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《清华大学》 2003年
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非特定人自然的人体动作识别

任海兵  
【摘要】: 本论文研究的内容是非特定人自然的人体动作识别。“非特定人”的含义是:无需对每个动作主体单独建立特定的动作模型;“自然的人体动作”指人们日常生活中的动作,系统无需对动作主体进行任何训练。在智能的人机交互、智能监控、基于内容的检索和基于人体模型的超低比特流的压缩算法等方面,非特定人自然的人体动作识别有着广阔的应用前景。但是,因为人体是复杂的多关节变形体,精确地获取人体运动参数非常困难,而且更为主要的是非特定人自然的人体动作参数离散度很大,利用传统的识别算法很难得到令人满意的结果。所以,非特定人自然的人体动作识别是一个极富挑战性的研究课题。 针对传统算法的不足,本文提出了以基于基元特征的动态贝叶斯网络为核心的非特定人自然人体动作识别策略,较好地解决了运动特征获取困难、参数离散度大的难题,显著地提高了系统识别率和鲁棒性。研究工作主要包括以下四个方面: 1. 人体运动的基元特征表示法 为表示人体运动的本质属性,本文提出了基元特征的概念。由高层知识归纳推理得到的基元特征,突出地描述了与人体动作相关的上下文信息、人体运动过程和姿态的显著特征。在非特定人自然的人体动作识别中,基元特征能够大大降低参数的离散度,提高系统抗噪声能力、鲁棒性和识别率。 由于基元特征参数的维数低,因此,它与基于状态的各种识别方法相结合有利于实现更复杂识别方法。 2. 基于动态贝叶斯网络的多信息融合识别策略 本文首次引入动态贝叶斯网络来融合多种信息推理,进行自然的人体动作识别。在动态过程识别中,动态贝叶斯网络可以根据具体问题设计具体的动态贝叶斯网络结构。这样的网络结构不仅可以将各种信息融合推理,使得多个弱信息达到强信息的作用,而且可以根据信息的来源、置信度、重要性等设置不同的权重,使信息配置更加优化合理,有效地解决复杂概率推理问题。 本文将基元特征与动态贝叶斯网络相结合,得到了兼具两者优点的基于基元特征的动态贝叶斯网络,从而在非特定人自然的人体动作识别中大大提高了 WP=5 系统的识别率和鲁棒性。 3. 背景自动补偿和背景映射相结合的人体区域分割算法 从图像中精确分割人体区域必须消除摄像机光圈自动调节对背景成像的影响、去除人体阴影区域。针对光圈自动调节对背景成像的影响,本文提出了背景自动补偿的前景分割算法,通过背景图像自动补偿来消除光圈影响。针对人体阴影区域,本文提出了基于背景映射关系的快速分割方法,利用两个视图背景图像之间的映射关系快速去除人体阴影区域。这两种方法的结合不仅可以精确地分割出人体区域,而且减少了计算量,提高了鲁棒性。 4. 基于全局信息的特征检测方法 在特征抽取方面,本文提出一种基于全局信息的特征检测方法。该算法克服了传统算法仅能抽取双手运动信息的缺点,利用人体剪影全局信息来获取人体平移、人体旋转、肘关节夹角、双手速度等多方面的运动信息,因而能够更加详细地描述非特定人自然的人体运动,进而提高识别算法的分辨能力。 本文通过大量的实验比较了隐马尔可夫模型、耦合隐马尔可夫模型、基于基元特征的耦合隐马尔可夫模型和基于基元特征的动态贝叶斯网络这四种模型的识别效果。实验结果表明:基元特征可以大大降低非特定人自然人体动作特征参数的离散度;而动态贝叶斯网络能够有效地融合多种信息进行推理,从而显著提高自然人体动作的识别率。
【学位授予单位】:清华大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:TP391.4

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【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 张旭;基于表面肌电信号的人体动作识别与交互[D];中国科学技术大学;2010年
2 何卫华;人体行为识别关键技术研究[D];重庆大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 郭鹤楠;基于NPE和LDCRF的人体运动识别[D];吉林大学;2011年
2 齐登钢;基于背景剪除和隐马尔可夫模型的人体动作识别[D];安徽大学;2011年
3 何先照;基于加速度信息的人体步行速度检测方法研究[D];安徽理工大学;2011年
4 蔡建军;基于关节点提取和多视角特征层融合的人体动作识别[D];燕山大学;2012年
5 贾昔玲;复杂背景下基于序列图像的人体识别与跟踪[D];西华大学;2007年
6 于春青;基于非对称放置双目摄像头的驾驶员姿态监控分析[D];南京理工大学;2007年
7 柴桦;基于视频的人体运动识别方法研究[D];中南大学;2008年
8 刘堃;基于整体特征的人体动作的识别[D];南京理工大学;2009年
9 郭曦;基于视觉的运动检测与手部动作识别[D];上海交通大学;2010年
10 王昌喜;基于加速度信息的上肢动作识别系统设计及动作质量评价方法的研究[D];中国科学技术大学;2010年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王京玲,叶龙,张勤;基于遗传算法的粒子滤波器在目标跟踪中的应用[J];北京广播学院学报(自然科学版);2005年02期
2 申铉京;张博;;基于图像矩信息的CamShift视觉跟踪方法[J];北京工业大学学报;2012年01期
3 薛雨丽;毛峡;张帆;;BHU人脸表情数据库的设计与实现[J];北京航空航天大学学报;2007年02期
4 刘法旺;丁刚毅;李善青;徐一华;;基于ICONDENSATION算法的人手跟踪与手势识别算法[J];北京理工大学学报;2007年12期
5 田卉;沈庭芝;赵三元;郝兵;;综合颜色和纹理特征的粒子滤波人脸跟踪算法[J];北京理工大学学报;2010年04期
6 王震宇;杨国田;;结合信赖域和粒子滤波的红外目标跟踪方法[J];北京理工大学学报;2010年07期
7 刘琼;彭光正;刘昊;;基于粒子滤波算法的三维关节型人体运动跟踪[J];北京理工大学学报;2011年02期
8 郝志会;汪渤;孙抗;;基于特征颜色模型的粒子滤波改进算法[J];北京理工大学学报;2011年04期
9 解易;裴明涛;于冠群;宋熙;;增量学习灰度与轮廓模板的行人跟踪方法[J];北京理工大学学报;2012年03期
10 李岚;张云;;粒子滤波器与Mean Shift算法在人脸跟踪中的应用[J];宝鸡文理学院学报(自然科学版);2011年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 刘国成;王永骥;;一种基于粒子滤波的单目视觉目标跟踪算法[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
2 Yang Taekyu;Kang Sukbum;;Tracking for Moving Object Using Invariant Moment and Particle Filter[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
3 ;Rapid Target Recognition and Tracking under Large Scale Variation Using Semi-Naive Bayesian[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
4 ;Oriented Particle Filter for Visual Tracking[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
5 邱雪娜;刘士荣;刘斐;朱伟涛;杜方芳;;一种基于序贯检测机制的运动目标跟踪算法[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
6 ;Particle Filter Tracking in Low Frame Rate Video[A];中国自动化学会控制理论专业委员会A卷[C];2011年
7 王亚楠;陈杰;甘明刚;;基于差分进化的改进粒子滤波目标跟踪算法[A];中国自动化学会控制理论专业委员会C卷[C];2011年
8 韩秋蕾;姚志军;;基于相关滤波器的复杂背景行人探测跟踪算法[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅱ[C];2011年
9 李善青;贾云得;柳阳;;一种用于穿戴计算的指示手势视觉跟踪方法[A];第三届和谐人机环境联合学术会议(HHME2007)论文集[C];2007年
10 柴秀娟;唐毅力;山世光;陈熙霖;马丙鹏;;融合图像和深度信息的手势跟踪及应用[A];第七届和谐人机环境联合学术会议(HHME2011)论文集【oral】[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王小旭;非线性SPKF滤波算法研究及其在组合导航中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 杨萌;非线性滤波及在惯导系统传递对准中应用研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 涂虬;智能视觉监视中目标检测与跟踪算法研究[D];华中科技大学;2010年
4 汤义;智能交通系统中基于视频的行人检测与跟踪方法的研究[D];华南理工大学;2010年
5 陈鹏;目标跟踪与背景减除算法研究[D];浙江大学;2010年
6 王选贺;跨摄像机多人体目标的跟踪研究[D];浙江大学;2011年
7 陈家乾;移动机器人自主创建环境地图的研究[D];浙江大学;2009年
8 李娟;城市交通系统中行人交通视频检测的理论与方法[D];北京交通大学;2010年
9 李波;基于图像分析的车辆识别与跟踪若干关键技术研究[D];华中科技大学;2011年
10 徐一鸣;小灵巧炸弹末制导关键技术研究[D];南京理工大学;2011年
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1 刘运杰;基于粒子滤波器的目标跟踪算法研究[D];大连理工大学;2010年
2 杨帆;基于前景/背景分割和特征包算法的目标跟踪[D];大连理工大学;2010年
3 黄鲁粤;基于惯性传感器与声纳的水下机器人定位与地图构建[D];中国海洋大学;2010年
4 刘文静;粒子滤波关键技术及其应用研究[D];河南理工大学;2010年
5 焦伟;红外移动目标跟踪算法的改进研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
6 张振娅;基于DSP的动态靶标图像实时处理技术研究[D];长春工业大学;2010年
7 朱龙;边界防御系统中移动目标跟踪技术研究与实现[D];长春工业大学;2010年
8 张宗;基于蒙特卡洛方法的改进粒子滤波算法[D];北京交通大学;2011年
9 王英妹;基于视频的目标检测与跟踪的研究[D];昆明理工大学;2009年
10 丁大弸;基于粒子滤波的运动目标跟踪算法研究[D];昆明理工大学;2009年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 傅莉,方帅,徐心和;基于计算机视觉的人体运动目标检测[J];兵工学报;2005年06期
2 皮文凯,刘宏,查红彬;基于自适应背景模型的全方位视觉人体运动检测[J];北京大学学报(自然科学版);2004年03期
3 苏开娜,乔晓梅;基于Zernike矩的人体行为识别[J];北京工业大学学报;2005年04期
4 高晶敏;梁菁菁;李春云;;基于RBF神经网络的人体动态姿态识别算法[J];北京信息科技大学学报(自然科学版);2011年04期
5 薛斌党;薛文芳;姜志国;;嵌入式隐Markov模型的分段训练方法[J];北京航空航天大学学报;2006年06期
6 王岭雪;史世明;金伟其;赵源萌;王生祥;;基于YUV空间的双通道视频图像色彩传递及实时系统[J];北京理工大学学报;2007年03期
7 赵光宙;;利用AR模型提取控制用肌电信号的特征[J];北京生物医学工程;1989年03期
8 谢洪波,王志中,黄海;表面肌电的支持向量机分类[J];北京生物医学工程;2004年02期
9 涂有强;陈香;张旭;赵章琰;杨基海;;一种适用于手势动作sEMG信号识别的改进型模糊推理分类器[J];北京生物医学工程;2008年04期
10 侯向锋;刘蓉;周兆丰;;加速度传感器MMA7260在步态特征提取中的应用[J];传感技术学报;2007年03期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 薛洋;基于单个加速度传感器的人体运动模式识别[D];华南理工大学;2011年
2 韩露;面向智能移动监控辅助的可穿戴视觉研究[D];重庆大学;2011年
3 孙怡;人体运动跟踪的方法与实验研究[D];大连理工大学;2002年
4 孙庆杰;静态图像中人体检测技术研究[D];中国科学院研究生院(软件研究所);2004年
5 王春立;面向大词汇量的连续中国手语识别系统的研究与实现[D];大连理工大学;2003年
6 刘国翌;基于视频的人体运动跟踪技术研究[D];中国科学院研究生院(计算技术研究所);2005年
7 黄友平;贝叶斯网络研究[D];中国科学院研究生院(计算技术研究所);2005年
8 何乐生;基于肌电信号的人机接口技术的研究[D];东南大学;2006年
9 杨剑峰;蚁群算法及其应用研究[D];浙江大学;2007年
10 马祖长;皮划艇运动生物力学信息获取与评价指标体系研究[D];中国科学技术大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 吕居美;智能视频监控中人体行为识别技术的研究[D];华南理工大学;2011年
2 柴硕;基于计算机视觉追踪的多点触控系统研制[D];中国海洋大学;2011年
3 田双太;一种可穿戴机器人的多传感器感知系统研究[D];中国科学技术大学;2011年
4 何贤信;家用视听产品的人机界面研究[D];南京理工大学;2004年
5 杜世平;隐马尔可夫模型的原理及其应用[D];四川大学;2004年
6 丁德华;数字全息三维目标识别研究[D];清华大学;2004年
7 韩双焕;笔式用户界面中手势的可用性设计和识别研究[D];中国科学院研究生院(软件研究所);2005年
8 董士崇;视频图像的运动分析[D];武汉理工大学;2005年
9 高腾;静止背景下运动目标跟踪方法的研究[D];西北大学;2005年
10 崔宇巍;运动目标检测与跟踪中有关问题的研究[D];西北大学;2005年
【二级引证文献】
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1 王向慧;;基于特征融合的支持向量机动作识别研究[J];长江大学学报(自然科学版);2011年12期
2 黄永祥;滑艺;;一种基于加速度特征的可拓动作识别的飞行控制系统的设计[J];智能计算机与应用;2012年05期
3 王志良;郑思仪;王先梅;王巍;;心理认知计算的研究现状及发展趋势[J];模式识别与人工智能;2011年02期
4 李之俊;向剑锋;刘欣;张勇;王晶晶;徐亮亮;;运动促进健康研究新进展[J];体育科研;2012年02期
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1 陈伟;基于GPS和自包含传感器的行人室内外无缝定位算法研究[D];中国科学技术大学;2010年
2 成娟;基于表面肌电和加速度信号融合的动作识别和人体行为分析研究[D];中国科学技术大学;2013年
3 程祥利;上肢康复训练机器人的肌电控制研究[D];山东大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王永;消防单兵综合信息采集系统研究[D];山东科技大学;2010年
2 赵杰;基于视频监控系统的头部定位和肢体提取研究[D];昆明理工大学;2009年
3 周金芝;公共室内场所人数统计研究[D];淮北师范大学;2011年
4 赵一洁;Mean Shift聚类分析技术在安全人居中的应用[D];长安大学;2011年
5 齐登钢;基于背景剪除和隐马尔可夫模型的人体动作识别[D];安徽大学;2011年
6 狄静舒;铁路机车智能视频监控系统算法研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
7 赵天娇;消防作业动作分析与工效学评价方法研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
8 雷兰一菲;基于局部图像特征的目标识别和分类方法研究[D];北京化工大学;2011年
9 赖英超;基于三维加速度传感器的空间手写识别预处理技术研究[D];浙江大学;2012年
10 毛以芳;室内复杂环境下基于彩色图像序列的运动人体识别[D];西华大学;2008年
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5 倪世宏,史忠科,谢川,王彦鸿;军用战机机动飞行动作识别知识库的建立[J];计算机仿真;2005年04期
6 王新民,姚天任;基于混合因子分析的隐马尔可夫模型[J];计算机工程与应用;2005年24期
7 杨兵,谢维信;基于基因算法的隐马尔可夫模型参数估计[J];系统工程与电子技术;2002年07期
8 尹宝才;李敬华;贾熹滨;孙艳丰;;基于两层隐马尔可夫模型的可视语音合成[J];北京工业大学学报;2006年05期
9 周顺先;林亚平;王耀南;;基于主动学习隐马尔可夫模型的文本信息抽取[J];湖南大学学报(自然科学版);2007年06期
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1 叶喜勇;陶霖密;王国建;邸慧军;;视角无关的人体躯干动作识别[A];第六届和谐人机环境联合学术会议(HHME2010)、第19届全国多媒体学术会议(NCMT2010)、第6届全国人机交互学术会议(CHCI2010)、第5届全国普适计算学术会议(PCC2010)论文集[C];2010年
2 朱岩;赵旭;刘允才;;基于稀疏编码和局部时空特征的人体动作识别[A];第十五届全国图象图形学学术会议论文集[C];2010年
3 黄艳欢;叶少珍;;连续动作分割综述[A];第十四届全国图象图形学学术会议论文集[C];2008年
4 杜树木;何良华;;一种新的基于段长分布的语音识别模型[A];2009年通信理论与信号处理学术年会论文集[C];2009年
5 袁飞;程韬波;周松斌;肖先文;;基于加速度特征的可拓动作识别方法[A];广州市仪器仪表学会2009年学术年会论文集[C];2010年
6 吴浩浩;罗志增;;基于肌电信号信号轮廓DTW的手部动作识别方法[A];第七届全国康复医学工程与康复工程学术研讨会论文集[C];2010年
7 肖兵;沈薇薇;金宏斌;;基于动态贝叶斯网络的威胁估计研究[A];中国自动化学会中南六省(区)2010年第28届年会·论文集[C];2010年
8 费玉莲;凌云;王勋;;基于增强隐马尔可夫模型的视频数据挖掘研究[A];全国第16届计算机科学与技术应用(CACIS)学术会议论文集[C];2004年
9 马勇;金赟;顾明亮;赵力;;基于隐马尔可夫模型的汉语方言辨识[A];2009’中国西部地区声学学术交流会论文集[C];2009年
10 徐东风;周萍;景新幸;;改进隐马尔可夫模型的非线性分段技术应用[A];中国声学学会2007年青年学术会议论文集(下)[C];2007年
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1 记者 顾瑾 通讯员 徐红萍;杭州电信推出“网络健身馆”[N];人民邮电;2010年
2 本报记者 陈丹;人与机器的“对话”[N];科技日报;2010年
3 本刊记者 张晓哲;五光十色的“新兴生活”[N];中国经济导报;2010年
4 王向东 栾焕博 林守勋 钱跃良;语音识别:抗噪音能力有待加强[N];计算机世界;2006年
5 本报记者 张楠;没有看上去那么美 苹果iPod Touch4缺陷曝光[N];中国计算机报;2010年
6 ;用户希望笔记本电脑能够更加智能化[N];中国计算机报;2010年
7 晓业;TTS提升基金CIC服务[N];计算机世界;2002年
8 姑苏飘雪;方寸之间 自由把控[N];电脑报;2010年
9 北京大学信息科学中心视觉与听觉信息处理国家重点实验室 吴玺宏;声纹识别听声辨人[N];计算机世界;2001年
10 汉任;三星S8000C将手机带入全触屏时代[N];科技日报;2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 任海兵;非特定人自然的人体动作识别[D];清华大学;2003年
2 邓利群;三维人体动作识别及其在交互舞蹈系统上的应用[D];中国科学技术大学;2012年
3 成娟;基于表面肌电和加速度信号融合的动作识别和人体行为分析研究[D];中国科学技术大学;2013年
4 黄彬;智能空间中人的行为识别与理解[D];山东大学;2010年
5 张旭;基于表面肌电信号的人体动作识别与交互[D];中国科学技术大学;2010年
6 赵琼;基于视频和三维动作捕捉数据的人体动作识别方法的研究[D];中国科学技术大学;2013年
7 李杰;隐马尔可夫模型的研究及其在图像识别中的应用[D];清华大学;2004年
8 朱光宇;基于队员行为信息的体育视频内容分析方法研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
9 高赞;基于内容的视频分析关键技术[D];北京邮电大学;2011年
10 刘小军;人脸识别技术研究[D];中国科学院电子学研究所;2001年
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1 洪琛;交互式系统中三维人体动作识别的研究[D];上海交通大学;2013年
2 齐登钢;基于背景剪除和隐马尔可夫模型的人体动作识别[D];安徽大学;2011年
3 刘浩;基于时空关键点的动作识别算法研究[D];华中科技大学;2011年
4 刘刚;视频监控中人的动作识别[D];南京邮电大学;2013年
5 张旭;基于动作识别的智能视频监控[D];北京交通大学;2012年
6 刘吉庆;基于视频的人体动作识别方法研究[D];山东大学;2013年
7 程志君;基于视觉注意机制的仿生动作识别系统[D];中南民族大学;2012年
8 邓超;基于3D DAISY描述符的动作识别[D];天津大学;2012年
9 黄丽鸿;模拟初级视皮层脉冲神经元的动作识别研究[D];中南民族大学;2012年
10 宋伟;基于手机上下文的在线游戏系统的研究及实现[D];北京邮电大学;2011年
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