高级搜索

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

基于双支路的人群视频异常检测算法研究

蔡轶珩 刘天浩 刘嘉琦 郭雅君 胡绍斌

蔡轶珩, 刘天浩, 刘嘉琦, 郭雅君, 胡绍斌. 基于双支路的人群视频异常检测算法研究[J]. 电子与信息学报, 2022, 44(7): 2496-2503. doi: 10.11999/JEIT210341
引用本文: 蔡轶珩, 刘天浩, 刘嘉琦, 郭雅君, 胡绍斌. 基于双支路的人群视频异常检测算法研究[J]. 电子与信息学报, 2022, 44(7): 2496-2503. doi: 10.11999/JEIT210341
CAI Yiheng, LIU Tianhao, LIU Jiaqi, GUO Yajun, HU Shaobin. Research on Crowd Video Anomaly Detection Algorithm Based on Dual-branch[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2022, 44(7): 2496-2503. doi: 10.11999/JEIT210341
Citation: CAI Yiheng, LIU Tianhao, LIU Jiaqi, GUO Yajun, HU Shaobin. Research on Crowd Video Anomaly Detection Algorithm Based on Dual-branch[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2022, 44(7): 2496-2503. doi: 10.11999/JEIT210341

基于双支路的人群视频异常检测算法研究

doi: 10.11999/JEIT210341
基金项目: 国家重点研发计划(2017YFC1703302)
详细信息
    作者简介:

    蔡轶珩:女,1974年生,博士,副教授,研究方向为图像与视频信号处理技术

    刘天浩:男,1997年生,硕士生,研究方向为图像处理

    刘嘉琦:男,1996年生,硕士生,研究方向为图像处理

    郭雅君:女,1996年生,硕士生,研究方向为图像处理

    胡绍斌:男,1995年生,硕士生,研究方向为图像处理

    通讯作者:

    蔡轶珩 caiyiheng@bjut.edu.cn

  • 中图分类号: TN911.73; TP391

Research on Crowd Video Anomaly Detection Algorithm Based on Dual-branch

Funds: The National Key Research and Development Program of China(2017YFC1703302)
  • 摘要: 该文对人群异常检测任务进行了研究,针对人群场景视频背景较冗余,易受光线与噪声影响以及实际部署等问题,提出了人群异常多尺度特征记忆网络(CaMsm-net)。为了从多角度判别异常的发生,并将各类信息更好地融合,该网络采用了一种双支路共享单元结构,将原始帧与经背景建模后的帧同时输入网络结构中,分别对两条支路进行预测,采用预测误差进行异常的判定,并且从实际应用角度出发,框架结合了深度可分离卷积、数据扩增等方法,保障了检测的准确性与部署的可行性。在公开的美国明尼苏达大学(UMN)人群数据集与实际监控下的火车站出站口数据集中的实验表明,曲线下面积(AUC)指标分别达到了99.2%与84.1%,平均检测准确率分别为95.9%与81.7%,证明了所提算法能够较好地检测到各类人群异常现象的发生,并具有更广的适用性。
  • 图  1  算法整体流程图

    图  2  高斯混合建模举例

    图  3  双支路共享单元示意图

    图  4  网络详细结构图

    图  5  采用的两种数据扩增方式

    图  6  数据集展示

    图  7  UMN数据集原始帧与预测差值图

    图  8  火车站数据集异常分数展示

    图  9  各数据集ROC曲线图

    表  1  各方法AUC指标比较(%)

    方法名UMN火车站数据集
    SFM[8]96.0
    LSA12]98.0
    Chaotic Invariants[13]99.0
    GF[9]98.9
    本文算法99.284.1
    下载: 导出CSV

    表  2  UMN数据集异常事件检测准确度(%)

    方法名草坪的无规则四散室内同向加速奔跑广场无规则四散总体值
    SRC[16]90.5278.4892.7084.70
    SFM[12]84.4182.3590.8385.09
    EM[16]90.7991.8488.5390.39
    D-CM[3]92.4591.3791.8691.89
    C3D-GRNN80.7085.6077.5081.30
    本文算法97.1095.2097.6095.90
    下载: 导出CSV

    表  3  火车站出站口异常事件检测准确度(%)

    异常种类ACC
    人群大量聚集79.8
    异常走向89.3
    总体值81.7
    下载: 导出CSV

    表  4  双支路共享单元模块消融实验结果(%)

    UMN火车站数据集
    只使用原始帧98.982.7
    使用原始帧与消除背景帧99.284.1
    下载: 导出CSV

    表  5  深度可分离卷积消融实验结果

    AUC(%)参数量(MB)fps
    使用普通卷积84.617323
    使用深度可分离卷积84.111727
    下载: 导出CSV

    表  6  数据扩增消融实验结果(%)

    AUC
    使用原始数据83.2
    使用数据扩增后的数据84.1
    下载: 导出CSV
  • [1] LIU Wen, LUO Weixin, LIAN Dongze, et al. Future frame prediction for anomaly detection-A new baseline[C]. 2018 IEEE/CVF Conference on Computer Vision and Pattern Recognition, Salt Lake City, USA, 2018: 6536–6545.
    [2] LI Yuanyuan, CAI Yiheng, LIU Jiaqi, et al. Spatio-temporal unity networking for video anomaly detection[J]. IEEE Access, 2019, 7: 172425–172432. doi: 10.1109/ACCESS.2019.2954540
    [3] ZHOU Bolei, TANG Xiaoou, ZHANG Hepeng, et al. Measuring crowd collectiveness[J]. IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, 2014, 36(8): 1586–1599. doi: 10.1109/TPAMI.2014.2300484
    [4] DIREKOGLU C, SAH M, and O’CONNOR N E. Abnormal crowd behavior detection using novel optical flow-based features[C]. The 14th IEEE International Conference on Advanced Video and Signal Based Surveillance (AVSS), Lecce, Italia, 2017: 1–6.
    [5] 蒋俊, 张卓君, 高明亮, 等. 一种基于脉线流卷积神经网络的人群异常行为检测算法[J]. 工程科学与技术, 2020, 52(6): 215–222.

    JIANG Jun, ZHANG Zhuojun, GAO Mingliang, et al. An abnormal crowd behavior detection method based on streak flow CNN[J]. Advanced Engineering Sciences, 2020, 52(6): 215–222.
    [6] 王洪雁, 周梦星. 基于光流及轨迹的人群异常行为检测[J]. 吉林大学学报: 工学版, 2020, 50(6): 2229–2237.

    WANG Hongyan and ZHOU Mengxing. Crowd abnormal behavior detection based on optical flow and track[J]. Journal of Jilin University:Engineering and Technology Edition, 2020, 50(6): 2229–2237.
    [7] XIE Shaoci, ZHANG Xiaohong, and CAI Jing. Video crowd detection and abnormal behavior model detection based on machine learning method[J]. Neural Computing and Applications, 2019, 31(1): 175–184.
    [8] MEHRAN R, OYAMA A, and SHAH M. Abnormal crowd behavior detection using social force model[C]. 2009 IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition, Miami, USA, 2009: 935–942.
    [9] 周培培, 丁庆海, 罗海波, 等. 视频监控中的人群异常行为检测与定位[J]. 光学学报, 2018, 38(8): 97–105.

    ZHOU Peipei, DING Qinghai, LUO Haibo, et al. Anomaly detection and location in crowded surveillance videos[J]. Acta Optica Sinica, 2018, 38(8): 97–105.
    [10] CAI Yiheng, LIU Jiaqi, GUO Yajun, et al. Video anomaly detection with multi-scale feature and temporal information fusion[J]. Neurocomputing, 2021, 423: 264–273. doi: 10.1016/j.neucom.2020.10.044
    [11] CONG Yang, YUAN Junsong, and LIU Ji. Abnormal event detection in crowded scenes using sparse representation[J]. Pattern Recognition, 2013, 46(7): 1851–1864. doi: 10.1016/j.patcog.2012.11.021
    [12] WU Shandong, MOORE B E, and SHAH M. Chaotic invariants of Lagrangian particle trajectories for anomaly detection in crowded scenes[C]. Proceedings of 2010 IEEE Computer Society Conference on Computer Vision and Pattern Recognition, San Francisco, USA, 2010: 2054–2060.
    [13] SALIGRAMA V and CHEN Zhu. Video anomaly detection based on local statistical aggregates[C]. Proceedings of 2012 IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition, Providence, USA, 2012: 2112–2119.
    [14] ISOLA P, ZHU Junyan, ZHOU Tinghui, et al. Image-to-image translation with conditional adversarial networks[C]. Proceedings of 2017 IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition, Honolulu, USA, 2017: 1125–1134.
    [15] XIONG Guogang, CHENG Jun, WU Xinyu, et al. An energy model approach to people counting for abnormal crowd behavior detection[J]. Neurocomputing, 2012, 83: 121–135. doi: 10.1016/j.neucom.2011.12.007
    [16] 彭月平, 蒋镕圻, 徐蕾. 基于C3D-GRNN模型的人群异常行为识别算法[J]. 测控技术, 2020, 39(7): 44–50.

    PENG Yueping, JIANG Rongqi, and XU Lei. An algorithm for identifying crowd abnormal behavior based on C3D-GRNN model[J]. Measurement &Control Technology, 2020, 39(7): 44–50.
  • 加载中
图(9) / 表(6)
计量
  • 文章访问数:  651
  • HTML全文浏览量:  377
  • PDF下载量:  124
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2021-04-23
  • 修回日期:  2021-09-15
  • 网络出版日期:  2021-09-29
  • 刊出日期:  2022-07-25

目录

    /

    返回文章
    返回