[发明专利]基于视频分析的打架检测方法、系统、装置

权利要求书

1.一种基于视频分析的打架检测方法，其特征在于，包括：

步骤S10，对输入视频的第t帧图像进行灰度化处理；

步骤S20，基于第t帧图像与第t-1帧图像的灰度差值，提取t帧图像中灰度变化大于设定阈值的区域集合VIOREG_t；

步骤S30，获取第t帧图像中运动物体最小外接矩形集合MOT_t；

步骤S40，基于VIOREG_t、MOT_t，获取第t帧图像中剧烈运动物体集合VIOOB_t；

步骤S50，跟踪VIOOB_t并记录其轨迹TRAIL；

步骤S60，基于TRAIL确定各帧图像中人头位置，并判断人头运动的轨迹的一致性，当一致性小于设定阈值时判断当前输入视频中存在打架行为；

具体包括步骤S600-步骤S604：

步骤S601，基于梯度图三帧差分法获得TRAIL中每帧的运动物体二值图；

步骤S602，通过跟踪边界对数字二值图像进行拓扑分析的方法提取运动物体图轮廓，并获得轮廓上每点坐标；

步骤S603，基于运动物体图轮廓的点坐标，采用链码算法获取人头位置；

具体为：检索二值图像中轮廓线，获取每个轮廓线上的像素点坐标，确定轮廓线上各点的特征：

其中，contour_j(x_i,y_i)为轮廓线上第j轮廓上的第i点的特征；P_j(x_i,y_i)为第j轮廓上的第i点的坐标；P_j(x_i+1,y_i+1)为第j轮廓上的第i点的下一个点即第i+1点坐标；||P_j(x_i,y_i)-P_j(x_i+1,y_i+1)||为轮廓上第i点的链码值；a/b/c表示a或b或c；第i点的链码值为a或b或c时contour_j(x_i,y_i)为1，否则contour_j (x_i,y_i) 为0；

根据轮廓线上各点的特征，确定该轮廓线是否为人头的一段曲线：

其中，N为第j轮廓线上的点数；Count_j1为第j轮廓上特征contour_j(x_i,y_i)为0的点的个数；Count_j2为第j轮廓上特征contour_j (x_i,y_i) 为1的点的个数；T5为预设阈值常数；lane_j为是否为人头的一段曲线的表示，lane_j为1则第j轮廓线是(a,b,c)曲线；(a,b,c)可取四种可能(0,6,7)，(4,5，6)，(2,3,4)，(0,1,2)；人头是由四种曲线构成，即(0,6,7)曲线，(4,5，6)曲线，(2,3,4)曲线，(0,1,2)曲线，人头检测是根据该四种曲线中某两种或两种以上曲线相连构成人头，结合人头尺寸范围最后确定人头位置，该方法可以检测到被遮挡一部分的人头，当人头被遮挡住一部分，只剩下上面的头顶，可以通过检测相连的(0,1,2)曲线与(0,6,7)曲线，结合人头尺寸范围来确定人头位置；

步骤S604，判断人头运动的轨迹的一致性，当一致性小于设定阈值时判断当前输入视频中存在打架行为；

进一步包括：

步骤S6041，跟踪剧烈运动物体中的人头；

利用简单直观的方法跟踪人头，即找出与前帧被跟踪人头位置最近距离的当前帧人头位置，且该距离小于设定的距离阈值，则以上比较的两个人头为同一人头，是该人头在前一帧的位置以及在当前帧的位置：

Trail_h为被跟踪头轨迹，(Object_h)_t为第t帧被跟踪头对象的位置，

|(Object_hi)_t-(Object_h)_t-1|为被跟踪头在第t-1帧的位置(Object_h)_t-1与当前帧第t帧某头对象i位置(Object_hi)_t距离；min(|(Object_hi)_t-(Object_h)_t-1|,i＝1,2,.......)为当前帧第t帧中各头中与前一帧第t-1帧被跟踪头位置最近的头位置；

|(Object_h)_t-(Object_h)_t-1|为被跟踪对象在第t帧位置与第t-1帧位置距离，ThreDis＝50，为距离阈值；

步骤S6042，计算每个被跟踪头轨迹Trail_h每隔Δt时间间隔在x方向位移与在y方向位移：

(dis_x)_{k_Δt}＝|(object_x)_t+kΔt-(object_x)_t+(k-1)Δt|,k＝1,2,3......

(dis_y)_{k_Δt}＝|(object_y)_t+kΔt-(object_y)_t+(k-1)Δt|,k＝1,2,3......

其中，(dis_x)_{k_Δt}为该被跟踪人头在第k个Δt间隔在x方向移动距离，(object_x)_t+kΔt为该被跟踪对象在第t+kΔt帧x方向位置，|(object_x)_t+kΔt-(object_x)_t+(k-1)Δt|为该被跟踪头在第t+kΔt帧x方向位置与第t+(k-1)Δt帧x方向位置距离；

步骤S6043，人头运动轨迹一致性判断；

分析一系列位移(dis_x)_{k_Δt},k＝1,2,3......与(dis_y)_{k_Δt},k＝1,2,3......，如果这些位移都大于设定阈值，且位移间的差异小于某阈值，则该人头运动轨迹具有一致性，否则没有一致性：

Uniform_h＝1则该头运动具有一致性，否则没有一致性；(dis_a)_{k_Δt}为该头在第k个Δt时间间隔在x方向或者y方向位移；ThreD1为阈值；其中k取值为1,2,3，......；|(dis_a)_{k_Δt}-(dis_a)_{k'_Δt}|为该头对象第k个Δt时间间隔在x方向或者y方向位移与该头对象第k'个Δt时间间隔在x方向或者y方向位移差异，ThreD2为距离阈值；

步骤S6044，当人头轨迹分析中Uniform_h＝0，则判断此时有打架行为。