基于时空切片的球场主颜色提取算法

摘要：球场的主颜色是体育视频语义分析重要的特征。本文提出了一种基于时空切片的球场主颜色提取算法，该算法首先提取视频时空切片，然后将时空切片分成固定长度，最后利用HSI颜色直方图均值获取球场主色值。大实验证明，该算法准确、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.

关键词：视频分析；时空切片；主色提取

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

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）19-0203-02

0 引言

近年来，音频视频等多媒体信息数量增加迅速，这就需要高效的管理工具来实现基于内容和语义的媒体检索、查询和摘要等功能，帮助人们有效地管理这些日益增加的多媒体数据。视频分析特别是体育视频的分析，因其庞大的观众群和巨大的市场潜力而成为多媒体领域研究的热点。

球场主颜色的提取是体育视频镜头分类、对象检测与分割的关键[1]。鉴于它的重要性，很多研究者在这个方面做了大量的工作。文献[2]通过基色空间和亮色空间的阈值，对视频逐帧统计直方图获取球场主色，该算法阈值选取依靠人工，自适应性差。文献[3]使用GMM算法模拟并提取球场主颜色。该算法准确可靠，但在模型更新计算上更为复杂，且对网球、足球等球场在图像帧中比例较大的体育视频有效，而对乒乓球等无效。现实中体育视频数据量庞大、种类繁多，而视频分析实时性要求高，这就要求能够快速有效地提取球场主颜色特征的算法。为此，本文提出一种新的球场主颜色提取算法。该算法基于时空切片技术，有以下优点：①考虑光照等因素的影响，准确性高；②计算复杂度低，不需要处理视频各帧所有的像素点，提取快速；③可以对足球、网球、乒乓球等多种类型体育视频自动提取球场主颜色，适用面更广。

1 时空切片建立

时空切片就是从连续的视频图像序列的同一个位置提取出一行（列）像素组合而成的一幅二维图像[4]。如果将视频看作是一个（x，y，t）的三维图像序列，其中（x，y）为图像维、t为时间维，则视频的时空切片可以看作是由时间维和图像维构成的一幅二维图像。

2 基于切片单元的主颜色计算

2.1 切片单元提取

由于受到亮度的影响，球场主颜色是变化着的，时空切片的主颜色和某时刻球场的实际主颜色有着不容忽视的偏差。为了解决这个问题，这里采用一种切片单元的概念。所谓的切片单元就是视频的时空切片按固定长度分成的切片段。当长度选取合适时，在单个切片单元内，球场的主颜色是近似固定的。所以，某时刻的球场主色等价该时刻对应的切片单元主要颜色，球场主色提取即为对应主色的提取。切片单元与时空切片的关系可以描述如下：

4 结语

本文提出了一种基于时空切片的新的球场主颜色提取算法。算法先提取视频的时空切片，制作切片单元，用切片单元主色等价对应时刻球场的主色，最后在HSI颜色空间计算主颜色值。算法充分考虑亮度因素的影响，具有准确性高、计算复杂度低的优点。而且它不仅可以应用于足球、网球等大场地球场的主色提取，对乒乓球等小场地也有效，应用面广。

参考文献：

[1]网球视频发球事件检测的研究[D].内蒙古：内蒙古师范大学计算机学院，2014.

[2]张玉珍，王建宇，戴跃伟.基于自适应双阈值和主色率的足球视频镜头的分割[J].南京理工大学学报（自然科学版），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.基于时空切片的球拍类体育视频比赛镜头抽取[J].计算机工程与应用，2010，46（36）：246-248.

[5]董敏.网球比賽视频分析的若干技术研究[D].南京：南京理工大学，2008.