi匹配，得到roi匹配結(jié)果，包括：

21、提取所述當(dāng)前待處理幀中每個(gè)前景區(qū)域的特征描述符，以及所述前序跟蹤圖片幀的跟蹤結(jié)果中的roi的特征描述符；

22、計(jì)算所述當(dāng)前待處理幀中的前景區(qū)域的特征描述符與所述前序跟蹤圖片幀的跟蹤結(jié)果中的roi的特征描述符之間的特征匹配得分；

23、根據(jù)所述特征匹配得分、預(yù)設(shè)的相似度閾值，以及前景區(qū)域的運(yùn)動(dòng)向量，確定匹配關(guān)系。

24、優(yōu)選的，所述匹配關(guān)系的確定包括：

25、若所述當(dāng)前待處理幀中的前景區(qū)域與前序跟蹤圖片幀的任一roi的特征匹配得分高于相似度閾值，并且運(yùn)動(dòng)向量一致，則認(rèn)為匹配成功，更新所述roi的位置和狀態(tài)；

26、若當(dāng)前待處理幀中的前景區(qū)域與前序跟蹤圖片幀的各roi的特征匹配得分均低于相似度閾值，或者運(yùn)動(dòng)向量不一致，則將該前景區(qū)域添加至待跟蹤roi；

27、若前序跟蹤圖片幀的roi與當(dāng)前待處理幀中的各前景區(qū)域的特征匹配得分均低于相似度閾值，或者運(yùn)動(dòng)向量不一致，則從所述待跟蹤roi中刪除該roi。

28、優(yōu)選的，所述在所述roi匹配結(jié)果確定所述當(dāng)前待處理幀為跟蹤圖片幀時(shí)，利用待跟蹤roi及其運(yùn)動(dòng)向量進(jìn)行跟蹤，確定當(dāng)前待處理幀的roi并更新狀態(tài)，包括：

29、利用已有的待跟蹤roi及其對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)向量，采用卡爾曼濾波跟蹤算法對(duì)所述當(dāng)前待處理幀中的前景區(qū)域進(jìn)行跟蹤；

30、根據(jù)跟蹤結(jié)果，確定至少一個(gè)roi作為所述當(dāng)前待處理幀的roi，并更新roi狀態(tài)，其中所述roi狀態(tài)包括位置、大小和運(yùn)動(dòng)方向。

31、本發(fā)明還提供了一種基于超高清8k視頻的智能roi檢測(cè)系統(tǒng)，用于執(zhí)行所述的一種基于超高清8k視頻的智能roi檢測(cè)方法，所述檢測(cè)系統(tǒng)包括：

32、幀獲取模塊，用于從超高清8k視頻的圖片幀序列中獲取當(dāng)前待處理幀；

33、前景提取模塊，用于使用背景減除法從所述當(dāng)前待處理幀及其前后幀中提取前景區(qū)域；

34、光流計(jì)算模塊，用于計(jì)算當(dāng)前待處理幀中的前景區(qū)域與前后幀中的前景區(qū)域之間的光流，獲得每個(gè)前景區(qū)域的運(yùn)動(dòng)向量；

35、roi匹配模塊，用于基于所述運(yùn)動(dòng)向量，并結(jié)合特征匹配及相似度評(píng)估對(duì)所述當(dāng)前待處理幀中的前景區(qū)域與前序跟蹤圖片幀的跟蹤結(jié)果進(jìn)行roi匹配，得到roi匹配結(jié)果，其中所述前序跟蹤圖片幀表示在當(dāng)前待處理幀前已經(jīng)處理過且其roi已被跟蹤的幀的集合；

36、跟蹤與更新模塊，用于在所述roi匹配結(jié)果確定所述當(dāng)前待處理幀為跟蹤圖片幀時(shí)，利用待跟蹤roi及其運(yùn)動(dòng)向量進(jìn)行跟蹤，確定當(dāng)前待處理幀的roi并更新狀態(tài)。

37、與相關(guān)技術(shù)相比較，本發(fā)明提供的一種基于超高清8k視頻的智能roi檢測(cè)方法及其系統(tǒng)具有如下有益效果：

38、本發(fā)明首先通過解碼超高清8k視頻流獲取連續(xù)的圖片幀序列，并根據(jù)預(yù)設(shè)的幀間隔選擇并提取當(dāng)前待處理幀，然后，利用背景減除法從當(dāng)前待處理幀及其前后幀中提取前景區(qū)域。接著，采用光流算法計(jì)算前景區(qū)域的運(yùn)動(dòng)向量。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合特征匹配及相似度評(píng)估技術(shù)，對(duì)當(dāng)前待處理幀中的前景區(qū)域與前序跟蹤圖片幀的跟蹤結(jié)果進(jìn)行roi匹配，最后，根據(jù)roi匹配結(jié)果，利用卡爾曼濾波跟蹤算法對(duì)當(dāng)前待處理幀中的前景區(qū)域進(jìn)行跟蹤，確定roi并更新狀態(tài)，通過本發(fā)明的方法，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)超高清8k視頻中運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的準(zhǔn)確跟蹤和roi的提取。