一种视频图像纹理特征提取和结构化描述的系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种视频图像纹理特征提取和结构化描述的系统和方法，本发明专利技术在双核DSP数字信号处理器芯片控制下，视频图像采集模块实时地采集图像，经过A\D采样模块处理后进行图像分割，得到若干子图像，二维Gabor小波模块对子图像进行滤波处理，再经过纹理特征提取模块提取得到子图像的纹理特征，分类判别模块根据提取的纹理特征与Brodatz标准纹理库进行特征匹配，最后由结构化描述模块将纹理特征和关于图像属性及内容的分类判别结果进行结构化描述。本发明专利技术提供的方法能够从非结构化的视频图像信息中提取纹理特征并进行结构化描述，可实现对视频图像内容的查询、检索和浏览，便于视频监控的有效应用和管理。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及视频图像处理领域，特别涉及图像纹理特征提取
，具体是指一种基于嵌入式系统的视频图像纹理特征提取和结构化描述的方法。
技术介绍
伴随着科技的飞速发展，视频监控技术日新月异。目前的视频监控主要以人工监控及人工查阅录像资料来查找证据和线索为主。现有的原始视频图像数据属于一种难以进行检索、查询的非结构化数据，如果需要通过视频录像来查找某个线索或者细节，必须采用人工调阅该录像视频片断方法，对该视频录像进行完整的分析，消耗大量的人力，物力。鉴于此种情况，如何从海量图像数据中搜索人们感兴趣的图像并有效利用这些图像，成为迫切需要解决的问题。基于内容的图像检索(CBIR)是解决这一问题的重要技术之一。基于 内容的图像检索是指利用图像内容特征(包括形状特征、颜色特征、纹理特征)对图像进行检索、查询。现有技术中，申请号为200310118093. X的中国专利文献中公开了一种形状描述符抽取方法和一种图像搜索方法，能够达到对活动视频进行压缩处理，并能基于该活动视频压缩技术进行图像搜索的目的。申请号为200910200590的中国专利文献中公开了一种图像主颜色特征提取和结构化描述的方法，通过比较两幅图像主颜色特征之间的相似程度来判别两幅图像的相似性，快速查找到相同或相似的图像，处理过程简单方便，工作性能稳定可靠，广泛用于图像检索、机器视觉和智能视频监控领域。图像的纹理特征作为一种重要的图像视觉特征，在图像检索和视频图像分析方面有重要的应用价值，但是在现有技术中，目前还没有基于嵌入式系统的图像纹理特征提取和结构化描述方面相关的解决方案。
技术实现思路
本专利技术针对现有视频图像处理技术在精度和可靠性所存在的缺陷，利用嵌入式双核DSP技术，提供一种能够精确有效地对图像纹理特征提取和结构化描述系统，该系统的处理过程简单方便、工作性能稳定可靠、适用范围较为广泛。为了达到上述目的，本专利技术采用如下的技术方案一种视频图像纹理特征提取和结构化描述的系统，所述系统包括视频图像采集模块，所述视频图像采集模块实时采集视频图像；图像A\D采样模块，所述图像A\D采用模块对视频图像采集模块采集的视频图像进行数据采样；双核DSP数字信号处理器芯片，所述双核DSP数字信号处理器芯片对图像A\D采样模块采集的数据进行处理；图像分割模块，所述图像分割模块受双核DSP数字信号处理器芯片控制将图像A\D采样模块采集的图像分割成若干子图像；二维Gabor小波模块,所述二维Gabor小波模块受双核DSP数字信号处理器芯片控制对各个子图像进行二维Gabor小波滤波处理；纹理特征提取模块，所述纹理特征提取模块受双核DSP数字信号处理器芯片控制提取经滤波处理后子图像的纹理特征；分类判别模块，所述分类判别模块受双核DSP数字信号处理器芯片控制将纹理特征提取模块提取的纹理特征与BiOdatz标准纹理库进行匹配、判别，并分类处理；结构化描述模块，所述结构化描述模块受双核DSP数字信号处理器芯片控制对由纹理特征提取模块提取的各个子图像的纹理特征和经分类判别模块分类判别产生的结果进行描述，产生关于图像属性和内容的描述数据。在系统的优选方案中，所述双核DSP数字信号处理器芯片包括ARM核和DSP核，所述ARM核控制图像A\D采样模块、分类判别模块以及结构化描述模块；所述DSP核控制图像分割模块、二维Gabor小波模块以及纹理特征提取模块。 进一步的，所述双核DSP数字信号处理器芯片为双核DSP处理器DM6467。进一步的，所述系统还包括查询、检索和浏览模块，该模块受双核DSP数字信号处理器芯片控制。进一步的，所述系统还包括外部高速动态存储器SDRAM、外部程序与数据存储器以及USB接口设备，所述外部高速动态存储器SDRAM、外部程序与数据存储器以及USB接口设备分别与双核DSP数字信号处理器芯片数据相接。作为本专利技术的第二目的，本专利技术还提供一种视频图像纹理特征提取和结构化描述的方法，该方法包括如下步骤(I)将采集到的模拟视频图像信息进行数字化处理，得到关于图像的比特流；(2)将得到的数字图像分割成若干子图像；(3)对各个子图像进行二维Gabor小波滤波处理；(4)对经过滤波处理的子图像进行纹理特征提取；(5)将提取到的纹理特征值与BiOdatz标准纹理库进行匹配、判别，并分类处理；(6)对分类判别的结果和提取到的纹理特征值进行描述，得到有关图像属性和内容的描述数据。在方法的优选方案中，所述步骤(I)、步骤(5)以及步骤(6)由双核DSP数字信号处理器芯片中AMR核控制完成；步骤(2)至步骤(4)由双核DSP数字信号处理器芯片中DSP核控制完成。进一步的，所述步骤(3)进行二维Gabor滤波，其函数表示为II X2 Τ(^ν) = [--] exp[- - (^t + -^-τ) + 2π] Wx] 2πσχσν2 σχ σ~其中，W是高斯函数复调制频率。进一步的，所述步骤(6)中描述数据采用二进制的XML语言进行编写。进一步的，所述方法还包括通过结构化描述语句对视频进行查询、检索和浏览的步骤。本专利技术提出具有视频图像纹理特征提取和结构化描述功能的嵌入式系统能够对监控视频进行结构化描述，产生关于其属性和内容的描述信息。该描述信息可用以查询、浏览和检索，节省大量的人力、物力，并能更加有效地对监控视频进行操作和管理。再者，本专利技术提供的方法能够精确有效地对图像纹理特征提取和结构化描述，整个处理过程简单方便、工作性能稳定可靠、适用范围较为广泛。以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本专利技术。图I为本专利技术图像纹理特征提取和结构化描述系统的框架组成示意图。图2为本专利技术图像纹理特征提取和视频结构化描述系统的工作过程示例。具体实施例方式为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结 合具体图示，进一步阐述本专利技术。参见附图说明图1，本专利技术提出了一种基于嵌入式系统的视频图像纹理特征提取和结构化描述系统100，其包括一个双核DSP数字信号处理器芯片108、视频图像采集模块101、图像A\D采样模块102、图像分割模块103、二维Gabor小波模块104、纹理特征提取模块105、分类判别模块106、结构化描述模块107、查询、检索和浏览模块113及外部高速动态存储器SDRAM (110)、外部程序与数据存储器111、USB接口设备112以及电源控制模块109。其中，视频图像采集模块101与图像A\D采样模块102及双核DSP数字信号处理器芯片108之间依次连接，将采集的图像通过视频数据总线传至双核DSP数字信号处理器芯片108。双核DSP数字信号处理器芯片108依次控制图像分割模块103、二维Gabor小波模块104、纹理特征提取模块105、分类判别模块106以及结构化描述模块107对接收的数据进行结构化描述处理。查询、检索和浏览模块113与结构化描述模块107数据相接。外部高速动态存储器SDRAM(110)、外部程序与数据存储器111与双核DSP数字信号处理器芯片108相互连接。USB接口设备112通过数据接口与双核DSP数字信号处理器芯片108相互连接。电源控制模块109为系统中各模块提供稳定的工作电源。在本专利技术中，双核DSP数字信号处理器芯片108采用TI公司的TM本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种视频图像纹理特征提取和结构化描述的系统，其特征在于，所述系统包括：视频图像采集模块，所述视频图像采集模块实时采集视频图像；图像A\D采样模块，所述图像A\D采用模块对视频图像采集模块采集的视频图像进行数据采样；双核DSP数字信号处理器芯片，所述双核DSP数字信号处理器芯片对图像A\D采样模块采集的数据进行处理；图像分割模块，所述图像分割模块受双核DSP数字信号处理器芯片控制将图像A\D采样模块采集的图像分割成若干子图像；二维Gabor小波模块，所述二维Gabor小波模块受双核DSP数字信号处理器芯片控制对各个子图像进行二维Gabor小波滤波处理；纹理特征提取模块，所述纹理特征提取模块受双核DSP数字信号处理器芯片控制提取经滤波处理后子图像的纹理特征；分类判别模块，所述分类判别模块受双核DSP数字信号处理器芯片控制将纹理特征提取模块提取的纹理特征与Brodatz标准纹理库进行匹配、判别，并分类处理；结构化描述模块，所述结构化描述模块受双核DSP数字信号处理器芯片控制对由纹理特征提取模块提取的各个子图像的纹理特征和经分类判别模块分类判别产生的结果进行描述，产生关于图像属性和内容的描述数据。...

【技术特征摘要】
1.一种视频图像纹理特征提取和结构化描述的系统，其特征在于，所述系统包括 视频图像采集模块，所述视频图像采集模块实时采集视频图像； 图像A\D采样模块，所述图像A\D采用模块对视频图像采集模块采集的视频图像进行数据采样； 双核DSP数字信号处理器芯片，所述双核DSP数字信号处理器芯片对图像A\D采样模块采集的数据进行处理； 图像分割模块，所述图像分割模块受双核DSP数字信号处理器芯片控制将图像A\D采样模块采集的图像分割成若干子图像； 二维Gabor小波模块，所述二维Gabor小波模块受双核DSP数字信号处理器芯片控制对各个子图像进行二维Gabor小波滤波处理； 纹理特征提取模块，所述纹理特征提取模块受双核DSP数字信号处理器芯片控制提取经滤波处理后子图像的纹理特征； 分类判别模块，所述分类判别模块受双核DSP数字信号处理器芯片控制将纹理特征提取模块提取的纹理特征与BiOdatz标准纹理库进行匹配、判别，并分类处理； 结构化描述模块，所述结构化描述模块受双核DSP数字信号处理器芯片控制对由纹理特征提取模块提取的各个子图像的纹理特征和经分类判别模块分类判别产生的结果进行描述，产生关于图像属性和内容的描述数据。2.根据权利要求I所述的一种视频图像纹理特征提取和结构化描述的系统，其特征在于，所述双核DSP数字信号处理器芯片包括ARM核和DSP核，所述ARM核控制图像A\D采样模块、分类判别模块以及结构化描述模块；所述DSP核控制图像分割模块、二维Gabor小波模块以及纹理特征提取模块。3.根据权利要求I所述的一种视频图像纹理特征提取和结构化描述的系统，其特征在于，所述双核DSP数字信号处理器芯片为双核DSP处理器DM6467。4.根据权利要求I所述的一种视频图像纹理特征提取和结构...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤志伟，刘云淮，梅林，齐力，沈冬青，李震宇，杨明，江洪，李万才，陈龙虎，李盼，王波，
申请(专利权)人：公安部第三研究所，
类型：发明
国别省市：