利用图语法的地理视频流智能解析

摘要

视频GIS是当前地理信息科学的研究热点之一。传感器和计算机视觉技术的快速发展，以及多样终端、异构网络和海量数据的涌现，为视频GIS带来了新的机遇和挑战。如何实现地理视频解析过程的自动化和智能化，以适配复杂的应用环境，是视频GIS亟待解决的问题。目前，视频解析常用的数据驱动方法能够改善基于模型的方法难以解决的多事例、多样性和多模态等问题，并能有效挖掘信息、学习知识。但是，其提取的特征仅局限于底层特征，难以反映高层语义，地理视频解析中存在的“语义鸿沟”仍待解决。同时，视频运动要素的行为通常与地理环境密切相关，考虑空间约束可增强其行为理解的准确性。
　　 为此，本文基于视频运动要素完备性定义，采用数值化方法描述地理空间中视频运动要素的相互作用关系。构建以随机图动态分析模型和演化规则为基础，以地理视频内容的结构化描述为核心，以实现地理视频流解析的自动化、智能化为目标的方法体系。具体工作主要包括:
　　 (1)综合分析地理视频解析所涉及的地理视频编码、视频智能解析和基于边的随机图三个关键技术，讨论地理空间认知并给出地理视频空间认知地图。
　　 (2)准确定义视频运动要素相关概念，引入单向时间维划分广义、狭义地理空间距离。在此基础上，分析视频运动要素相互作用关系的动态特性及其数值计算方法。基于上下文相关随机图语法，建立稀疏随机图动态分析模型，详细描述融合时空语义信息的随机图动态演化过程。
　　 (3)引入地理空间约束进行视频场景区域分割，给出基于单帧的视频运动要素空间关系定性表示方法。描述视频运动要素空间关系的连续变化过程，利用随机图演化规则，建立可全局观察和分析的随机图动态演化模型。详细分析可结构化表达地理视频内容变化过程的SRG地理视频特征文件，并给出地理视频内容可视化解析模型。
　　 (4)以视频监控数据集为例，对本文提出的思路进行实例验证，初步实现地理视频智能解析。
　　 实践结果表明，本文提出的方法能动态、直观地描述地理视频流中运动要素的空间关系，为地理视频场景的语义描述与智能解析提供一种新的思路。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景和意义

1．2 研究现状分析

1．3 论文内容和创新点

1．4 论文组织结构

第二章 地理视频解析研究综述

2．1 地理空间认知

2．2 地理视频编码

2．3 视频智能解析

2．4 基于边的随机图

2．5 本章小结

第三章 视频运动要素和随机图语法

3．1 视频运动要素

3．1．1 相关概念

3．1．2 空间关系和地理空间距离

3．1．3 行为和相互作用关系

3．2 随机图

3．2．1 随机图语法

3．2．2 随机图演化过程

3．2．3 随机子图

3．3 本章小结

第四章 基于图语法的地理视频解析

4．1 地理视频的解析与表达

4．2 基于单帧的视频运动要素空间关系定性分析

4．2．1 方向关系

4．2．2 拓扑关系

4．3 连续的视频运动要素空间关系变化过程分析

4．3．1 基于随机图的空间关系变化表达

4．3．2 稀疏随机图演化

4．4 地理视频特征文件结构分析

4．4．1 地理视频可视化解析

4．4．1 地理视频特征文件结构

4．5 本章小结

第五章 地理视频智能解析实例验证

5．1 实验设计和实现

5．1．1 实验框架

5．1．2 实验数据

5．1．3 实验模块

5．2 验证空间关系和相互作用关系

5．2．1 空间距离和地理边界

5．2．2 相互作用关系

5．3 验证地理视频流解析

5．3．1 稀疏随机图演化

5．3．2 地理视频特征文件

5．4 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 工作总结

6．2 创新点

6．3 未来工作展望

致谢

攻硕期间从事的科研工作及取得的研究成果

参考文献