信息確定度自適應的監控視頻高效編碼研究

《信息確定度自適應的監控視頻高效編碼研究》是依託上海交通大學，由張重陽擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：信息確定度自適應的監控視頻高效編碼研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：張重陽
• 依託單位：上海交通大學

項目摘要

不同於傳統的面向電影電視的娛樂視頻，每天24小時連續採集的監控視頻中，往往只有包含特定語義信息的視頻片段才會提供用戶需要的信息。根據特定語義事件發生的機率-信息確定度，有效地去除監控視頻中用戶不感興趣的信息冗餘，將大大提高監控視頻的整體編碼效率。本項目以申請人在視頻編碼與傳輸、智慧型監控等方向的前期研究工作為基礎，基於現代資訊理論、統計認知理論與視頻編碼方法，探索監控系統信息確定度感知的監控視頻高效編碼理論與方法。擬通過研究監控視頻基於低層特徵上下文的語義提取、信息確定度的貝葉斯網路建模感知、確定度自適應的多維度可伸縮編碼、信道空域-時域資源最最佳化分配的多流封裝，有效去除蘊涵在監控視頻信號中用戶不感興趣的信息冗餘，獲得監控視頻編碼效率的突破性提升，為提高我國監控視頻編碼的基礎研究水平起到積極的作用。

結題摘要

不同於傳統的面向電影電視的娛樂視頻，每天 24 小時連續採集的監控視頻中，往往只有包含特定語義信息的視頻片段才會提供用戶需要的信息。根據特定語義事件發生的機率--反映用戶感興趣程度，有效地去除監控視頻中用戶不感興趣的信息冗餘，將大大提高監控視頻的整體編碼效率。在本項目的支持下，我們針對監控視頻中存在的大量用戶不感興趣視頻片段的信息冗餘，提出了信息確定度的概念，並通過監控視頻基於低層特徵上下文的語義提取、信息確定度的貝葉斯網路建模感知、確定度自適應的多維度可伸縮編碼、信道空域-時域資源最最佳化分配的多流封裝，建立了信息確定度自適應的壓縮編碼體系，取得了監控視頻編碼效率的提升。具體而言，項目在如下三個方面進行了研究： 1、監控視頻底層特徵提取及其語義化。我們借鑑MPEG-7中有關底層特徵的定義，通過建立底層特徵（顏色、紋理、形狀等）到語義概念之間的映射關係，提出了監控視頻目標語義描述方案，開發了監控視頻特徵與語義提取描述軟體一套。 2、信息確定度感知建模。通過對信息確定度的規範化定義：即異常事件發生的機率，確定以異常事件檢測為目的進行建模。借鑑機率統計領域的研究成果，提出並建立了基於貝葉斯網路（Bayesian Network）模型和跨層推理（Cross-Layer HMM）的隱馬爾科夫模型等兩種監控事件檢測模型，取得了高於傳統方法的異常事件檢測效率。 3、信息確定度自適應編碼與多流封裝。結合監控視頻對於異常事件與特定區域更為關注這一特點，設計了一種異常事件及ROI（Region Of Interesting）區域信息確定度自適應的多流編碼方案，同時設計了基於效用函式的多流編碼與傳輸最佳化方法，並在JSVM平台上實現了信息確定度自適應編碼算法實現與仿真試驗，從主觀與客觀兩方面對所得視頻序列進行評價，驗證了信息確定度自適應編碼算法的可行性與效用函式模型的正確性。 通過上述三個方面的研究，建立了信息確定度感知的視頻高效壓縮方法，有效去除蘊涵在監控視頻信號中用戶不感興趣的信息冗餘，獲得監控視頻編碼效率的較大提升，為提高我國監控視頻編碼的基礎研究水平起到積極的作用。