基于遮挡演化谱的视场失效判别方法及系统与流程

本发明涉及计算机视觉监控，具体涉及一种基于遮挡演化谱的视场失效判别方法及系统。

背景技术：

1、在视频监控系统中，摄像头视场受到遮挡是导致视场失效的常见原因。现有的视场失效判别方法通常基于单帧图像的像素统计特征或全局遮挡占据量的阈值比较，对遮挡状态进行静态判断。

2、然而，这类方法无法有效区分视场中遮挡的动态蔓延过程与短暂的随机遮挡扰动，导致在实际场景中产生大量误判。

3、例如，当视场内某一局部区域出现短暂的运动目标遮挡时，基于全局占据量阈值的方法可能将其误判为视场失效；而当遮挡从视场边缘缓慢向中心蔓延、最终导致视场完全失效时，由于每一时刻的遮挡占据量增量较小，该方法又可能长时间无法触发失效告警，造成漏检。现有方法缺乏对遮挡在空间分区之间传播规律的分析能力，无法从遮挡的时序演化特征中提取有效的失效判别依据。

技术实现思路

1、鉴于上述存在的问题，本发明提供一种基于遮挡演化谱的视场失效判别方法及系统。

2、因此，本发明解决的技术问题是：现有视场失效判别方法无法有效表征遮挡在视场各空间分区之间的动态蔓延过程，导致对缓慢蔓延型遮挡失效的漏检以及对随机短暂遮挡扰动的误判。

3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于遮挡演化谱的视场失效判别方法，其包括以下步骤：对视场内各空间分区的遮挡占据量按帧均值进行直流分量去除，得到分区遮挡波动序列；对所述分区遮挡波动序列进行时频联合分解得到时频谱，从所述时频谱中提取各空间分区低频分量能量随帧次的分布，构建遮挡演化谱；对所述遮挡演化谱中各空间分区的低频能量时序进行跨分区时序相关性计算，得到跨分区时序相关性矩阵组，依据所述跨分区时序相关性矩阵组中各分区对的时序相关性量级与空间毗邻关系对空间分区进行归并，得到遮挡蔓延区拓扑图；对所述遮挡蔓延区拓扑图中遮挡蔓延区的空间覆盖范围与所述遮挡演化谱中对应空间分区低频能量占比分别进行归一化，依据归一化后空间覆盖范围与低频能量占比的综合量级对视场失效状态进行判别，输出视场失效判别结果。

4、作为本发明所述的一种基于遮挡演化谱的视场失效判别方法的一种优选方案，其中：进行所述时频联合分解的步骤包括：对所述分区遮挡波动序列按预设帧长进行分段，对各段内的遮挡占据量时序施加短时窗函数，在各短时窗内对遮挡占据量时序进行频率分解，得到各空间分区在各帧次位置上的全频带频率分量能量分布；对所述全频带频率分量能量分布进行低频特征提取，得到各空间分区低频特征序列；将以空间分区为行索引、以所述低频特征序列为行内容的结构化记录构建为遮挡演化谱。

5、作为本发明所述的一种基于遮挡演化谱的视场失效判别方法的一种优选方案，其中：进行所述低频特征提取的步骤包括：将所述全频带频率分量能量分布中低于遮挡动态变化截止频率的分量能量按帧次排列，得到各空间分区低频分量能量时序，作为低频特征序列存入所述遮挡演化谱；对各短时窗内的全频带频率分量能量分布按全频带总能量进行归一化，得到各短时窗内的归一化频率分量能量分布；对所述归一化频率分量能量分布中低频范围内各频率分量的能量按频率加权求取质心位置，得到各空间分区各帧次的低频质心位置序列；对所述低频质心位置序列在相邻帧次间进行差分，得到各空间分区的低频质心漂移序列，将所述低频质心漂移序列一并存入所述遮挡演化谱。

6、作为本发明所述的一种基于遮挡演化谱的视场失效判别方法的一种优选方案，其中：进行所述跨分区时序相关性计算的步骤包括：对所述遮挡演化谱中任意两个空间分区的低频分量能量时序，在允许时间滞后的范围内进行跨分区时序相关性度量，得到各分区对的时序相关性量级与分区对时滞量；以各分区对的时序相关性量级构建时序相关性量级矩阵，以各分区对时滞量构建时滞量矩阵；将所述时序相关性量级矩阵与所述时滞量矩阵共同记录为跨分区时序相关性矩阵组。

7、作为本发明所述的一种基于遮挡演化谱的视场失效判别方法的一种优选方案，其中：进行所述跨分区时序相关性度量的步骤包括：对所述遮挡演化谱中任意两个空间分区的低频分量能量时序，在允许时间滞后的范围内计算归一化互相关函数，得到各分区对基于低频分量能量时序的归一化互相关函数曲线，从中提取峰值处的第一相关系数与第一时滞量；对所述遮挡演化谱中任意两个空间分区的低频质心漂移序列，在允许时间滞后的范围内计算归一化互相关函数，得到各分区对基于低频质心漂移序列的归一化互相关函数曲线，从中提取峰值处的第二相关系数与第二时滞量；对各空间分区低频分量能量时序在时间轴上求和，得到各空间分区低频分量能量总量，以低频分量能量总量在全部空间分区低频分量能量总量中的占比作为能量主导度；对基于低频分量能量时序的第一相关系数与基于低频质心漂移序列的第二相关系数，分别按对应分区对两端空间分区的能量主导度均值进行加权求和，得到各分区对的综合时序相关性量级；对第一时滞量与第二时滞量进行符号一致性校验：若两者符号相同，则分别按对应分区对两端空间分区的能量主导度均值进行加权求和，得到各分区对时滞量；若两者符号相反，则以对应分区对两端空间分区能量主导度均值高的一方所对应时滞量的符号为基准，对另一方时滞量的符号进行对齐后，再分别按能量主导度均值进行加权求和，得到各分区对时滞量。

8、作为本发明所述的一种基于遮挡演化谱的视场失效判别方法的一种优选方案，其中：所述空间分区进行归并的步骤包括：以空间分区为节点、以空间毗邻关系为硬性连接约束构建空间邻接图；对所述空间邻接图中各相邻分区对，从所述跨分区时序相关性矩阵组的时序相关性量级矩阵中提取对应边权，得到空间邻接加权图；对所述空间邻接加权图中的连接边按边权量级由高至低进行逐步归并，将经逐步归并后处于同一连通域的空间分区归并为一个遮挡蔓延区；对各遮挡蔓延区内部分区对时滞量按时序相关性量级加权取均值，得到各遮挡蔓延区的区内代表时滞量；对跨越不同遮挡蔓延区边界的分区对时滞量按时序相关性量级加权取均值，得到各遮挡蔓延区之间的区间代表时滞量；依据所述区间代表时滞量对全部遮挡蔓延区之间的传播时序关系进行第一编码，得到遮挡蔓延区拓扑图。

9、作为本发明所述的一种基于遮挡演化谱的视场失效判别方法的一种优选方案，其中：进行所述第一编码的步骤包括：依据所述区间代表时滞量的正负方向，对各遮挡蔓延区之间的连接边赋予传播方向属性，得到有向拓扑图；对所述有向拓扑图中以各遮挡蔓延区为起点沿传播方向到达的最长有向路径，将该路径上所有遮挡蔓延区覆盖的空间分区总数之和作为路径空间跨度；以所述路径空间跨度与所述最长有向路径上各相邻遮挡蔓延区对的区间代表时滞量累积值的比值作为各遮挡蔓延区的蔓延速率；对所述蔓延速率按全部遮挡蔓延区蔓延速率的最大值进行归一化，得到归一化蔓延速率，并将所述归一化蔓延速率记录于所述遮挡蔓延区拓扑图中各对应遮挡蔓延区节点。

10、作为本发明所述的一种基于遮挡演化谱的视场失效判别方法的一种优选方案，其中：进行所述视场失效状态判别的步骤包括：对所述遮挡演化谱中各空间分区的低频分量能量时序在时间轴上求和，得到各空间分区低频分量能量总量；对所述低频分量能量总量按所述分区遮挡波动序列在时间轴上的总能量进行归一化，得到各空间分区低频能量占比；对所述低频能量占比按全部空间分区低频能量占比的最大值进行归一化，得到各空间分区低频能量归一化量；对所述遮挡蔓延区拓扑图中各遮挡蔓延区内所有空间分区的低频能量归一化量按空间分区数进行均值聚合，得到各遮挡蔓延区的低频能量代表量；对所述遮挡蔓延区拓扑图中各遮挡蔓延区的空间覆盖范围按视场总分区数进行归一化，得到空间覆盖归一化量；以各遮挡蔓延区内所有空间分区的空间中心坐标均值作为该遮挡蔓延区的区域中心坐标，计算所述区域中心坐标与视场中心坐标之间的第一距离，以全部遮挡蔓延区中所述第一距离的最大值对各遮挡蔓延区的第一距离进行归一化，以归一化的第一距离的补值作为各遮挡蔓延区的位置重要度；对所述空间覆盖归一化量、所述低频能量代表量与所述归一化蔓延速率按所述位置重要度进行加权累积，得到视场失效综合量级，依据所述视场失效综合量级输出视场失效判别结果。

11、本发明提供了一种基于遮挡演化谱的视场失效判别系统。

12、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于遮挡演化谱的视场失效判别系统，包括：

13、波动序列提取单元，用于对视场内各空间分区的遮挡占据量按帧均值进行直流分量去除，得到分区遮挡波动序列；

14、遮挡演化谱构建单元，用于对所述分区遮挡波动序列进行时频联合分解得到时频谱，从所述时频谱中提取各空间分区低频分量能量随帧次的分布，构建遮挡演化谱；

15、遮挡蔓延区拓扑图生成单元，用于对所述遮挡演化谱中各空间分区的低频能量时序进行跨分区时序相关性计算，得到跨分区时序相关性矩阵组，依据所述跨分区时序相关性矩阵组中各分区对的时序相关性量级与空间毗邻关系对空间分区进行归并，得到遮挡蔓延区拓扑图；

16、视场失效判别单元，用于对所述遮挡蔓延区拓扑图中遮挡蔓延区的空间覆盖范围与所述遮挡演化谱中对应空间分区低频能量占比分别进行归一化，依据归一化后空间覆盖范围与低频能量占比的综合量级对视场失效状态进行判别，输出视场失效判别结果。

17、本发明提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述的一种基于遮挡演化谱的视场失效判别方法的步骤。

18、本发明提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的一种基于遮挡演化谱的视场失效判别方法的步骤。

19、本发明的有益效果：通过对各空间分区遮挡占据量进行直流分量去除后实施时频联合分解，将遮挡的低频动态成分从全频带频率分量能量分布中分离出来，并以空间分区为行索引构建遮挡演化谱，从而将遮挡的时序演化特征结构化表达，有效避免了短暂随机扰动对失效判别的干扰。在此基础上，通过对遮挡演化谱中各空间分区低频能量时序进行跨分区时序相关性计算，结合空间毗邻关系对分区进行归并，得到遮挡蔓延区拓扑图，实现了对遮挡在空间维度蔓延规律的结构化描述。

20、进一步依据遮挡蔓延区的空间覆盖归一化量、低频能量代表量与归一化蔓延速率，按各遮挡蔓延区的位置重要度进行加权累积，得到视场失效综合量级，从而将遮挡的空间覆盖范围、能量强度与蔓延动态特征统一纳入失效判别依据，解决了现有方法因忽略遮挡蔓延过程而导致的缓慢蔓延型视场失效漏检问题。