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专利号: 2019105390389
申请人: 中国矿业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.移动视频巡检中危险区域行人检测方法,其特征在于,包括以下步骤;

步骤1:提取HOG特征,包括将图像灰度化;对输入图像进行颜色空间的归一化;计算图像每个像素的梯度,包括大小和方向;将图像划分成小的cells单元格,为每个单元格构建梯度方向直方图;将cells组合成大的块,块内归一化梯度直方图;将图像内的所有block的HOG特征描述符串联起来就得到该图像的HOG特征描述符;

步骤2:构建一种(r,P,k)的中值采样方案,(i,j)是中心像素的坐标,r是采样圆的半径,θ是圆上点的偏移角度,k代表径向距离或与参考点的相邻距离,k=0,1,2,...,n表示圆上采样点的总数,P表示从n个采样点产生并由梯度LBP描述符编码的参考点总数;对于给定的中心像素xc和采样编码模式(r,P,k),总共有(2k+1)*P个圆上的原始采样点,定义四个梯度LBP描述符,并且提出一种自适应训练方法构建gLBP的纹理映射,这四个特征描述符分别是中心梯度C,径向梯度R,幅值梯度M和切线梯度T;

在上述步骤2中,具体定义如下:

(1)中心梯度描述符:

gLBPr,P,k_C(xc)=s(gc‑μc)   (4)其中,xc表示给定的要编码的中心像素,gc代表所有(2k+1)*P圆上采样点的平均强度,即 μc是整幅图像的平均强度,即s(.)表示

(2)径向梯度描述符:

其中m(xp,k)表示在参考点xp的径向相邻线上的所有2k+1个径向采样点的中值运算,k仍然表示到参考点xp的径向距离;

(3)幅值梯度描述符:

其中,μm表示整幅图像上|m(xp,k)‑gc|的平均值;

(4)切线梯度描述符:

m(xp,k)仍然表示2k+1个采样点的中值,与xp的距离小于或等于k;通常情况下,除了中心像素xc,大部分采样点没有准确落在实际像素点上,采用双线性插值计算强度;

步骤3:训练二级级联分类器,第一级的分类器使用线性SVM,去除大部分容易区分的负样本,保留几乎所有正样本送入第二级分类器,第二级分类器是Adaboost分类器,对正样本进行检测。

2.根据权利要求1所述的移动视频巡检中危险区域行人检测方法,其特征在于:在上述步骤1中提取HOG特征包括以下步骤:a、将图像灰度化;

b、采用Gamma校正法对输入图像进行颜色空间的归一化,Gamma压缩公式:gamma

I(x,y)=I(x,y)  (1)

c、计算图像每个像素的梯度,包括大小和方向;

T

梯度算子:水平边缘算子:[‑1,0,1];垂直边缘算子:[‑1,0,1]图像中像素点(x,y)的梯度为:

Gx(x,y)=H(x+1,y)‑H(x‑1,y)Gy(x,y)=H(x,y+1)‑H(x,y‑1) (2)式中Gx(x,y),Gy(x,y),H(x,y)分别表示输入图像中像素点(x,y)处的水平方向梯度、垂直方向梯度和像素值;像素点(x,y)处的梯度幅值和梯度方向分别为:d、将图像划分成小的cells单元格,为每个单元格构建梯度方向直方图;

e、将cells组合成大的块,块内归一化梯度直方图;

f、将图像内的所有block的HOG特征描述符串联起来得到该图像的HOG特征描述符。

3.根据权利要求1所述的移动视频巡检中危险区域行人检测方法,其特征在于:在上述步骤2中,使用一种基于训练的特征映射方法,主要步骤如下:A、计算 直方图,ri表示旋转不变性;

B、将步骤A的直方图降序排序,生成相对变化率曲线;

C、通过相对变化率曲线的峰值识别主导模式边界;

D、重构gLBP特征模型。

4.根据权利要求1所述的移动视频巡检中危险区域行人检测方法,其特征在于:在上述n步骤3中,线性SVM分类器中给定标记的形如 的训练数据,其中yi∈{‑1,+1},xi∈R ,通过运用C‑SVM的构想,对于一个线性问题,通过最小化下式来找到一个超平面,达到区分数据的最好效果:上式满足条件:yi(w·xi+b)≥1‑ξi,ξi≥0,C>0,其中C是正则化和约束违反之间的权衡;

n n

对于数据点上的内核K(x,z):R×R→R,内积为 在一个高维的特征空间,通过最大化双重构想公式达到同样的目的:

满足条件0≤αi≤C,∑αiyi=0;决策函数是sign(h(x)),其中,为了表述清楚,认为特征xl:l∈{1,2,...,m}是支持向量。

5.根据权利要求1所述的移动视频巡检中危险区域行人检测方法,其特征在于:在上述步骤3中,Adaboost分类器中,设给定N个训练样本{x1,…,xN},用fm(x)∈{‑1,1}表示M个弱分类器在样本x上的输出,m=1,…,M,通过Adaboost算法构造这M个分类器并进行决策的具体过程如下:步骤1:初始化训练数据的权值分布,每一个训练样本,初始化时赋予同样的权值w=1/N,N为样本总数;

D1=(w11,w12,…w1i,…,w1N),w1i=1/N,i=1,2,…,N (11)其中,D1表示第一次迭代时每个样本的权值,w11表示第一次迭代时第一个样本的权值;

步骤2:进行多次迭代,m=1,2,…,M,M表示迭代次数;

1)使用具有权值分布Dm的训练样本集进行学习,m=1,2,…,N,得到弱分类器,

2)Gm(x):χ→{‑1,+1} (12)

上式表示第m次迭代时的弱分类器,将样本x分类成1或‑1,分类标准为使得该弱分类器的误差函数最小,分错的样本对应的权值之和最小;即

2)计算弱分类器Gm(x)的话语权,话语权αm表示Gm(x)在最终分类器中的重要程度,其中em为上步中的εm,该式随em减小而增大,即误差率小的分类器,在最终分类器中的重要程度大;

3)更新训练样本集的权值分布,用于下一轮迭代;其中,被错误分类的样本的权值会增大,正确分类的样本权值会减小,Dm+1=(wm+1,1,wm+1,2,…,wm+1,i,…,wm+1,N)   (14)其中,Dm+1是下次迭代时样本的权值,wm+1,i是下一次迭代时,第i个样本的权值;yi表示第i个样本对应的类别,1或‑1,Gm(xi)表示弱分类器对样本xi的分类,1或‑1,若分类正确,yiGm(xi)的值为1,反之为‑1,Zm是归一化因子,使得所有样本对应的权值之和为1;

步骤3:迭代完成后,组合弱分类器,形成强分类器,

6.根据权利要求1所述的移动视频巡检中危险区域行人检测方法,其特征在于:在上述步骤3中,SVM‑Adaboost级联分类器训练检测步骤如下所示:Step1:提取训练样本的HOG特征;

Step2:提取训练样本的gLBP特征;

Step3:把HOG特征与gLBP特征联合,得到训练数据;

Step4:使用训练数据训练测试样本,得到测试数据;

Step5:使用SVM对Step3中的训练数据进行分类,得到分类模型;

Step6:使用Adaboost对Step3中的训练数据进行分类,得到分类模型;

Step7:基于负样本的训练数据,加入一些HOG‑gLBP特征的新的负样本生成新的负样本数据;

Step8:对Step7中的负样本数据分类,记录被错误分类的难例数据;

Step9:把难例加到Step3中的训练数据中,重新使用SVM分类得到第一个分类模型;

Step10:使用Step9中的第一级分类器对Step4中的测试数据进行分类,此步骤去除了大部分容易区分的负样本,减少了工作量,把剩余的样本输入到第二级Adaboost分类器;

Step11:Adaboost分类器对输入的大部分正样本数据进行分类,输出最终结果。