基于時(shí)空關(guān)鍵點(diǎn)的人體動(dòng)作識(shí)別.pdf

1、利用計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)識(shí)別并理解人體的動(dòng)作和行為是一個(gè)在人機(jī)交互和視頻監(jiān)控領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用前景的研究課題。利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行人體動(dòng)作識(shí)別不僅可以大大減輕傳統(tǒng)人工識(shí)別的工作量，而且隨著計(jì)算機(jī)識(shí)別效率和精確度的提升所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)和社會(huì)效應(yīng)也將日益增加。目前，計(jì)算機(jī)人體動(dòng)作識(shí)別技術(shù)可應(yīng)用的場(chǎng)合有：視頻分類、監(jiān)控視頻分析、體育視頻處理以及智能家居開(kāi)發(fā)等等。
　　 關(guān)于計(jì)算機(jī)人體動(dòng)作識(shí)別的研究在國(guó)內(nèi)外已經(jīng)開(kāi)展多年，目前主要的研究方法大致可以分為

2、以下幾個(gè)方面：基于目標(biāo)跟蹤的方法、基于光流的方法、基于形狀模板匹配的方法和基于時(shí)空關(guān)鍵點(diǎn)分析的方法?；谀繕?biāo)跟蹤和形狀模板匹配的方法在提取人體動(dòng)作的全局特征之前首先要得到人體的輪廓或者人體動(dòng)作的形狀模板，而輪廓提取過(guò)程和人體動(dòng)作形狀模板構(gòu)造過(guò)程容易受到噪聲和背景變化的干擾，系統(tǒng)魯棒性相對(duì)較差。基于光流的方法利用像素間的光流信息進(jìn)行人體動(dòng)作識(shí)別，但這類方法容易受到噪聲以及光照強(qiáng)度變化的干擾?；跁r(shí)空關(guān)鍵點(diǎn)分析的方法通過(guò)濾波、系數(shù)變換等數(shù)學(xué)

3、方法，求出視頻濾波響應(yīng)或者系數(shù)變換的極值點(diǎn)，并將極值點(diǎn)所處位置表示為人體動(dòng)作的時(shí)空關(guān)鍵點(diǎn)位置，從時(shí)空關(guān)鍵點(diǎn)中提取人體動(dòng)作的時(shí)空運(yùn)動(dòng)特征作為識(shí)別的依據(jù)。這類方法對(duì)于低分辨率視頻，以及噪聲和攝像頭運(yùn)動(dòng)造成的干擾也具有一定的魯棒性。當(dāng)然，選擇不同的時(shí)空關(guān)鍵點(diǎn)檢測(cè)算法以及提取不同的時(shí)空關(guān)鍵點(diǎn)特征對(duì)人體動(dòng)作識(shí)別的效果也是不同的。
　　 計(jì)算復(fù)雜度較高、識(shí)別精確度不高以及系統(tǒng)魯棒性不夠等問(wèn)題仍存在于目前的計(jì)算機(jī)人體動(dòng)作識(shí)別方法當(dāng)中。如何在已

4、有的研究基礎(chǔ)上提高人體動(dòng)作識(shí)別的精確度和效率而不付出太大的計(jì)算代價(jià)成為當(dāng)前計(jì)算機(jī)人體動(dòng)作識(shí)別的主要研究方向。本文在前人的研究基礎(chǔ)上，采用結(jié)合人體動(dòng)作時(shí)空關(guān)鍵點(diǎn)和三維SIFT局部描述子特征進(jìn)行人體動(dòng)作識(shí)別。本文提取這兩類特征進(jìn)行人體動(dòng)作識(shí)別，主要是考慮時(shí)空關(guān)鍵點(diǎn)對(duì)人體動(dòng)作時(shí)空運(yùn)動(dòng)信息的把握以及三維SIFT局部描述子對(duì)人體尺度和旋轉(zhuǎn)的不變的特性?；谌梭w動(dòng)作時(shí)空關(guān)鍵點(diǎn)的特征提取方法使用二維Gabor濾波器對(duì)相鄰視頻幀差進(jìn)行人體動(dòng)作關(guān)鍵點(diǎn)檢測(cè)

5、，再通過(guò)累積多幀的人體動(dòng)作關(guān)鍵點(diǎn)形成包含更豐富人體動(dòng)作信息的人體動(dòng)作時(shí)空關(guān)鍵點(diǎn)云，并從人體動(dòng)作時(shí)空關(guān)鍵點(diǎn)云中提取人體動(dòng)作的時(shí)空特征信息。結(jié)合三維SIFT局部描述子的特征提取方法通過(guò)計(jì)算SIFT特征點(diǎn)和它鄰域的梯度大小和方向，利用統(tǒng)計(jì)梯度方向直方圖的方法得到視頻的三維SIFT局部描述子，并提取出三維SIFT局部描述子特征進(jìn)行人體動(dòng)作識(shí)別。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表示，本文采用的結(jié)合人體動(dòng)作時(shí)空關(guān)鍵點(diǎn)和三維SIFT局部描述子特征的人體動(dòng)作識(shí)別方法有較好的識(shí)