收藏本站
《北京交通大学》 2010年 博士论文
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于视觉认知的人体行为特征提取模型研究

李宁  
【摘要】: 人体行为识别(HAR)是一个非常活跃的研究领域,在智能监控、人机交互和基于内容的视频检索等方面具有广阔的应用前景。提取人体行为的运动学特征是实现HAR的关键一步。好的运动特征不仅可以对不同的行为类型具有良好的“区分性”描述,还能在各种复杂的条件下对同一种行为具有良好的“不变性”描述。然而,目前主流的HAR方法都没能超越计算机视觉的范畴,仍然停留在传统的信号处理加模式识别的结构上,很难实现上述“区分性”和“不变性”的统一。 灵长动物具有最合理的视觉模式识别功能。1981年诺贝尔生理学或医学奖得主Hubel和Wiesel提出了视神经细胞感受野综合的假设。他们认为,视神经细胞在视觉通路中按等级分布,当前层次的神经细胞感受野由上一层次综合而成,层次越高对应的感受野区域就越大,能够认知的视觉刺激也就越复杂。将这种神经生理学和认知心理学的实验证据应用于计算机视觉领域,是解决上述难题的有益尝试。本文以视觉认知过程中人体行为特征的有效提取为重点,从对灵长动物视觉特征提取机制的建模、提取人体行为的显著时-空关联特性、以及改进简单视神经细胞感受野模型三个方面展开了研究。通过融合这三方面的研究成果,提出了新的特征提取模型,并根据实验验证了该模型的有效性。 在人体行为的描述上,针对目前基于表观的特征提取算法缺乏对运动对象同时具有“区分性”和“不变性”描述的问题,本文对灵长动物视觉皮层各级神经元的工作机制进行了研究。根据神经细胞感受野综合的假设,对各层次之间的突触连接推导出了统一的数学模型,提出了具有“前向带权多层次结构”的视觉特征提取模型。该模型与传统的人工神经网络具有相似的拓扑结构,其不同层次交替实现两类功能:1.反映神经细胞感受野的最佳偏好,对具有“区分性”的视觉特征的提取;2.使神经细胞对输入信息进行选择,通过“尺度竞争”和“位置竞争”,对具有“不变性”的视觉特征的选择。该模型随着层级的加深,对视觉信息的认知不断抽象,最终在语意层次实现了视觉特征的描述。 目前基于分析运动对象“时空体”的HAR模型缺乏对显著运动区域的关注。本文将人体行为的时-空关联性作为研究重点之一,通过提取人体局部显著运动部位,减少了运动特征提取模型对冗余信息的使用。在人体行为的预处理阶段,从两个不同的角度提出运动显著区域(MSR)的提取算法:距离计算法和局部运动能量算法。前者利用图像的几何特征,通过求泊松方程离散近似解得到;后者则根据运动本身的特点,通过比较运动对象“时空体”在不同方向上的局部能量得到。实验证明,上述两个算法较准确的提取出了具有显著局部运动特性的人体部位。作为生物视觉特征提取模型的输入,这两种MSR算法在提高人体运动特征描述的有效性方面做出了较大的贡献。 二维Gabor小波常被用于拟合哺乳动物简单视神经细胞感受野的响应特性。针对二维Gaobr函数包含直流(DC)分量和缺少高频响应这两方面的缺陷,本文最后着重研究了灵长动物对底层视觉特征的感知方式,改进了目前的简单神经细胞数学模型,建立了更加紧凑的底层特征描述方式。作者提出了多尺度、多朝向条件下,能够使用较少的滤波器覆盖更广阔的空间-频率范围的二维Log-Gabor滤波器库。根据实验,本文为该滤波器库求得了最佳的,能够覆盖简单细胞感受野频域响应范围的参数组合。将该滤波器库应用到视觉特征提取模型,不但可以对底层运动特征进行更准确的描述,还减少了特征提取模型的参数量,提高了模型的运算效率。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 姜龙奎;颜辉;;小波过零点方法在手纹特征提取中的应用研究[J];长春工程学院学报(自然科学版);2008年04期
2 万峰,杜明辉;人脸识别中一种新的Gabor特征提取方法[J];华南理工大学学报(自然科学版);2004年08期
3 梅振顺;战荫伟;钟左峰;;基于SURF特征的目标跟踪[J];中国体视学与图像分析;2011年01期
4 禹晶;段娟;苏开娜;;一种基于Hough变换的步态特征提取方法的研究[J];中国图象图形学报;2005年10期
5 任娜;郭敏;张景虎;胡丽华;;基于步态特征的人体身份识别[J];火力与指挥控制;2008年07期
6 白宝兴;管道内表面质量检测系统设计[J];中国图象图形学报;1998年06期
7 张亮;郭桂蓉;庄钊文;何松华;马莉波;;雷达目标高分辨距离像数据预处理方法研究[J];电子学报;1998年06期
8 沈同圣;任建存;冯亚林;周晓东;;红外成像制导中目标识别方法探讨[J];红外与激光工程;1998年05期
9 刘守生,丁勇,胡寿松;一种特征提取新方法[J];信号处理;1999年S1期
10 李平,蒋振刚;神经网络对手写字符识别特征的提取[J];长春光学精密机械学院学报;2000年02期
11 孟国强;基于车辆牌照识别系统字符的特征提取方法研究[J];河南科学;2003年06期
12 邵云生,徐国华;雷达舰船目标的混合特征提取算法的设计与实现[J];舰船电子对抗;2004年02期
13 崔晨旸,石教英;三维模型检索中的特征提取技术综述[J];计算机辅助设计与图形学学报;2004年07期
14 张晓东,陈锋;基于非线性回归的自适应特征提取算法[J];阜阳师范学院学报(自然科学版);2004年02期
15 夏晓清,冯伟,赵荣椿;CPODW数字水印技术中的图像内容提取方法[J];计算机应用;2004年S2期
16 陈宇萍;外观设计专利图像检索系统研究[J];科技管理研究;2005年04期
17 李大鹏,张利群,赵岩松;红外无损检测中的裂纹特征提取和图形重建方法研究[J];计算机测量与控制;2005年07期
18 吴玉斌,徐刚;基于虚拟仪器的机器人视觉处理[J];光电技术应用;2005年05期
19 孙蕾,周明全,耿国华;基于医学图像的数学规划支持向量机[J];计算机工程;2005年19期
20 夏庆观,路红,赵茜,王东霞;基于IMAQ的零件图像特征提取和识别[J];机械设计与制造;2005年09期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 林土胜;赖声礼;;视网膜血管特征提取的拆支跟踪法[A];1999年中国神经网络与信号处理学术会议论文集[C];1999年
2 钱小聪;郑宝玉;穆明鑫;;神经网络联机手写签名验证[A];第十届全国信号处理学术年会(CCSP-2001)论文集[C];2001年
3 张羽;汪源源;王威琪;余建国;林继耕;;狭窄血管多普勒信号特征提取的实验研究[A];21世纪医学工程学术研讨会论文摘要汇编[C];2001年
4 柳林霞;陈杰;窦丽华;;不变矩理论及其在目标识别中的应用[A];2002中国控制与决策学术年会论文集[C];2002年
5 杨日杰;施建礼;林洪文;;一种雷达视频回波特征提取方法研究[A];中国航空学会信号与信息处理专业全国第八届学术会议论文集[C];2004年
6 代克杰;张红梅;盛赛斌;;基于BP网络的故障特征提取方法研究[A];2004中国控制与决策学术年会论文集[C];2004年
7 何新;史迎春;周献中;;一种基于独立分量分析的音频分类方法[A];第一届建立和谐人机环境联合学术会议(HHME2005)论文集[C];2005年
8 朱晓霞;孙同景;陈桂友;;基于支持向量机理论的两级指纹分类实现方法[A];第16届中国过程控制学术年会暨第4届全国故障诊断与安全性学术会议论文集[C];2005年
9 范海宁;郭英;吴剑锋;陈志武;;基于小波包分解的声信号特征提取方法[A];信号与信息处理技术第三届信号与信息处理全国联合学术会议论文集[C];2004年
10 郗长青;郑建明;李言;罗杰;;基于小波包分解的钻头磨损特征提取[A];制造技术自动化学术会议论文集[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李宁;基于视觉认知的人体行为特征提取模型研究[D];北京交通大学;2010年
2 冯坤;基于内积变换的机械故障特征提取原理与早期识别方法研究[D];北京化工大学;2012年
3 张旗;基于属性的图像分类研究[D];大连海事大学;2005年
4 张立福;通用光谱模式分解算法及植被指数的建立[D];武汉大学;2005年
5 苏彩红;墙地砖质量自动检测技术的研究[D];华南理工大学;2004年
6 宋余庆;医学图像数据挖掘若干技术研究[D];东南大学;2005年
7 宋晴;基于液滴分析技术和液滴指纹图的液体识别方法的研究[D];天津大学;2005年
8 吴婷;自发脑电脑机接口模式识别关键技术与实验研究[D];上海交通大学;2008年
9 蒋永华;旋转机械非平稳信号微弱特征提取方法研究[D];重庆大学;2010年
10 孙真真;基于光学区雷达目标二维像的目标散射特征提取的理论及方法研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2001年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 曾红梅;情绪图片视觉诱发EEG特征提取与分析[D];天津大学;2012年
2 雷自力;基于Pro/E的三维零件参数化建模和特征提取研究[D];华中科技大学;2011年
3 林少波;中文文本分类特征提取方法的研究与实现[D];重庆大学;2011年
4 黄健;履带式车辆微多普勒效应与特征提取[D];国防科学技术大学;2009年
5 赵蕾蕾;基于词和基本短语模式的特征提取方法[D];河北大学;2009年
6 栾岚;基于机理模型判据的图像中微弱特征提取方法研究及应用[D];东北大学;2009年
7 王菲;面向肺部CAD的特征提取、选择及分类方法研究[D];东北大学;2009年
8 郑睿;藻类细胞图像的特征提取与分类方法研究[D];杭州电子科技大学;2009年
9 李仁杰;高分辨率SAR图像目标三维特征提取与建模[D];国防科学技术大学;2010年
10 杨闯;手掌静脉网特征提取的理论与算法研究[D];河南科技大学;2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 燕海霞;王忆勤;李福凤;脉象信号研究日渐深入[N];中国医药报;2005年
2 沈占锋;遥感影像信息提取与分析[N];计算机世界;2006年
3 王竣;深入开发CAD系统对疾病诊断有重要意义[N];中国医药报;2007年
4 北京数码空间信息技术有限公司技术总监 刘斌;Web Mining:第二代网络信息处理技术[N];计算机世界;2000年
5 上海 高博;让电脑“听懂”人话[N];电脑报;2008年
6 记者 何腾江 通讯员 周汇成;验钞新技术通过鉴定[N];中山日报;2008年
7 杨华;Flash动画在课件制作中的应用[N];中国电脑教育报;2007年
8 孙哲南 谭铁牛;生物识别的十大关键技术[N];计算机世界;2007年
9 中科院自动化所 何鹏 陶建华 谭铁牛;看懂人的“脸色”[N];计算机世界;2005年
10 张东方;沙明;杨松松;人工神经网络在中药领域中的应用[N];中国医药报;2003年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978