一种基于MEM-LBP的动作特征提取及识别方法*

针对动作识别中如何有效地利用人体运动的三维信息的问题,提出一种新的基于深度视频序列的特征提取和识别方法。该方法首先运用运动能量模型（MEM）来表征人体动态特征,即先将整个深度视频序列投影到三个正交的笛卡儿平面上,再把每个投影面的视频系列划分为能量均等的子时间序列,分别计算子序列的深度运动图能量从而得到运动能量模型（MEM）。然后利用局部二值模式（LBP）描述符对运动能量模型编码,进一步提取人体运动的有效信息。最后用 范数协同表示分类器进行动作分类识别。在MSRAction3D、MSRGesture3D数据库上测试所提方法,实验结果表明该方法有较高的识别效果。     

三维动作识别时空特征提取方法

针对传统的彩色视频中动作识别算法成本高,且二维信息不足导致动作识别效果不佳的问题,提出一种新的基于三维深度图像序列的动作识别方法。该算法在时间维度上提出了时间深度模型(TDM)来描述动作。在三个正交的笛卡尔平面上,将深度图像序列分成几个子动作,对所有子动作作帧间差分并累积能量,形成深度运动图来描述动作的动态特征。在空间维度上,用空间金字塔方向梯度直方图(SPHOG)对时间深度模型进行编码得到了最终的描述符。最后用支持向量机(SVM)进行动作的分类。在两个权威数据库MSR Action3D和MSRGesture3D上进行实验验证,该方法识别率分别达到了94.90%(交叉测试组)和94.86%。实验结果表明,该方法能够快速对深度图像序列进行计算并取得较高的识别率,并基本满足深度视频序列的实时性要求。     

基于深度运动图和密集轨迹的行为识别算法

为了融合深度图中不易受光照等环境因素影响的深度信息和RGB视频序列中丰富的纹理信息,提出一种基于深度运动图（Depth Motion Maps,DMMs）和密集轨迹的人体行为识别算法。利用卷积神经网络训练DMMs数据并提取高层特征作为行为视频的静态特征表示,使用密集轨迹来描述RGB视频序列的动态运动信息,将行为视频的静态特征和动态特征串联,作为整个视频的行为特征表示并输入到线性支持向量机（Support Vector Machine,SVM）进行识别。实验结果表明,在公开的动作识别库UTD-MHAD和MSR Daily Activity 3D上,该算法能够有效提取深度信息和纹理信息,并取得了较好的识别效果。     

基于深度图像与骨骼数据的行为识别

为了充分利用深度图像与骨骼数据进行人体行为识别,提出了一种基于深度图形与骨骼数据的多特征行为识别方法。该算法的多特征包括深度运动图（DMM）特征与四方形骨骼特征（Quad）。深度图像方面,将深度图像投影到一个笛卡尔坐标系的三个平面获得深度运动图特征。骨骼数据方面,提出四方形骨骼特征,它是骨骼坐标的一种标定方式,得到的结果只与骨骼姿态有关。同时提出一种多模型概率投票的分类策略,减小了噪声数据对分类结果的影响。所提方法在MSR-Action3D和DHA数据库进行实验,实验结果表明,所提算法有着较高的识别率与良好的鲁棒性。     

基于DenseNet和深度运动图的行为识别算法

结合深度信息以及RGB视频序列中丰富的纹理信息,提出了一种基于DenseNet和深度运动图像的人体行为识别算法。该算法基于DenseNet网络结构,首先获取彩色纹理信息和光流信息,然后从同步的深度视频序列获取深度信息,以增强特征互补性;再将空间流、时间流和深度流三种特征信息分别作为网络的输入;最后通过LSTMs进行特征融合和行为分类。实验结果表明,在公开的动作识别库UTD-MHAD数据集上,该算法识别准确率为92. 11%,与该领域中的同类算法相比表现优异。     

多视角深度运动图的人体行为识别

目的 使用运动历史点云（MHPC）进行人体行为识别的方法,由于点云数据量大,在提取特征时运算复杂度很高。而使用深度运动图（DMM）进行人体行为识别的方法,提取特征简单,但是包含的动作信息不全面,限制了人体行为识别精度的上限。针对上述问题,提出了一种多视角深度运动图的人体行为识别算法。方法 首先采用深度图序列生成MHPC对动作进行表示,接着将MHPC旋转特定角度补充更多视角下的动作信息;然后将原始和旋转后MHPC投影到笛卡儿坐标平面,生成多视角深度运动图,并对其提取方向梯度直方图,采用串联融合生成特征向量;最后使用支持向量机对特征向量进行分类识别,在MSR Action3D和自建数据库上对算法进行验证。结果 MSR Action3D数据库有2种实验设置,采用实验设置1时,算法识别率为96.8%,比APS_PHOG（axonometric projections and PHOG feature）算法高2.5%,比DMM算法高1.9%,比DMM_CRC（depth motion maps and collaborative representation classifier）算法高1.1%。采用实验设置2时,算法识别率为93.82%,比DMM算法高5.09%,比HON4D（histogram of oriented 4D surface normal）算法高4.93%。在自建数据库上该算法识别率达到97.98%,比MHPC算法高3.98%。结论 实验结果表明,多视角深度运动图不但解决了MHPC提取特征复杂的问题,而且使DMM包含了更多视角下的动作信息,有效提高了人体行为识别的精度。     

基于时空深度特征的人体行为识别算法

针对底层局部时空特征数量少以及中层特征表达能力弱的问题,结合时空深度特征,提出一种人体行为识别算法。依据运动剧烈区域在行为识别中提供更多判别信息的思想,利用视频图像的深度信息确定人体运动显著性区域,通过计算区域内光流特征作为度量区域活跃度的能量函数,依据能量函数对运动显著性区域进行高斯取样,使样本点分布于运动剧烈区域。将采集到的样本点作为动作底层特征描述人体行为,结合词袋模型,采用支持向量机分类器对行为进行识别。实验结果表明,在SwustDepth数据集中,基于时空深度特征的人体行为识别算法的平均行为识别准确率达到92%,且具有较高的鲁棒性。     

基于动作图的视角无关动作识别

针对视角无关的动作识别,提出加权字典向量描述方法和动作图识别模型.将视频中的局部兴趣点特征和全局形状描述有机结合,形成加权字典向量的描述方法,该方法既具有兴趣点抗噪声强的优点,又可克服兴趣点无法识别静态动作的缺点.根据运动捕获、点云等三维运动数据构建能量曲线,提取关键姿势,生成基本运动单元,并通过自连接、向前连接和向后连接3种连接方式构成有向图,称为本质图.本质图向各个方向投影,根据节点近邻规则建立的有向图称为动作图.通过Na?ve Bayes训练动作图模型,采用Viterbi算法计算视频与动作图的匹配度,根据最大匹配度标定视频序列.动作图具有多角度投影和投影平滑过渡等特点,因此可识别任意角度、任意运动方向的视频序列.实验结果表明,该算法具有较好的识别效果,可识别单目视频、多目视频和多动作视频.     

采用深度图像信息和SLVW的手语识别

为了实现手语视频中手语字母的准确识别,提出了一种基于DI_CamShift和SLVW的算法。该方法将Kinect作为手语视频采集设备,在获取彩色视频的同时得到其深度信息;计算深度图像中手语手势的主轴方向角和质心位置,通过调整搜索窗口对手势进行准确跟踪;使用基于深度积分图像的Ostu算法分割手势,并提取其SIFT特征;构建了SLVW词包作为手语特征,并用SVM进行识别。通过实验验证该算法,其单个手语字母最好识别率为99.87%,平均识别率96.21%。     

多聚点子空间下的时空信息融合及其在行为识别中的应用

基于深度序列的人体行为识别, 一般通过提取特征图来提高识别精度, 但这类特征图通常存在时序信息缺失的问题. 针对上述问题, 本文提出了一种新的深度图序列表示方式, 即深度时空图(Depth space time maps, DSTM). DSTM降低了特征图的冗余度, 弥补了时序信息缺失的问题. 本文通过融合空间信息占优的深度运动图(Depth motion maps, DMM) 与时序信息占优的DSTM, 进行高精度的人体行为研究, 并提出了多聚点子空间学习(Multi-center subspace learning, MCSL)的多模态数据融合算法. 该算法为各类数据构建多个投影聚点, 以此增大样本的类间距离, 降低了投影目标区域维度. 本文在MSR-Action3D数据集和UTD-MHAD数据集上进行人体行为识别. 最后实验结果表明, 本文方法相较于现有人体行为识别方法有着较高的识别率.     

实时动作识别方法研究

针对传统RGB视频中动作识别算法时间复杂度高而识别准确率低的问题,提出一种基于深度图像的动作识别方法。该方法首先对深度图像在三投影面系中进行投影,然后对三个投影图分别提取Gabor特征,最后使用这些特征训练极限学习机分类器,从而完成动作分类。在公开数据集MSR Action3D上进行了实验验证,该方法在三组实验上的平均准确率分别为97.80%、99.10%和88.35%,识别单个深度视频的用时小于1 s。实验结果表明,该方法能够对深度图像序列中的人体动作进行有效识别,并基本满足深度序列识别的实时性要求。     

深度时空能量特征表示下的人体行为识别

目的 利用深度图序列进行人体行为识别是机器视觉和人工智能中的一个重要研究领域,现有研究中存在深度图序列冗余信息过多以及生成的特征图中时序信息缺失等问题。针对深度图序列中冗余信息过多的问题,提出一种关键帧算法,该算法提高了人体行为识别算法的运算效率;针对时序信息缺失的问题,提出了一种新的深度图序列特征表示方法,即深度时空能量图（depth spatial-temporal energy map,DSTEM）,该算法突出了人体行为特征的时序性。方法 关键帧算法根据差分图像序列的冗余系数剔除深度图序列的冗余帧,得到足以表述人体行为的关键帧序列。DSTEM算法根据人体外形及运动特点建立能量场,获得人体能量信息,再将能量信息投影到3个正交轴获得DSTEM。结果 在MSR_Action3D数据集上的实验结果表明,关键帧算法减少冗余量,各算法在关键帧算法处理后运算效率提高了20% 30%。对DSTEM提取的方向梯度直方图（histogram of oriented gradient,HOG）特征,不仅在只有正序行为的数据库上识别准确率达到95.54%,而且在同时具有正序和反序行为的数据库上也能保持82.14%的识别准确率。结论 关键帧算法减少了深度图序列中的冗余信息,提高了特征图提取速率;DSTEM不仅保留了经过能量场突出的人体行为的空间信息,而且完整地记录了人体行为的时序信息,在带有时序信息的行为数据上依然保持较高的识别准确率。     

Human activity recognition in RGB-D videos by dynamic images

Human Activity Recognition in RGB-D videos has been an active research topic during the last decade. However, only a few efforts have been made, for recognizing human activity in RGB-D videos where several performers are performing simultaneously. In this paper we introduce such a challenging dataset with several performers performing the activities simultaniously. We present a novel method for recognizing human activities performed simultaniously in the same videos. The proposed method aims in capturing the motion information of the whole video by producing a dynamic image corresponding to the input video. We use two parallel ResNet-101 architectures to produce the dynamic images for the RGB video and depth video separately. The dynamic images contain only the motion information of the whole frame, which is the main cue for analyzing the motion of the performer during action. Hence, dynamic images help recognizing human action by concentrating only on the motion information appeared on the frame. We send the two dynamic images through a fully connected layer for classification of activity. The proposed dynamic image reduces the complexity of the recognition process by extracting a sparse matrix from a video, while preserving the motion information required for activity recognition, and produces comparable results with respect to the state-of-the-art.

     

基于 ResNeXt 的人体动作识别

人体动作识别是计算机视觉领域的核心研究方向之一,在很多场合都有应用。深 度卷积神经网络在静态图像识别方面已取得了巨大成功,并逐渐扩展到视频内容识别领域,但 应用依然面临很大挑战。为此提出一种基于 ResNeXt 深度神经网络模型用于视频中的人体动作 识别,主要包括：①使用新型 ResNeXt 网络结构代替原有的各种卷积神经网络结构,并使用 RGB 和光流 2 种模态的数据,使模型可充分地利用视频中动作外观及时序信息;②将端到端的 视频时间分割策略应用于 ResNeXt 网络模型,同时将视频分为 K 段实现对视频序列的长范围时 间结构进行建模,并通过测试得到最优视频分段值 K,使模型能更好地区分存在子动作共享现 象的相似动作,解决某些由于子动作相似而易发生的误判问题。通过在动作识别数据集 UCF101 和 HMDB51 上进行的测试表明,该模型和方法的动作识别准确率性能优于目前文献中的一些模 型和方法的性能。     

基于改进的深度神经网络的人体动作识别模型

针对现有人体动作识别方法需输入固定长度的视频段、未充分利用时空信息等问题,提出一种基于时空金字塔和注意力机制相结合的深度神经网络模型,将包含时空金字塔的3D-CNN和添加时空注意力机制的LSTM模型相结合,实现了对视频段的多尺度处理和对动作的复杂时空信息的充分利用。以RGB图像和光流场作为空域和时域的输入,以融合金字塔池化层的运动和外观特征后的融合特征作为融合域的输入,最后采用决策融合策略获得最终动作识别结果。在UCF101和HMDB51数据集上进行实验,分别取得了94.2%和70.5%的识别准确率。实验结果表明,改进的网络模型在基于视频的人体动作识别任务上获得了较高的识别准确率。     

基于深度数据的人体动作识别方法

本文提出了一个基于流形学习的动作识别框架,用来识别深度图像序列中的人体行为。本文从Kinect设备获得的深度信息中评估出人体的关节点信息,并用相对关节点位置差作为人体特征表达。在训练阶段,本文利用Lapacian eigenmaps(LE)流形学习对高维空间下的训练集进行降维,得到低维隐空间下的运动模型。在识别阶段,本文用最近邻差值方法将测试序列映射到低维流形空间中去,然后进行匹配计算。在匹配过程中,通过使用改进的Hausdorff距离对低维空间下测试序列和训练运动集的吻合度和相似度进行度量。本文用Kinect设备捕获的数据进行了实验,取得了良好的效果;同时本文也在MSR Action3D数据库上进行了测试,结果表明在训练样本较多情况下,本文识别效果优于以往方法。实验结果表明本文所提的方法适用于基于深度图像序列的人体动作识别。     

基于深度信息的特征学习与动作识别方法

为了进行复杂交互动作识别,提出基于深度信息的特征学习方法,并使用两层分类策略解决相似动作识别问题.该方法从频域的角度分析深度图像动作序列,提取频域特征,利用VAE对特征进行空间特征压缩表示,建立HMM模拟时序变化并进行第一层动作识别.为了解决相似动作识别问题,引入三维关节点特征进行第二层动作识别.实验结果表明,两种特征在动作数据集SBU-Kinect上能够有效地表示姿态含义,策略简单有效,识别准确率较高.