基于HMM监控视频的异常事件检测

针对智能监控系统中的行为分析与识别,将隐马尔可夫模型（Hidden Markov model,HMM）应用到智能视频监控系统的异常事件检测中。首先应用背景差法将运动目标提取出来。其次将运动目标的形状、颜色和帧间变化度等特征编码,生成特征向量。训 练时将特征向量送入HMM训练得到隐马尔可夫模型需要的参数[WTHX]A和B[WTBZ],检测时将特征向量送入HMM检测系统检测是否有异常事件发生。最后的实验结果表明,该方法能快速有效地检测监控视频中的异常事件的发生。     

基于ICA特征的运动阴影检测算法

为防止运动阴影在视频图像序列中被错误地检测为目标,必须提高阴影检测算法的准确性和普适性。为此,从独立分量分析(ICA)的原理及其特性出发,提出一种基于空间变换技术的运动阴影检测算法。该算法通过对视频序列建立高斯混合背景模型产生自适应背景,利用ICA技术对其进行空间变换提取特征,再通过背景与当前帧图像对应像素点在特征空间的位置特征来分类运动阴影与前景目标。实验结果表明该方法能够较好地抑制噪声,减少光照变化的影响,准确地检测出阴影。     

一种改进的基于ICA特征子空间的目标识别方法

介绍了独立分量分析（ICA）的基本原理和算法,并提出了基于独立分量分析的特征子空间的目标识别方法。该方法首先利用快速独立分量分析（FastICA）算法对训练集目标图像进行ICA分解,据此建立特征子空间,然后根据待识别图像在特征子空间的投影系数进行判别。本文的改进在于根据类内类间距离比值最小化准则进行最有利于分类的特征的优化选择。实验结果显示,和传统方法相比,改进的方法能有效提高识别的准确率和效率。     

基于拉普拉斯脸和隐马尔可夫的视频人脸识别

提出了一种基于拉普拉斯脸和隐马尔可夫模型的视频人脸识别方法。在训练过程中，采用拉普拉斯脸方法将每一视频序列中的人脸图像映射到拉普拉斯空间，将降维后的特征作为观测值，通过隐马尔可夫模型得到每一训练视频的统计特性和时间动态特性。在识别过程中，用每一个训练视频的隐马尔可夫模型来分析测试视频的时间动态特性，计算出每一训练模型产生该序列的概率，概率最大值所对应的模型就是待识别序列所属的类别。实验结果表明，该方法能够很好地进行视频人脸识别。     

一种捆绑子空间分布隐马尔可夫模型的训练方法

提出一种捆绑子空间分布隐马尔可夫模型的训练方法。该方法利用多变量相关系数将语音信号的特征向量进行子空间划分;利用k均值算法捆绑特征向量子空间的高斯分布,得到子空间高斯分布的原型,减少模型的参数。通过实验,用该方法训练的捆绑子空间隐马尔可夫模型,不仅提高了识别器的精确度和识别速度,而且节省了存储空间。     

改进Hu矩的ATM机异常行为识别研究

提出一种基于改进Hu矩和隐马尔可夫模型相结合的ATM机异常行为识别方法。对ATM机前用户存(取)款行为的视频序列用改进Hu变换提取运动目标的行为特征,采用Baum-Welch算法对用户的正常行为进行训练,并建立隐马尔可夫模型;最后通过模型输出测试样本序列的概率来识别异常行为。采用Matlab对ATM机用户运动行为的模拟视频进行实验仿真,结果表明:该方法对ATM机前的用户行为具有较高的识别率。     

基于特征模型的非结构化道路跟踪算法研究

鉴于室外自主移动机器人视觉导航的应用需求,提出一种提高非结构化道路跟踪准确性和鲁棒性的算法。首先,利用局部二值模式LBP的纹理特征和颜色特征建立道路区域的H-S-LBP特征模型,利用特征模型对视频序列图像进行反向投影,将图像分割为道路区域和背景区域。同时,采用卡尔曼滤波器更新道路特征模型。通过反向投影与特征模型更新的交替完成,实现非结构化道路跟踪。实际应用表明,提出的算法能够准确跟踪视频图像中道路区域,对复杂多变的室外环境适应性较强,道路边缘处区分度较高,满足实时性要求。     

基于隐马尔可夫模型的视频异常场景检测

视频技术的广泛应用带来海量的视频数据,仅依靠人力对监控视频中的异常进行检测是不太可能的。异常行为的自动化检测在公共安全等领域的地位极其重要。提出一种综合考虑目标特性和时空上下文的异常检测方法,该方法利用光流纹理图描述移动物体的刚性特征,建立基于隐马尔可夫模型HMM的时间上下文异常检测模型。在此基础上,提取异常目标的Radon特征,以支持向量机SVM的异常预分类结果为基础,通过HMM建立异常场景的空间上下文分类模型。该模型在公共数据集UCSD PED2上进行了实验验证,结果表明,本算法不仅在异常检测方面优于已有算法,而且还能给出异常分类。     

基于改进隐马尔可夫模型的系统调用异常检测

针对隐马尔可夫模型计算开销过高的问题,提出了一种新的基于隐马尔可夫模型(Hidden Markov model,HMM)的异常检测方法,利用系统调用执行迹具有的局部规律性,用改进的HMM(Improved HMM,IHMM)学习算法来构建程序正常行为模型.在检测时,首先对待测系统调用数据用滑动窗口划分,并通过正常行为模型来判定异常,根据异常短序列占所有短序列的百分比来判断该进程是否行为异常.实验结果显示该方法训练耗时仅为传统方法的1%.当阈值在一个较大范围内变化时,模型的检测性能始终保持稳定.表明本文方法通过避免对大量相同短序列的重复计算,显著减少了训练时间和计算开销,在实际应用中具有良好的可操作性.     

基于 HMM的分布式拒绝服务攻击检测方法

在分布式拒绝服务（DDoS）攻击时，网络中数据包的统计特征会显示出异常．检测这种异常是一项重要的任务．一些检测方法基于数据包速率的假设，然而这种假设在一些情况下是不合理的．另一些方法基于IP地址和数据报长度的统计特征，但这些方法在IP地址欺骗攻击时检测率急剧下降．提出了一种基于隐马尔可夫模型（HMM）的DDoS异常检测方法．该方法集成了4种不同的检测模型以对付不同类型的攻击．通过从数据包中提取TCP标志位，UDP端口和ICMP类型及代码等属性信息建立相应的TCP，UDP和ICMP的隐马尔可夫模型，用于描述正常情况下网络数据包序列的统计特征．然后用它来检测网络数据包序列，判断是否有DDoS攻击．实验结果显示该方法与其他同类方法相比通用性更好、检测率更高．     

Robust classification of face and head gestures in video

Automatic analysis of head gestures and facial expressions is a challenging research area and it has significant applications in human-computer interfaces. We develop a face and head gesture detector in video streams. The detector is based on face landmark paradigm in that appearance and configuration information of landmarks are used. First we detect and track accurately facial landmarks using adaptive templates, Kalman predictor and subspace regularization. Then the trajectories (time series) of facial landmark positions during the course of the head gesture or facial expression are converted in various discriminative features. Features can be landmark coordinate time series, facial geometric features or patches on expressive regions of the face. We use comparatively, two feature sequence classifiers, that is, Hidden Markov Models (HMM) and Hidden Conditional Random Fields (HCRF), and various feature subspace classifiers, that is, ICA (Independent Component Analysis) and NMF (Non-negative Matrix Factorization) on the spatiotemporal data. We achieve 87.3% correct gesture classification on a seven-gesture test database, and the performance reaches 98.2% correct detection under a fusion scheme. Promising and competitive results are also achieved on classification of naturally occurring gesture clips of LIlir TwoTalk Corpus.     

Ice hockey shooting event modeling with mixture hidden Markov model

In this paper we present a new event analysis framework based on mixture hidden Markov model (HMM) for ice hockey videos. Hockey is a competitive sport and hockey videos are hard to analyze because of the homogeneity of its frame features. However, the temporal dynamics of hockey videos is highly structured. Using the mixture representation of local observations and Markov chain property of hockey event structure, we successfully model the hockey event as a mixture HMM. Based on the mixture HMM, the hockey event could be classified with high accuracy. Two types of mixture HMMs, Gaussian mixture and independent component analysis (ICA) mixture, are compared for the hockey video event classification. The results confirm our analysis that the mixture HMM is a suitable model to deal with videos with intensive activities. The new mixture HMM hockey event model could be a very useful tool for hockey game analysis.     

一种新的多人脸检测方法研究

自动人脸检测是人脸识别系统的一个重要部分,本文提出了一种新的基于独立成分分析（ICA）和多项式神经网络（PNN）相结合的人脸检测方法,该方法首先在训练样本中使用ICA分离出代表人脸和非人脸特征子空间的独立影像基,把训练图像映射到该子空间降维后作为PNN网络的输入训练网络;对测试图像采用移动多尺度窗口提取图像模式,采用ICA降维后输入PNN网络,进而分类检测出人脸和非人脸。算法通过CMU-MIT的复杂背景人脸库中的多人脸图像进行实验,得到很高的检测率和较低的误检率.     

多特征综合的视频拷贝检测

基于内容的视频拷贝检测是多媒体领域的一个研究热点.由于拷贝变换的多样性和综合性,单一特征难以获得很好的检测效果.提出一种多特征综合的方法来提高视频拷贝检测的效果.除了使用传统的局部和全局视觉特征外,还使用非正交二值子空间(NBS)方法来表示视频内容,并在其基础上使用归一化互相关(NCC)来提高拷贝视频内容相似度计算的效果.在此基础上,还采用多种措施对拷贝视频的判定结果进行精化.实验结果表明,该套方案对多种拷贝变换具有很强的鲁棒性,并且能够得到很好的检测精度.     

ICA-based neighborhood preserving analysis for face recognition

We present a new dimensionality reduction method for face recognition, which is called independent component based neighborhood preserving analysis (IC-NPA). In this paper, NPA is firstly proposed which can keep the strong discriminating power of LDA while preserving the intrinsic geometry of the in-class data samples. As NPA depends on the second-order statistical structure between pixels in the face images, it cannot find the important information contained in the high-order relationships among the image pixels. Therefore, we propose IC-NPA method which combines ICA and NPA. In this method, NPA is performed on the reduced ICA subspace which is constructed by the statistically independent components of face images. IC-NPA can fully consider the statistical property of the input feature. Furthermore, it can find an embedding that preserves local information. In this way, IC-NPA shows more discriminating power than the traditional subspace methods when dealing with the variations resulting from changes in lighting, facial expression, and pose. The feasibility of the proposed method has been successfully tested on both frontal and pose-angled face recognition, using two data sets from the FERET database and the CAS-PEAL database, respectively. The experiment results indicate that the IC-NPA shows better performance than the popular method, such as the Eigenface method, the ICA method, the LDA-based method and the Laplacianface method.     

基于核独立成分分析的人脸识别研究

在人脸识别中提出一种基于非线性子空间的核独立成分分析(KICA)方法。在简单介绍了ICA方法的基础上,对KICA方法的基本原理和算法作了较为详细的描述。为了验证基于KICA和ICA的人脸识别方法的识别效果,进行了对比实验和分析。实验和分析结果表明,在人脸识别中,基于KICA的方法优于基于ICA的方法。     

基于PCA及ICA的双空间特征提取算法

任何一种单子空间特征提取算法都不能在任何情况下优于其他子空间算法,但是采用双子空间却可以克服单子空间的局限性。为了提高分类结果的正确率,提出了一种基于PCA及ICA的双空间特征提取算法,该算法采用ICA作为PCA的补空间进行特征提取,其目的是将在PCA子空间中难以识别的样本,再次投影到ICA子空间中进行识别。该算法可分为以下两个步骤:首先进行预分类,即在一个子空间内同时使用两种分类器对测试样本进行分类,若某个测试样本被两种分类器划分到不同的类,则将该测试样本加入到新测试样本集中;然后将新测试样本集中的测试样本再次投影到另一个子空间中进行分类识别;最后,将识别结果与预分类结果一起进行正确率测试。在ORL及FERET人脸库上的实验结果表明,该算法的模式识别率明显优于传统的特征提取算法。     

基于ICA/SVM的混合学习方法及在人脸检测中的应用

从基于样本学习的方法框架出发,该文提出了一种基于独立元分析和支持向量机的混合的学习方案,并用于人脸检测中。该方法通过独立元分析方法进行特征提取,然后采用SVM进行分类。该文做了大量的实验,以确定如独立元个数等参数问题对该分类器的影响,并与单独的支持矢量机方法、其它的人脸检测方法进行了比较分析。实验结果表明,该文的方法具有较好的检测效果,是一种很有效的方法。