CN111753790B - 一种基于随机森林算法的视频分类方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及视频分类技术领域,尤其涉及一种基于随机森林算法的视频分类方法,包括:S1、获取待分类视频数据,并根据视频内容特征将视频划分成若干子片段;S2、抽取每个子片段的典型帧图像进行标记,赋予标签名,形成标签集合;S3、将标记好的图像作为数据集,运用随机森林算法训练视频分类模型;S4、将待分类视频输入模型,模型抽取视频帧图像,判断帧图像属于哪个标签集合下的标签名;S5、统计判断情况,给出当前视频类别的最终判断结果。本发明为了实现对视频的“整体”划分,在数据处理和标注阶段,按照视频特征将视频过程进行拆分,最大可能的保留视频的逻辑信息,通过关注视频的过程和场景变换,提高了视频分类准确性。
Description
技术领域
本发明涉及视频分类技术领域,尤其涉及一种基于随机森林算法的视频分类方法。
背景技术
随着第五代移动通信(5G)时代的来临,越来越多的视频资源在网络平台上充斥。抖音、火山、快手等短视频类APP的使用越来越广泛,面对庞大的视频数据,智能化的视频分类技术对网络环境净化、网络安全监控、大数据收集都有着重要意义;在某些专业领域,如医学影像、气象测绘、安保监控也具备很好的应用前景。
随着深度学习技术的发展,以深度学习为基础的具体应用方向层出不穷。在视频技术领域,常见的视频分类的手段是将视频降频抽帧后作为图像集来处理,但是这会丢失视频过程中的逻辑信息,某一帧或者某几帧的图像状态是不足以描述整个视频的内容的,以《一种基于优化视频关键帧提取的短视频分类方法》(CN111079864A)为例,此专利收集视频中的密集帧,通过各图像帧的信息量为评价该帧是否为关键帧的方式进行分类,但是该方法存在一定问题,即:以信息量来决定视频的分类。比如,在体育赛事中,投掷标枪等运动视频,信息量包含最多的图像其实是助跑阶段,人的腿部快速运动变换,而投掷动作只是一个瞬间,因此采用此方法进行这类视频的分类工作,很可能会分到“跑步”类,而不是“投掷”类。由此可见,找到一种能将视频作为“整体”进行分类的方法,关注视频的过程和场景变换,是提高视频分类准确性的重要手段。为此,我们提出一种基于随机森林算法的视频分类方法。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题,本发明提出了一种基于随机森林算法的视频分类方法,具有最大可能的保留视频的逻辑信息,通过关注视频的过程和场景变换,提高视频分类准确性的特点,解决了传统的视频分类的手段是将视频降频抽帧后作为图像集来处理,会丢失视频过程中的逻辑信息,导致分类不准确的问题。
本发明提供如下技术方案:一种基于随机森林算法的视频分类方法,包括如下步骤:
S1、获取待分类视频数据,并根据视频内容特征将视频划分成若干子片段;
S2、抽取每个子片段的典型帧图像进行标记,赋予标签名,形成不同类别视频对应的标签集合;
S3、将标记好的图像作为数据集,运用随机森林算法训练视频分类模型;
S4、将待分类视频输入模型,模型抽取视频帧图像,判断帧图像属于哪个标签集合下的标签名;
S5、统计各标签集合下标签名的判断情况,给出当前视频类别的最终判断结果。
优选的,所述步骤S1中首先根据需求将待分类视频分为J个类别,每个类别代表一类视频,然后根据每类视频的内容特征,将其切分为Kj个子片段,每类视频的子片段数可以不同,每个子片段用一个标签名代表。
优选的,所述步骤S1中的分类对象为医学内窥镜影像时,根据内窥镜视频内容分为胃镜、肠镜、鼻镜、小肠镜共4个类别。
优选的,所述步骤S1中收集胃部的胃镜视频时,根据胃镜的视频内容,划分为口咽部片段、食管片段、贲门片段、胃体片段、球部片段和降部片段共6个片段,分别用“口咽部”、“食管”、“贲门”、“胃体”、“球部”和“降部”的标签名来代表。
优选的,所述步骤S1中收集肠道的肠镜视频时,根据肠镜的视频内容,划分为肛门片段、肛管片段、乙状结肠片段、降结肠片段、左曲片段、横结肠片段、右曲片段、升结肠片段和回盲部片段共9个片段,分别用“肛门”、“肛管”、“乙状结肠”、“降结肠”、“左曲”、“横结肠”、“右曲”、“升结肠”和“回盲部”的标签名来代表。
优选的,所述步骤S2中典型帧要求画面清晰,且不包含其他子片段信息。
优选的,所述步骤S2的具体步骤如下:
S21、将各段视频解析为图片;
S22、剔除模糊无效和部位特征不明显的图片;
S23、将每段子视频下抽取的图片附上标签名。
优选的,所述步骤S3的具体过程如下:
S31、训练前将图像数据集通过基于颜色和纹理特征的图像增强技术处理,增强数据集中的图像特征;
S32、采用bootstrap方法有放回地随机抽取M个新的自助样本集,并根据所述自助样本集构建M棵分类回归树,每棵回归树根据所收到样本集进行训练,训练实质为:将典型帧图像和标签名进行关联,形成典型帧图像和标签名的映射关系。
优选的,所述步骤S4中的判断过程如下:
S41、将待分类视频输入模型,模型抽取视频连续帧图像,抽取标准为每秒5帧,输入模型进行分类;
S42、树的投票,步骤S32中所得的M棵分类回归树,根据自己训练得到的映射函数分别对输入的图片进行映射,得到该树对当前图片类别的判断结果;
S43、统计M棵分类回归树的“投票”结果,判断当前图片属于步骤S2中的哪一个标签名。
优选的,所述步骤S5中判断过程分为以下两步:
S51、统计J个视频类别中,识别标签名最多的Ai类视频,公式如下:
Ai=max(A1,A2……AJ);
S52、计算识别的Ai类视频下的标签名数(Ai)s和Ai类视频标签名总数(Ai)k之比,当比例超过九分之五,则判断该视频为Ai类视频,公式如下:
本发明提供了一种基于随机森林算法的视频分类方法,为了实现对视频的“整体”划分,在数据处理和标注阶段,按照视频特征将视频过程进行拆分,最大可能的保留视频的逻辑信息,通过关注视频的过程和场景变换,提高视频分类准确性,且采用随机森林算法核心优势在于,利用多个回归树对样本进行训练、分类并预测,降低了决策树之间的相关性。理论上能有效降低传统深度学习算法中的过拟合现象的发生。解决了传统的视频分类的手段是将视频降频抽帧后作为图像集来处理,会丢失视频过程中的逻辑信息,导致分类不准确的问题。
附图说明
图1为本发明的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
请参阅图1,本发明提供一种技术方案:一种基于随机森林算法的视频分类方法,包括如下步骤:
S1、获取待分类视频数据,并根据视频内容特征将视频划分成若干子片段;
S2、抽取每个子片段的典型帧图像进行标记,赋予标签名,形成不同类别视频对应的标签集合;
S3、将标记好的图像作为数据集,运用随机森林算法训练视频分类模型;
S4、将待分类视频输入模型,模型抽取视频帧图像,判断帧图像属于哪个标签集合下的标签名;
S5、统计各标签集合下标签名的判断情况,给出当前视频类别的最终判断结果。
实施例一
S1、获取待分类视频数据,并根据需求将待分类视频分为J个类别,每个类别代表一类视频,然后根据每类视频的内容特征,将其切分为Kj个子片段,每类视频的子片段数可以不同,每个子片段用一个标签名代表。
当分类对象为医学内窥镜影像时,根据内窥镜视频内容分为胃镜、肠镜、鼻镜、小肠镜共4个类别。收集胃部的胃镜视频时,根据胃镜的视频内容,划分为口咽部片段、食管片段、贲门片段、胃体片段、球部片段和降部片段共6个片段,分别用“口咽部”、“食管”、“贲门”、“胃体”、“球部”和“降部”的标签名来代表。部位的具体切分直接关系到最终分类的准确性,所以应由专业内镜医师完成。
收集肠道的肠镜视频时,根据肠镜的视频内容,划分为肛门片段、肛管片段、乙状结肠片段、降结肠片段、左曲片段、横结肠片段、右曲片段、升结肠片段和回盲部片段共9个片段,分别用“肛门”、“肛管”、“乙状结肠”、“降结肠”、“左曲”、“横结肠”、“右曲”、“升结肠”和“回盲部”的标签名来代表。
S2、抽取每个子片段的典型帧图像进行标记,赋予标签名,形成不同类别视频对应的标签集合;
S3、将标记好的图像作为数据集,运用随机森林算法训练视频分类模型;
S4、将待分类视频输入模型,模型抽取视频帧图像,判断帧图像属于哪个标签集合下的标签名;
S5、统计各标签集合下标签名的判断情况,给出当前视频类别的最终判断结果。
实施例二
相比实施例一的区别技术如下:
步骤S2抽取每个子片段的典型帧图像进行标记,典型帧要求画面清晰,且不包含其他子片段信息。标记后赋予标签名,形成不同类别视频对应的标签集合,具体步骤如下:
S21、将各段视频解析为图片(每秒钟30帧或者24帧,具体帧数和视频制式有关,不影响数据的有效性);
S22、剔除模糊无效和部位特征不明显的图片;
S23、将每段子视频下抽取的图片附上标签名,如:食管视频中的抽取的图片即标记为食管,依次类推,最后形成胃部的标签集合,该集合包含胃部的各子部位标签名。
实施例三
相比实施例二的区别技术如下:
步骤S3基于随机森林算法,训练视频分类模型,训练又分为下述子步骤:
S31、训练前将图像数据集通过基于颜色和纹理特征的图像增强技术处理,增强数据集中的图像特征;
具体增强方式包括:
1、颜色增强:利用图像亮度,饱和度,对比度变化来增加数据量;
2、主成分分析:按照RGB三个颜色通道计算均值和标准差,然后在整个训练集上计算协方差矩阵,进行特征分解,得到特征向量和特征值;
3、高斯噪声,模糊处理:对图像随机加入噪声数据消除高频特征。
步骤S32,使用随机森林算法训练消化内镜检查类型识别模型。
具体的算法大致流程如下所示:
1、从所述根据学习集数据中选取样本集,假设选取的样本集中包含有X个样例,通过有放回抽样的方式抽取M个样例,得到M个回归树,每个回归树拥有自己的训练样例集,且各训练集中存在交叉;
2、每棵回归树根据所收到样本集进行训练,训练实质为,将样本图片和样本图片本身的标签进行关联,形成样本图片和样本标签的映射函数。
实施例四
相比实施例三的区别技术如下:
步骤S4中获取连续的内窥镜影像,传递给S3中训练好的模型进行运算,可以描述为以下过程:
S41、将待分类视频输入模型,模型抽取视频连续帧图像,抽取标准为每秒5帧,输入模型进行分类;
S42、树的投票,步骤S32中所得的M棵分类回归树,根据自己训练得到的映射函数分别对输入的图片进行映射,得到该树对当前图片类别的判断结果;
S43、统计M棵分类回归树的“投票”结果,判断当前图片属于步骤S2中的哪一个标签名。
实施例五
相比实施例四的区别技术如下:
步骤S5中判断过程分为以下两步:
S51、统计J个视频类别中,识别标签名最多的Ai类视频,公式如下:
Ai=max(A1,A2……AJ);
S52、计算识别的Ai类视频下的标签名数(Ai)s和Ai类视频标签名总数(Ai)k之比,当比例超过九分之五,则判断该视频为Ai类视频,公式如下:
如果视频中识别的胃镜下的标签名最多,且识别的标签名包含“胃体”、“口咽部”、“球部”等3种标签名,和胃镜视频的标签总数5之比超过九分之五,则最终判断当前视频为胃镜视频。
本发明提出了一种全新的视频分类方法,为了实现对视频的“整体”划分,在数据处理和标注阶段,按照视频特征将视频过程进行拆分,最大可能的保留视频的逻辑信息。还是以投掷标枪等运动视频为例,事先将视频内容分解为:“助跑”、“投掷”、“投掷物飞行”、“投掷物落地”等系列片段,对于待分类视频必须要具备上述全部或多个片段的视频数据,才会被分类为投掷类视频,如果只有单一的“助跑”片段则会划分到跑步类视频。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种基于随机森林算法的视频分类方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1、获取待分类视频数据,并根据视频内容特征将视频划分成若干子片段;
首先根据需求将待分类视频分为J个类别,每个类别代表一类视频,然后根据每类视频的内容特征,将其切分为Kj个子片段,每类视频的子片段数不同,每个子片段用一个标签名代表,其中,j的范围为1-J之间;
分类对象为医学内窥镜影像时,根据内窥镜视频内容分为胃镜、肠镜、鼻镜、小肠镜共4个类别;
收集胃部的胃镜视频时,根据胃镜的视频内容,划分为口咽部片段、食管片段、贲门片段、胃体片段、球部片段和降部片段共6个片段,分别用“口咽部”、“食管”、“贲门”、“胃体”、“球部”和“降部”的标签名来代表;
收集肠道的肠镜视频时,根据肠镜的视频内容,划分为肛门片段、肛管片段、乙状结肠片段、降结肠片段、左曲片段、横结肠片段、右曲片段、升结肠片段和回盲部片段共9个片段,分别用“肛门”、“肛管”、“乙状结肠”、“降结肠”、“左曲”、“横结肠”、“右曲”、“升结肠”和“回盲部”的标签名来代表;
S2、抽取每个子片段的典型帧图像进行标记,赋予标签名,形成不同类别视频对应的标签集合;
S3、将标记好的图像作为数据集,运用随机森林算法训练视频分类模型;
S4、将待分类视频输入模型,模型抽取视频帧图像,判断帧图像属于哪个标签集合下的标签名;
S5、统计各标签集合下标签名的判断情况,给出当前视频类别的最终判断结果。
2.根据权利要求1所述的一种基于随机森林算法的视频分类方法,其特征在于:所述步骤S2中典型帧要求画面清晰,且不包含其他子片段信息。
3.根据权利要求1所述的一种基于随机森林算法的视频分类方法,其特征在于:所述步骤S2的具体步骤如下:
S21、将各段视频解析为图片;
S22、剔除模糊无效和部位特征不明显的图片;
S23、将每段子视频下抽取的图片附上标签名。
4.根据权利要求1所述的一种基于随机森林算法的视频分类方法,其特征在于:所述步骤S3的具体过程如下:
S31、训练前将图像数据集通过基于颜色和纹理特征的图像增强技术处理,增强数据集中的图像特征;
S32、采用bootstrap方法有放回地随机抽取M个新的自助样本集,并根据所述自助样本集构建M棵分类回归树,每棵回归树根据所收到样本集进行训练,训练实质为:将典型帧图像和标签名进行关联,形成典型帧图像和标签名的映射关系。
5.根据权利要求4所述的一种基于随机森林算法的视频分类方法,其特征在于:所述步骤S4中的判断过程如下:
S41、将待分类视频输入模型,模型抽取视频连续帧图像,抽取标准为每秒5帧,输入模型进行分类;
S42、树的投票,步骤S32中所得的M棵分类回归树,根据自己训练得到的映射函数分别对输入的图片进行映射,得到该树对当前图片类别的判断结果;
S43、统计M棵分类回归树的“投票”结果,判断当前图片属于步骤S2中的哪一个标签名。
6.根据权利要求1所述的一种基于随机森林算法的视频分类方法,其特征在于:所述步骤S5中判断过程分为以下两步:
S51、统计J个视频类别中,识别标签名最多的Ai类视频,公式如下:
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