关联模态补偿的视频动作识别算法

随着深度摄像机的发展,不同模态的视频数据更易获得.基于多模态数据的视频动作识别也受到越来越广泛的关注.不同模态的数据能够从多个角度对视频动作进行描述,如何有效地利用多模态数据并形成优势互补是视频动作识别中的重要方向.提出了一种基于关联模态补偿的视频动作识别算法.该方法以RGB和光流场视频数据为源模态,以3D骨架数据为辅助模态,利用源模态和辅助模态高层特征空间的关联性,补偿源模态的特征提取.该算法基于卷积神经网络和长短期记忆网络,对源模态数据和辅助模态数据进行时空域特征建模.在此基础上,提出了基于残差子网络的模态适应模块,通过统一源模态特征和辅助模态特征的数据分布,实现辅助模态对源模态的特征补偿.考虑到源模态数据和辅助模态数据在动作类别或动作样本等方面存在不同程度的对齐情况,设计了多层次模态适应算法,以适应不同的训练数据.所提算法仅在训练过程中需要辅助模态的帮助,在测试过程中可以仅根据源模态数据进行动作的识别,极大地拓展了该算法的实用性.在通用公共数据集上的实验结果表明,相比于现有动作识别算法,该算法取得了更加优越的性能.     

深度学习的双人交互行为识别与预测算法研究

基于卷积神经网络的双人交互行为识别算法存在提取的深度特征无法有效表征交互行为序列特性的问题,本文将长短期记忆网络与卷积神经网络模型相结合,提出了一种基于深度学习的双人交互行为识别与预测一体化方法。该方法在训练过程中,完成对卷积神经网络和长短期记忆网络模型的参数训练。在识别与预测过程中,将不同时间比例长度的未知动作类别的视频图像分别送入已经训练好的卷积神经网络模型提取深度特征,再将卷积神经网络提取的深度特征送入长短期记忆网络模型完成对双人交互行为的识别与预测。在国际公开的UT-interaction双人交互行为数据库进行测试的结果表明,该方法在保证计算量适当的同时对交互行为的正确识别率达到了92.31%,并且也可完成对未知动作的初步预测。     

面向智能监控的行为识别

目的 为了进一步提高智能监控场景下行为识别的准确率和时间效率,提出了一种基于YOLO（you only look once：unified,real-time object detection）并结合LSTM（long short-term memory）和CNN（convolutional neural network）的人体行为识别算法LC-YOLO（LSTM and CNN based on YOLO）。方法 利用YOLO目标检测的实时性,首先对监控视频中的特定行为进行即时检测,获取目标大小、位置等信息后进行深度特征提取;然后,去除图像中无关区域的噪声数据;最后,结合LSTM建模处理时间序列,对监控视频中的行为动作序列做出最终的行为判别。结果 在公开行为识别数据集KTH和MSR中的实验表明,各行为平均识别率达到了96.6%,平均识别速度达到215 ms,本文方法在智能监控的行为识别上具有较好效果。结论 提出了一种行为识别算法,实验结果表明算法有效提高了行为识别的实时性和准确率,在实时性要求较高和场景复杂的智能监控中有较好的适应性和广泛的应用前景。     

Exploring Temporal Structure of Trajectory Components for Action Recognition

Action recognition is one of the most important components for video analysis. In addition to objects and atomic actions, temporal relationships are important characteristics for many actions and are not fully exploited in many approaches. We model the temporal structures of midlevel actions (referred to as components) based on dense trajectory components, obtained by clustering individual trajectories. The trajectory components are a higher level and a more stable representation than raw individual trajectories. Based on the temporal ordering of trajectory components, we describe the temporal structure using Allen's temporal relationships in a discriminative manner and combine it with a generative model using bag of components. The main idea behind the model is to extract midlevel features from domain‐independent dense trajectories and classify the actions by exploring the temporal structure among these midlevel features based on a set of relationships. We evaluate the proposed approach on public data sets and compare it with a bag‐of‐words–based approach and state‐of‐the‐art application of the Markov logic network for action recognition. The results demonstrate that the proposed approach produces better recognition accuracy.     

短文本分类的ResLCNN模型

短文本分类是互联网文本数据处理中的关键任务之一.长短时记忆网络LSTM（long short-term memory）和卷积神经网络CNN（convolutional neural network）是广泛应用于短文本分类任务的两种深度学习模型.在计算机视觉和语音识别领域的深度学习研究表明,深层次的神经网络模型具有较好的表达数据特征的能力.受此启发,面向文本深度学习分类问题,提出基于3层LSTM和CNN网络结构的ResLCNN（residual-LSTM-CNN）深度学习模型.该模型有效结合LSTM获取文本序列数据的长距离依赖特征和CNN通过卷积操作获取句子局部特征的优势,同时借鉴残差模型理论,在第1层LSTM层与CNN层之间加入恒等映射,构建残差层,缓解深层模型梯度消失问题.为了探究深层短文本分类中ResLCNN模型的文本分类能力,在多种数据集上将其与LSTM、CNN及其组合模型进行对比实验.结果表明,相比于单层LSTM与CNN组合模型,ResLCNN深层模型在MR、SST-2和SST-5数据集上分别提高了1.0%、0.5%、0.47%的准确率,取得了更好的分类效果.     

融合动作特征的多模态情绪识别

近年来,利用计算机技术实现基于多模态数据的情绪识别成为自然人机交互和人工智能领域重要 的研究方向之一。利用视觉模态信息的情绪识别工作通常都将重点放在脸部特征上,很少考虑动作特征以及融合 动作特征的多模态特征。虽然动作与情绪之间有着紧密的联系,但是从视觉模态中提取有效的动作信息用于情绪 识别的难度较大。以动作与情绪的关系作为出发点,在经典的 MELD 多模态情绪识别数据集中引入视觉模态的 动作数据,采用 ST-GCN 网络模型提取肢体动作特征,并利用该特征实现基于 LSTM 网络模型的单模态情绪识别。 进一步在 MELD 数据集文本特征和音频特征的基础上引入肢体动作特征,提升了基于 LSTM 网络融合模型的多 模态情绪识别准确率,并且结合文本特征和肢体动作特征提升了上下文记忆模型的文本单模态情绪识别准确率, 实验显示虽然肢体动作特征用于单模态情绪识别的准确度无法超越传统的文本特征和音频特征,但是该特征对于 多模态情绪识别具有重要作用。基于单模态和多模态特征的情绪识别实验验证了人体动作中含有情绪信息,利用 肢体动作特征实现多模态情绪识别具有重要的发展潜力。     

采用Transformer网络的视频序列表情识别

目的 相比于静态人脸表情图像识别,视频序列中的各帧人脸表情强度差异较大,并且含有中性表情的帧数较多,然而现有模型无法为视频序列中每帧图像分配合适的权重。为了充分利用视频序列中的时空维度信息和不同帧图像对视频表情识别的作用力差异特点,本文提出一种基于Transformer的视频序列表情识别方法。方法首先,将一个视频序列分成含有固定帧数的短视频片段,并采用深度残差网络对视频片段中的每帧图像学习出高层次的人脸表情特征,从而生成一个固定维度的视频片段空间特征。然后,通过设计合适的长短时记忆网络(long short-term memory network,LSTM)和Transformer模型分别从该视频片段空间特征序列中进一步学习出高层次的时间维度特征和注意力特征,并进行级联输入到全连接层,从而输出该视频片段的表情分类分数值。最后,将一个视频所有片段的表情分类分数值进行最大池化,实现该视频的最终表情分类任务。结果 在公开的BAUM-1s(Bahcesehir University multimodal)和RML(Ryerson Multimedia Lab)视频情感数据集上的试验结果表明,该...     

Human motion recognition exploiting radar with stacked recurrent neural network

We develop a novel radar-based human motion recognition technique that exploits the temporal sequentiality of human motions. The stacked recurrent neural network (RNN) with long short-term memory (LSTM) units is employed to extract sequential features for automatic motion classification. The spectrogram of raw radar data is used as the network input to utilize the time-varying Doppler and micro-Doppler signatures for human motion characterization. Based on experimental data, we verified that a stacked RNN with two 36-cell LSTM layers successfully classifies six different types of human motions.     

基于非线性堆叠双向网络的端到端声纹识别

传统声纹识别方法过程繁琐且识别率低,现有的深度学习方法所使用的神经网络对语音信号没有针对性从而导致识别精度不够。针对上述问题,本文提出一种基于非线性堆叠双向LSTM的端到端声纹识别方法。首先,对原始语音文件提取出Fbank特征用于网络模型的输入。然后,针对语音信号连续且前后关联性强的特点,构建双向长短时记忆网络处理语音数据提取深度特征,为进一步增强网络的非线性表达能力,利用堆叠多层双向LSTM层和多层非线性层实现对语音信号更深层次抽象特征的提取。最后,使用SGD优化器优化训练方式。实验结果表明提出的方法能够充分利用语音序列信号特征,具有较强的时序全面性和非线性表达能力,所构造模型整体性强,比GRU和LSTM等模型具有更好的识别效果。     

基于多模态特征学习的人体行为识别方法

由于从单一行为模态中获取的特征难以准确地表达复杂的人体动作,本文提出基于多模态特征学习的人体行为识别算法.首先采用两条通道分别提取行为视频的RGB特征和3D骨骼特征,第1条通道C3DP-LA网络由两部分组成:(1)包含时空金字塔池化(Spatial Temporal Pyramid Pooling,STPP)的改进3D CNN;(2)基于时空注意力机制的LSTM,第2条通道为时空图卷积网络(ST-GCN),然后,本文将提取到的两种特征融合使其优势互补,最后用Softmax分类器对融合特征进行分类,并在公开数据集UCF101和NTU RGB+D上验证.实验表明,本文提出的方法与现有行为识别算法相比具有较高的识别准确度.     

基于LSTM神经网络的人体动作识别

人体动作识别为人机合作提供了基础支撑,机器人通过对操作者动作进行识别和理解,可以提高制造系统的柔性和生产效率.针对人体动作识别问题,在三维骨架数据的基础上,对原始三维骨架数据进行平滑去噪处理以符合人体关节点运动的平滑规律;构建了由静态特征和动态特征组成的融合特征用来表征人体动作;引入了关键帧提取模型来提取人体动作序列中...     

面向群体行为识别的非局部网络模型

目的 视频行为识别一直广受计算机视觉领域研究者的关注，主要包括个体行为识别与群体行为识别。群体行为识别以人群动作作为研究对象，对其行为进行有效表示及分类，在智能监控、运动分析以及视频检索等领域有重要的应用价值。现有的算法大多以多层递归神经网络（RNN）模型作为基础，构建出可表征个体与所属群体之间关系的群体行为特征，但是未能充分考虑个体之间的相互影响，致使识别精度较低。为此，提出一种基于非局部卷积神经网络的群体行为识别模型，充分利用个体间上下文信息，有效提升了群体行为识别准确率。方法 所提模型采用一种自底向上的方式来同时对个体行为与群体行为进行分层识别。首先从原始视频中沿着个人运动的轨迹导出个体附近的图像区块；随后使用非局部卷积神经网络（CNN）来提取包含个体间影响关系的静态特征，紧接着将提取到的个体静态特征输入多层长短期记忆（LSTM）时序模型中，得到个体动态特征并通过个体特征聚合得到群体行为特征；最后利用个体、群体行为特征同时完成个体行为与群体行为的识别。结果 本文在国际通用的Volleyball Dataset上进行实验。实验结果表明，所提模型在未进行群体精细划分条件下取得了77.6%的准确率，在群体精细划分的条件下取得了83.5%的准确率。结论 首次提出了面向群体行为识别的非局部卷积网络，并依此构建了一种非局部群体行为识别模型。所提模型通过考虑个体之间的相互影响，结合个体上下文信息，可从训练数据中学习到更具判别性的群体行为特征。该特征既包含个体间上下文信息、也保留了群体内层次结构信息，更有利于最终的群体行为分类。     

基于上下文特征融合的行为识别算法

针对LSTM网络无法充分提取短时信息导致人体行为识别率不高的问题,提出一种基于上下文特征融合的卷积长短时记忆网络联合优化架构,用于仅具有RGB数据的行为识别网络。使用3D卷积核对输入的动作序列提取其空间特征和短时时间特征,并将多通道信息进行融合,将融合后的特征送入下一级卷积神经网络和LSTM层中进行长期时间的特征学习,获取上下文的长期时空信息,最后用Softmax分类器进行人体行为的分类。实验结果表明,在人体行为识别公开数据集UCF-101上,提出的基于上下文特征融合的卷积长短时记忆网络的平均识别准确率达93.62%,相比于未进行特征融合的卷积长短时记忆网络提高了1.28%,且平均检测时间降低了37.1%。     

Stock-Price Forecasting Based on XGBoost and LSTM

Using time-series data analysis for stock-price forecasting (SPF) is complex and challenging because many factors can influence stock prices (e.g., inflation, seasonality, economic policy, societal behaviors). Such factors can be analyzed over time for SPF. Machine learning and deep learning have been shown to obtain better forecasts of stock prices than traditional approaches. This study, therefore, proposed a method to enhance the performance of an SPF system based on advanced machine learning and deep learning approaches. First, we applied extreme gradient boosting as a feature-selection technique to extract important features from high-dimensional time-series data and remove redundant features. Then, we fed selected features into a deep long short-term memory (LSTM) network to forecast stock prices. The deep LSTM network was used to reflect the temporal nature of the input time series and fully exploit future contextual information. The complex structure enables this network to capture more stochasticity within the stock price. The method does not change when applied to stock data or Forex data. Experimental results based on a Forex dataset covering 2008–2018 showed that our approach outperformed the baseline autoregressive integrated moving average approach with regard to mean absolute error, mean squared error, and root-mean-square error.     

基于视频深度学习的时空双流人物动作识别模型

深度学习在人物动作识别方面已取得较好的成效,但当前仍然需要充分利用视频中人物的外形信息和运动信息。为利用视频中的空间信息和时间信息来识别人物行为动作,提出一种时空双流视频人物动作识别模型。该模型首先利用两个卷积神经网络分别抽取视频动作片段空间和时间特征,接着融合这两个卷积神经网络并提取中层时空特征,最后将提取的中层特征输入到3D卷积神经网络来完成视频中人物动作的识别。在数据集UCF101和HMDB51上,进行视频人物动作识别实验。实验结果表明,所提出的基于时空双流的3D卷积神经网络模型能够有效地识别视频人物动作。     

基于长短时记忆和深度神经网络的视觉手势识别技术

针对基于视觉的动态手势识别易受光照、背景和手势形状变化影响等问题,在分 析人体手势空间上下文特征的基础上,首先建立一种基于人体骨架和部件轮廓特征的动态手势 模型,并采用卷积姿势机和单发多框检测器技术构造深度神经网络进行人体手势骨架和部件轮 廓特征提取。其次,引入长短时记忆网络提取动态人体手势中骨架、左右手和头部轮廓的时序 特征,进而分类识别手势。在此基础上,设计了一种空间上下文与时序特征融合的动态手势识 别机(GRSCTFF),并通过交警指挥手势视频样本库对其进行网络训练和实验分析。实验证明, 该系统 可以快速准确识别动态交警指挥手势,准确率达到94.12%,并对光线、背景和手势形 状变化具有较强的抗干扰能力。     

An art therapy evaluation method based on emotion recognition using EEG deep temporal features

Self-assessment methods are widely used in art therapy evaluation, but emotional recognition methods using physiological signals’ features are more objectively and accurately. In this study, we proposed an electroencephalogram (EEG)-based art therapy evaluation method that could evaluate the therapeutic effect based on the emotional changes before and after the art therapy. Twelve participants were recruited in a two-step experiment (emotion stimulation step and drawing therapy step), and their EEG signals and self-assessment scores were collected. The self-assessment model (SAM) was used to obtain and label the actual emotional states; the long short-term memory (LSTM) network was used to extract the deep temporal features of EEG to recognize emotions. Further, the classification performances in different sequence lengths, time-window lengths and frequency combinations were compared and analyzed. The results showed that emotion recognition models with LSTM deep temporal features achieved the better classification performances than the state-of-the-art methods with non-temporal features; the classification accuracies in high-frequency bands (α, β, and γ bands) were higher than those in low-frequency bands (δ and θ bands); there was a highest emotion classification accuracy (93.24%) in 10-s sequence length, 2-s time-window length and 5-band frequency combination. Our proposed method could be used for emotion recognition effectively and accurately, and was an objective approach to assist therapists or patients in evaluating the effect of art therapy.

     

Grenander时间结构学习与推理优化下的行为识别

针对现有基于视频整体时间结构建模的行为识别方法中,存在的时间噪声信息和歧义信息干扰现象,从而引起行为类别识别错误的问题,提出一种新型的Grenander推理优化下时间图模型(temporal graph model with Grenander inference, TGM-GI).首先,构建3D CNN-LSTM模块,其中3D CNN用于行为的动态特征提取, LSTM模块用于该特征的时间依赖关系优化.其次,在深度模块基础上,利用Grenander理论构建了行为识别的时间图模型,并设计了两个模块分别处理慢行为时间冗余和异常行为干扰问题,实现了时间噪声抑制下的时间结构提议.随后,设计融合特征约束和语义约束的Grenander测度,并提出一种时序增量形式的Viterbi算法,修正了行为时间模式中的歧义信息.最后,采用基于动态时间规划的模式匹配方法,完成了基于时间模式的行为识别任务.在UCF101和Olympic Sports两个公认数据集上,与现有多种基于深度学习的行为识别方法进行比较,该方法获得了最好的行为识别正确率.该方法优于基准的3D CNN-LSTM方法,在UCF101数据集上识别...     

基于卷积长短时记忆网络的人体行为识别研究

人体行为识别利用深度学习网络模型自动提取数据的深层特征,但传统机器学习算法存在依赖手工特征提取、模型泛化能力差等问题。提出基于空时特征融合的深度学习模型（CLT-net）用于人体行为识别。采用卷积神经网络（CNN）自动提取人体行为数据的深层次隐含特征,利用长短时记忆（LSTM）网络构建时间序列模型,学习人体行为特征在时间序列上的长期依赖关系。在此基础上,通过softmax分类器实现对不同人体行为分类。在DaLiAc数据集的实验结果表明,相比CNN、LSTM、BP模型,CLT-net模型对13种人体行为的总体识别率达到了97.6%,具有较优的人体行为识别分类性能。