基于時空切片的球場主顏色提取算法

摘要：球場的主顏色是體育視頻語義分析重要的特征。本文提出了一種基于時空切片的球場主顏色提取算法，該算法首先提取視頻時空切片，然后將時空切片分成固定長度，最后利用HSI顏色直方圖均值獲取球場主色值。大實驗證明，該算法準(zhǔn)確、快速。

Abstract： The main color of the stadium is an important feature of semantic analysis of sports video. This paper proposes a main color extraction algorithm based on spatiotemporal slices. The algorithm firstly extracts the video spatiotemporal slices， then divides the spatiotemporal slices into fixed lengths， and finally， it uses the HSI color histogram mean to obtain the main color of the stadium. Experiments show that the algorithm is accurate and fast.

關(guān)鍵詞：視頻分析；時空切片；主色提取

Key words： video analysis；spatiotemporal slice；main color extraction

中圖分類號：TP391 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）19-0203-02

0 引言

近年來，音頻視頻等多媒體信息數(shù)量增加迅速，這就需要高效的管理工具來實現(xiàn)基于內(nèi)容和語義的媒體檢索、查詢和摘要等功能，幫助人們有效地管理這些日益增加的多媒體數(shù)據(jù)。視頻分析特別是體育視頻的分析，因其龐大的觀眾群和巨大的市場潛力而成為多媒體領(lǐng)域研究的熱點。

球場主顏色的提取是體育視頻鏡頭分類、對象檢測與分割的關(guān)鍵[1]。鑒于它的重要性，很多研究者在這個方面做了大量的工作。文獻[2]通過基色空間和亮色空間的閾值，對視頻逐幀統(tǒng)計直方圖獲取球場主色，該算法閾值選取依靠人工，自適應(yīng)性差。文獻[3]使用GMM算法模擬并提取球場主顏色。該算法準(zhǔn)確可靠，但在模型更新計算上更為復(fù)雜，且對網(wǎng)球、足球等球場在圖像幀中比例較大的體育視頻有效，而對乒乓球等無效?，F(xiàn)實中體育視頻數(shù)據(jù)量龐大、種類繁多，而視頻分析實時性要求高，這就要求能夠快速有效地提取球場主顏色特征的算法。為此，本文提出一種新的球場主顏色提取算法。該算法基于時空切片技術(shù)，有以下優(yōu)點：①考慮光照等因素的影響，準(zhǔn)確性高；②計算復(fù)雜度低，不需要處理視頻各幀所有的像素點，提取快速；③可以對足球、網(wǎng)球、乒乓球等多種類型體育視頻自動提取球場主顏色，適用面更廣。

1 時空切片建立

時空切片就是從連續(xù)的視頻圖像序列的同一個位置提取出一行（列）像素組合而成的一幅二維圖像[4]。如果將視頻看作是一個（x，y，t）的三維圖像序列，其中（x，y）為圖像維、t為時間維，則視頻的時空切片可以看作是由時間維和圖像維構(gòu)成的一幅二維圖像。

2 基于切片單元的主顏色計算

2.1 切片單元提取

由于受到亮度的影響，球場主顏色是變化著的，時空切片的主顏色和某時刻球場的實際主顏色有著不容忽視的偏差。為了解決這個問題，這里采用一種切片單元的概念。所謂的切片單元就是視頻的時空切片按固定長度分成的切片段。當(dāng)長度選取合適時，在單個切片單元內(nèi)，球場的主顏色是近似固定的。所以，某時刻的球場主色等價該時刻對應(yīng)的切片單元主要顏色，球場主色提取即為對應(yīng)主色的提取。切片單元與時空切片的關(guān)系可以描述如下：

4 結(jié)語

本文提出了一種基于時空切片的新的球場主顏色提取算法。算法先提取視頻的時空切片，制作切片單元，用切片單元主色等價對應(yīng)時刻球場的主色，最后在HSI顏色空間計算主顏色值。算法充分考慮亮度因素的影響，具有準(zhǔn)確性高、計算復(fù)雜度低的優(yōu)點。而且它不僅可以應(yīng)用于足球、網(wǎng)球等大場地球場的主色提取，對乒乓球等小場地也有效，應(yīng)用面廣。

參考文獻：

[1]網(wǎng)球視頻發(fā)球事件檢測的研究[D].內(nèi)蒙古：內(nèi)蒙古師范大學(xué)計算機學(xué)院，2014.

[2]張玉珍，王建宇，戴躍偉.基于自適應(yīng)雙閾值和主色率的足球視頻鏡頭的分割[J].南京理工大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2009，33（4）：432-437.

[3]L Yang， J Shuqiang，et al. Playfield detection using adaptive GMM and its application [C]. IEEE International Conference on Acoustics， Speech， and Signal Processing， 2005： 421-424.

[4]范柏超，王建宇，薄煜明.基于時空切片的球拍類體育視頻比賽鏡頭抽取[J].計算機工程與應(yīng)用，2010，46（36）：246-248.

[5]董敏.網(wǎng)球比賽視頻分析的若干技術(shù)研究[D].南京：南京理工大學(xué)，2008.