骨架引导时空行为-场景对齐网络的视频异常检测
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山西省科技成果转化引导专项(202304021301020); 山西省产教融合研究生联合培养示范基地项目(2022JD11); 吕梁市引进高层次科技人才重点研发项目(2022RC08)


Skeleton-guided Spatio-temporal Behavior-scene Alignment Network for Video Anomaly Detection
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    摘要:

    针对复杂场景下视频异常检测中时空动态建模不充分与场景语义适配性不足的问题, 提出骨架引导的时空行为-场景对齐网络(spatio-temporal behavior-scene alignment network, ST-BSAN). 该模型通过双核心模块协同优化实现鲁棒检测: 动态时空注意力模块(dynamic spatio-temporal attention module, DSTAM)集成空间与时间自注意力, 突破传统固定图结构与局部时序建模限制, 自适应捕捉关节动态关联与长程时序突变; 行为-场景对齐模块(behavior-scene alignment module, BSAM)构建动态记忆库, 通过余弦相似度度量行为-场景语义一致性, 抑制跨场景误检. 同时引入扩散概率模型生成多样化正常行为假设, 以DSTAM输出特征为条件约束生成过程, 解决单峰预测对正常行为多样性覆盖不足的问题. 在HR-STC和UBnormal数据集上的实验显示, ST-BSAN的帧级AUC分别达79.9%和70.1%, 较基线方法提升2.3%和1.8%. 消融实验验证了DSTAM与BSAM的协同效应.

    Abstract:

    To address insufficient spatio-temporal dynamic modeling and inadequate scene semantic adaptability in video anomaly detection under complex scenarios, this study proposes a skeleton-guided spatio-temporal behavior-scene alignment network (ST-BSAN). Robust anomaly detection is achieved through the collaborative optimization of two core modules. The dynamic spatio-temporal attention module (DSTAM) integrates spatial self-attention and temporal self-attention, overcoming the limitations of traditional fixed graph structures and local temporal modeling, and adaptively capturing dynamic joint correlations as well as long-range temporal variations. The behavior-scene alignment module (BSAM) constructs a dynamic memory bank, measures behavior-scene semantic alignment via cosine similarity, and suppresses false detections across different scenes. In addition, a diffusion probabilistic model is introduced to generate diversified normal behavior hypotheses. The generation process is conditioned on features extracted by DSTAM, thereby addressing the limitation of unimodal prediction in covering the diversity of normal behaviors. Experiments on the HR-STC and UBnormal datasets show that ST-BSAN achieves frame-level AUCs of 79.9% and 70.1% respectively, outperforming baseline methods by 2.3% and 1.8%. Ablation studies further verify the synergistic effect of DSTAM and BSAM.

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引用本文

张英俊,陈志豪,谢斌红,张睿.骨架引导时空行为-场景对齐网络的视频异常检测.计算机系统应用,,():1-12

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  • 收稿日期:2025-08-26
  • 最后修改日期:2025-09-24
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  • 在线发布日期: 2026-03-09
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