基于中层时空特征的人体行为识别

目的 人体行为识别是计算机视觉领域的一个重要研究课题,具有广泛的应用前景.针对局部时空特征和全局时空特征在行为识别问题中的局限性,提出一种新颖、有效的人体行为中层时空特征.方法 该特征通过描述视频中时空兴趣点邻域内局部特征的结构化分布,增强时空兴趣点的行为鉴别能力,同时,避免对人体行为的全局描述,能够灵活地适应行为的类内变化.使用互信息度量中层时空特征与行为类别的相关性,将视频识别为与之具有最大互信息的行为类别.结果 实验结果表明,本文的中层时空特征在行为识别准确率上优于基于局部时空特征的方法和其他方法,在KTH数据集和日常生活行为(ADL)数据集上分别达到了96.3%和98.0%的识别准确率.结论 本文的中层时空特征通过利用局部特征的时空分布信息,显著增强了行为鉴别能力,能够有效地识别多种复杂人体行为.     

结合全局与局部信息的点云目标识别模型库构建

目的 点云目标识别流程分为离线与在线阶段。离线阶段基于待识别目标的CAD模型构建一个模型库,在线基于近邻查找完成识别。本文针对离线阶段,提出一种新的模型库构建方法。方法 首先将CAD模型置于一个二十面体中心,使用多个虚拟相机获取CAD模型在不同视角下的点云;然后将每个不同视角下的点云进行主成分分析并基于主成分分析的结果从多个选定的方向将点云切分为多个子部分,这些子部分包含点云的全局及局部信息;接着对每个子部分使用聚类算法获取其最大聚类,去除离群点;最后结合多种方式删减一些冗余聚类,减小模型库规模。结果 在多个公开数据集上使用多种点云描述子进行对比实验,识别结果表明,相对于传统的模型库构建方法,基于本文方法进行识别正确率更高,在某些点云描述子上的识别正确率提升达到10%以上。结论 通过将CAD模型在不同视角下点云的全局与局部信息都加入模型库中,本文提出的模型库构建方法可有效提高点云目标识别正确率,改善了场景目标发生遮挡时,近邻查找识别精度不高的问题。     

采用模糊规则的人体点云特征尺寸识别与提取

为解决人体点云模型的特征尺寸自动识别和提取难的问题,提出一种基于模糊规则的人体关键尺寸提取的方法.首先根据膝盖处投影点云的宽度特点对点云进行规范化处理,使点云朝向X轴正方向;再应用截面法变步长搜索人体点云,并采用基于改进的降抛物线型隶属函数的模糊规则和坐标值比较法来判断人体特征点的位置;最后利用Z坐标差值法和相交轮廓周长法来计算人体测量学中的关键尺寸.实验结果表明,该方法是可行和可靠的.     

自适应骨骼中心的人体行为识别算法

目的 基于3维骨架的行为识别研究在计算机视觉领域一直是非常活跃的主题,在监控、视频游戏、机器人、人机交互、医疗保健等领域已取得了非常多的成果。现今的行为识别算法大多选择固定关节点作为坐标中心,导致动作识别率较低,为解决动作行为识别中识别精度低的问题,提出一种自适应骨骼中心的人体行为识别的算法。方法 该算法首先从骨骼数据集中获取三维骨架序列,并对其进行预处理,得到动作的原始坐标矩阵;再根据原始坐标矩阵提取特征,依据特征值的变化自适应地选择坐标中心,重新对原始坐标矩阵进行归一化;最后通过动态时间规划方法对动作坐标矩阵进行降噪处理,借助傅里叶时间金字塔表示的方法减少动作坐标矩阵时间错位和噪声问题,再使用支持向量机对动作坐标矩阵进行分类。论文使用国际上通用的数据集UTKinect-Action和MSRAction3D对算法进行验证。结果 结果表明,在UTKinect-Action数据集上,该算法的行为识别率比HO3D J2算法高4.28%,比CRF算法高3.48%。在MSRAction3D数据集上,该算法比HOJ3D算法高9.57%,比Profile HMM算法高2.07%,比Eigenjoints算法高6.17%。结论 本文针对现今行为识别算法的识别率低问题,探究出问题的原因是采用了固定关节坐标中心,提出了自适应骨骼中心的行为识别算法。经仿真验证,该算法能有效提高人体行为识别的精度。     

基于毫米波雷达稀疏点云的人体行为识别方法

目前利用毫米波雷达进行人体行为识别的方法在复杂场景下无法很好的区分相似动作,与此同时模型的鲁棒性和抗干扰能力也相对较差;针对以上两个问题,提出了一种通用的基于毫米波雷达稀疏点云的人体行为识别方法,该方法首先利用K-means++聚类算法对点云进行采样,然后使用基于注意力特征融合的点云活动分类网络进行人体行为特征的提取和识别,该网络可以兼顾点云的空间特征以及时序特征,对稀疏点云的运动有灵敏的感知能力;为了验证所提出方法的有效性和鲁棒性,分别在MMActivity数据集和MMGesture数据集上进行了实验,其在两个数据集上取得97.50%和94.10%的准确率,均优于其它方法;此外,进一步验证了K-means++点云采样方法的有效性,相较于随机采样,准确率提升了0.4个百分点,实验结果表明所提出方法能够有效的提升人体行为识别的准确率,且模型具有较好的泛化能力。     

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。     

结合时空拓扑特征和稀疏表达的人体行为识别算法

基于视觉的行为分析是图像处理、模式识别等领域重要研究内容之一,在公共安全和军事上有广泛前景。在固定单摄像机下,针对单特征描述力欠缺、运动遮挡、空洞和阴影等问题,提出一种结合时空拓扑特征和稀疏表达的行为识别算法。该算法利用随机投影融合拓扑结构、几何不变特征和时空Poisson信息构造强内聚高区分低维的时空拓扑特征,结合模拟人脑解决问题的加噪稀疏机制,识别近景人体行为。实验结果表明时空拓扑特征比单特征的识别率高12.79%,在噪声情况下识别率仅降低6.15%,多行为识别率达到87.78%;该算法具有较强的时空特征描述力、噪声鲁棒性和识别高效性。     

复杂场景下的人体行为识别研究新进展

人体行为识别是计算机视觉的研究难点和热点,主流的研究框架包括行为特征提取、人体行为表示和识别算法3个方面,目前简单场景下的人体简单动作的识别已基本得到解决,而复杂场景下的行为识别仍面临很多困难。对近几年人体行为识别的发展做了比较详细的研究,从人体行为识别的研究范畴、特征提取以及行为模型等方面综述了目前复杂场景下人体行为识别的研究方法。与已有的相关综述文献不同的是,文中结合了近三年国内外人体行为识别领域中新的研究热点和成果,如姿态特征的提取和表示、基于稀疏编码和卷积神经网络的人体行为表示方法等。最后阐述了该领域目前存在的困难以及可能的发展趋向。     

一种有效的基于点云特征人体识别方法

基于视觉信息的运动目标识别是室内移动机器人自主导航的一个重要研究内容,现有的方法经常由于背景噪声干 扰、自然光照、机器人视角变化等因素影响识别稳定性。本文提出一种有效的目标识别方法,滤除地平面点云特征,并采用 分割聚类和支持向量积融合方法识别运动目标。实验表明,本文方法在满足实时性前提下,相对于传统人体骨骼、二维梯度 直方图算法具有更高的准确率,更适合复杂环境下的人体识别。     

远距离人体步态识别算法的研究

步态识别是一种新的生物特征识别技术，它旨在根据人们走路的姿势进行身份识别本文就远距离人体识别算法以及步态识别所涉及到的运动分割．特征提取，模式识别进行了研究，给出了实验图像。特别对基于模型的步态特征识别和基于人体行走的步态序列特征进行识别两种方法进行了比较和分析。     

基于邻域曲率的低特征辨识度点云配准方法

在对特征辨识度低的点云进行配准的过程中,传统的基于局部特征提取和匹配的方法通常精度不高,而基于全局特征匹配的方法精度和效率也难以保证。针对这一问题,提出一种改进的局部特征配准方法。在初步配准阶段,设计了一种基于法向量投影协方差分析的关键点提取方法,结合快速特征直方图(FPFH)对关键点进行特征描述,定义多重匹配条件对特征点进行筛选,最后将对应点的最近距离之和作为优化目标进行粗匹配;在精配准阶段,采用以点到平面的最小距离作为迭代优化对象的改进迭代最近点(ICP)算法进行精确配准。实验结果表明,在配准特征辨识度低的点云时,相较于其他三种配准方法,该方法能保持高配准精度的同时降低配准时间。     

基于视频的人体异常行为识别与检测方法综述

作为计算机视觉的重要分支,异常行为识别与检测技术已在智能安防、医疗监护、交通管控等领域获得了广泛应用.对异常行为的界定及判别方法与场景因素紧密相关,针对不同应用场景特点,适当选择特征提取及异常行为识别与检测方法,进而保证预警准确率,在实际应用中至关重要.基于此,对基于视频的人体异常行为识别与检测方法进行综述,首先给出人体异常行为的定义、特点及分类;其次,对特征提取方法进行总结,特征提取方法的选取及提取特征的好坏直接影响后续判别结果;再次,从异常行为识别和异常行为检测两个角度对异常行为判别方法进行分析和讨论,给出常用异常行为检测数据集及相关算法表现;最后,对本领域未来研究方向提出展望.     

基于点云属性信息的平面标靶特征提取

目的 色彩和回光强度作为点云的属性信息可以有效地应用到点云数据的特征提取中.本文根据平面标靶的几何以及光谱特性,提出了一种平面标靶的快速提取算法用于精确确定靶心坐标.方法 首先根据点云的色彩信息,采用光谱欧式距离函数进行点云的分类;对分类后的点云进行色彩重采样以提高同类点云色彩的一致性,同时根据平面标靶点云的光谱特性,根据其RGB值进行目标区域的提取,通过对圆形区域的面积测定以确定目标提取的正确性.最终根据点的回光强度值,确定圆形目标区域的中心坐标位置.结果 通过两组实验分析,第1组对固定距离处的标靶靶心提取精度分析,本文自动提取靶心的点位中误差为3.31 mm,而手工提取靶心的点位中误差为11.78 mm,证明本文方法的提取精度明显高于手工提取靶心的精度;第2组对分散排列的标靶靶心提取精度分析,通过分析证明本文方法在5 m处的靶心提取精度可以优于2 mm;10 m处的提取精度可以优于4 mm;15 m 处的点位提取精度可以优于5 mm.结论证实了本文方法的可行性和精确性.     

基于人体关节点数据的攻击性行为识别

针对人体攻击性行为识别问题，提出一种基于人体关节点数据的攻击性行为识别方法。首先，利用OpenPose获得单帧图像中的人体关节点数据，并通过最近邻帧特征加权法和分段多项式回归完成由人体自遮挡和环境因素所导致缺失值的补全；然后，对每个人体定义动态"安全距离"阈值，如果两人真实距离小于阈值，则构建行为特征矢量，其中包括帧间人体重心位移、人体关节旋转角角速度和发生交互时的最小攻击距离等；最后，提出改进的LightGBM算法w-LightGBM，并对攻击性行为进行识别。采用公共数据集UT-interaction对所提出的攻击性行为分类识别方法进行测试实验，准确率达到95.45%。实验结果表明，所提方法能够有效识别各种角度的攻击性行为。     

基于残差注意力机制的点云配准算法

针对传统点云配准算法精度低、鲁棒性差以及放疗前后癌症患者无法实现精确放疗的问题,提出一种基于残差注意力机制的点云配准算法（ADGCNNLK）。首先,在动态图深度卷积网络（DGCNN）中添加残差注意力机制来有效地利用点云的空间信息,并减少信息损失;然后,利用添加残差注意力机制的DGCNN提取点云特征,这样做不仅可以在保持点云置换不变性的同时捕捉点云的局部几何特征,也可以在语义上将信息聚合起来,从而提高配准效率;最后,将提取到的特征点映射到高维空间中并使用经典的图像迭代配准算法LK进行配准。实验结果表明,所提算法与迭代最近点算法（ICP）、全局优化的ICP算法（Go-ICP）和PointNetLK相比,在无噪、有噪的情况下配准效果均最好。其中,在无噪情况下,与PointNetLK相比,所提算法的旋转均方误差降低了74.61%,平移均方误差降低了47.50%;在有噪声的情况下,与PointNetLK相比,所提算法的旋转均方误差降低了73.13%,平移均方误差降低了44.18%,说明所提算法与PointNetLK相比鲁棒性更强。将所提算法应用于放疗前后癌症患者人体点云模型的配准,从而辅助医生治疗,并实现了精确放疗。     

基于曲率信息的人工蜂群点云配准算法

针对仅使用群智能优化算法及点云空间信息进行点云配准时,优化过程寻找两片点云对应点耗时较长,收敛速度较慢的缺点,提出一种基于曲率信息的人工蜂群点云配准算法。算法根据曲率信息提取特征点,通过改进人工蜂群算法优化目标函数得到可以使两片点云重合的最佳变换矩阵。在种群优化过程中根据曲率信息约束对应点寻找范围,缩小参与计算点云的规模。对比实验表明,与仅采用随机选点方法和使用点云空间坐标信息的配准算法等相比,所提出算法可以在不降低配准精度的同时,有效加快配准收敛速度,显著缩短点云配准所用时间。     

基于深度学习的三维点云人脸识别

为了增强三维点云人脸识别系统针对多表情、多姿态的鲁棒性,提出一种基于深度学习的点云特征提取网络ResPoint。ResPoint网络使用了分组、采样和局部特征提取（ResConv）等模块,而在ResConv模块中使用了跳跃式连接,因此所提网络对于稀疏点云有很好的识别结果。首先通过人脸几何特征点定位鼻尖点,并以该点为中心切割出面部区域,切割出的区域有噪点并且有孔洞,因此对其进行高斯滤波和三维立方插值;其次,使用ResPoint网络对预处理后的点云数据提取特征;最后,在全连接层组合特征以实现三维人脸的分类。在CASIA三维人脸数据库上的实验中,与关系型卷积神经网络（RS-CNN）相比,ResPoint网络的识别正确率提高了5.06%。实验结果表明,ResPoint网络增加了网络深度的同时使用不同的卷积核提取特征,因此ResPoint网络有更好的特征提取能力。     

一种基于2D时空信息提取的行为识别算法

基于计算机视觉的人体行为识别技术是当前的研究热点，其在行为检测、视频监控等领域都有着广泛的应用价值。传统的行为识别方法，计算比较繁琐，时效性不高。深度学习的发展极大提高了行为识别算法准确性，但是此类方法和图像处理领域相比，效果上存在一定的差距。设计了一种基于DenseNet的新颖的行为识别算法，该算法以DenseNet做为网络的架构，通过2D卷积操作进行时空信息的学习，在视频中选取用于表征行为的帧，并将这些帧按时空次序组织到RGB空间上，传入网络中进行训练。在UCF101数据集上进行了大量实验，实验准确率可以达到94.46%。     

基于建筑物轮廓的地面激光点云与影像匹配点云配准研究

为了高精度融合异源数据,进而充分表达建筑物的顶面及立面信息,提出基于建筑物轮廓特征的地面激光点云与影像匹配点云配准方法.通过边缘估计提取影像匹配点云建筑物屋顶轮廓,利用α-shape算法匹配提取地面激光点云建筑物屋檐轮廓,运用主成分分析算法、质心约束及罗德里格斯公式实现两种轮廓点云的粗配准,根据ICP算法完成精配准.实验结果表明该方法能够实现跨模态数据的优势互补,有效提高影像与点云配准的计算效率和配准精度.     

道路定位信息提取及四参数坐标转换方法

该文针对当前比较普及的GPS,对其卫星定位信息的接收及其定位参数提取的实现和坐标转换的方法予以介绍,利用MSComm控件采用事件驱动的方法从端口获取数据。在工程应用中使用GPS卫星定位系统采集到的数据是WGS-84坐标系数据,而目前我们测量成果普遍使用的是以1954年北京坐标系或者地方（任意）独立坐标系为基础的坐标数据,故采用四参数法对坐标进行转换。