重庆大学李秀敏获国家专利权
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龙图腾网获悉重庆大学申请的专利一种基于视觉脑网络背景建模的运动目标检测方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116844234B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-31发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310838100.0,技术领域涉及:G06V40/20;该发明授权一种基于视觉脑网络背景建模的运动目标检测方法是由李秀敏;余洁;江少鹏;林菀艳;邵博;卫丕甲设计研发完成,并于2023-07-10向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于视觉脑网络背景建模的运动目标检测方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于视觉脑网络背景建模的运动目标检测方法,其首先利用视觉脑网络机制,获取视觉皮层光流信息,并基于视觉皮层光流信息将视频帧划分为运动候选区域与背景区域,并利用背景区域构建背景模型。接着将待检测帧与背景模型进行差分,获取二值前景。最后利用二值前景制作掩膜,实现对运动目标的提取及背景模型的更新。与传统的背景建模算法相比,本发明运动目标检测方法可以有效克服“鬼影”、碎化等问题,且检测的目标比较完整。较深度学习的目标检测算法相比,本发明方法不需要数据进行训练。
本发明授权一种基于视觉脑网络背景建模的运动目标检测方法在权利要求书中公布了:1.基于视觉脑网络背景建模的运动目标检测方法,其特征在于:包括步骤: 一利用视觉脑网络机制,获取初级视皮层的光流信息,其包括: 1利用三维高斯滤波器函数frx,y,t,模拟初级视皮层V1简单细胞感受野内对输入尺度刺激Irx,y,t的滤波运算;Irx,y,t的描述如下: 式中:*表示卷积运算;Irx,y,t表示输入的视频序列,即t时刻空间位置x,y处的刺激,下标r表示时空尺度,r=0,1,2,r=0表示原始输入; 所述滤波运算描述如下: 式中:σv1simple为初级视皮层V1简单细胞的感受野半径;则初级视皮层V1的简单神经元在空间位置x,y、尺度r及时空方向k处的线性响应描述为: 式中:!表示阶乘运算,T=0,1,2,3,Y=0,1,...,3-T,X=3-Y-T,αv1lin为比例因子;单位向量来描述滤波器所对应的时空方向,式中k=1,2,3,...,28; 构建初级视皮层V1简单细胞的输出响应Skr: 上式中,αfilt→rate,r是将无单位的滤波响应值映射到更有意义的放电频率上;αv1semi为半饱和常数,αv1rect为比例因子,σv1norm为高斯半径; 初级视皮层V1神经元的平均放电频率Ckr计算如下: 上式中,αv1comp为比例因子,σv1comp为高斯半径; 2采用IZH神经元模型描述MT层的神经元特性,MT层由CDS细胞与PDS细胞组成,MT层在感受野范围内接收来自初级视皮层V1的脉冲信息,利用MT层细胞的方向选择性获取光流运动信息;从初级视皮层V1复杂细胞到MT层细胞的连接权值设定如下: 上式中,br表示初级视皮层V1简单细胞微分部分,M为部分对应的28×28矩阵;值为乘积可以用一组插值权值表示,其中矩阵第k个元素定义了从第k个V1复杂细胞到CDS细胞的连接强度;只有当两个细胞位于相同的像素位置x,y时,它们才会产生连接;对运动方向θCDS有选择性的CDS细胞xCDS,yCDS与对运动方向θPDS有选择性的PDS细胞xPDS,yPDS的连接权重设计如下: 上式中,Δθ=θPDS-θCDS、Δx=xPDS-xCDS、Δy=yPDS-yCDS,σPDS,pool为高斯邻域半径;αCDS→PDS为缩放因子;如果|Δθ|>π2,所得到的连接权重将会是负值,故连接被传递到一个抑制性中间神经元的群体,调谐的归一化通过将抑制性投射传递到抑制性中间神经元池来实现的: 上式中,σPDS,tuned,dir<45°,σPDS,tuned,loc=2; 图像在x,y像素点的光流运动信息计算为如下: 其中,rθx,y表示在空间位置x,y处的MTPDS神经元对θ运动方向选择性的放电频率,eθ是一个指向θ方向的单位向量; 二获取背景序列并构建背景模型: 利用步骤一获得的光流运动信息,通过如下视觉皮层运动感知模型将图像划分为背景区域和运动目标存在的候选区域; 其中||·||表示欧几里得二范数,Fthrshold为设定的放电阈值,Itx,y为t时刻视频序列中当前帧图像,为在当前帧图像x,y像素点的光流运动信息;当MT层细胞的脉冲频率达到设定的放电阈值Fthrshold时,则认为当前像素点为动态部分Ao,反之则认为是静态背景部分Abg; 将连续的视频帧输入到视觉皮层运动感知模型中,获取N帧不含运动目标的背景图像,对背景区域采用均值法整合,得到完整的初始背景模型B; 三获取二值前景及目标提取: 利用待检测帧与已经构建的背景进行比较,获取二值前景: 表示t时刻待检测视频帧图像在位置x,y处的像素值,Bx,y表示背景模型图像中x,y点的像素值;T则表示阈值,Dtx,y表示前景图像;利用二值前景Dtx,y与当前帧Itx,y进行与运算,提取运动目标。
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