基于无标记点运动跟踪的步态参数提取*

〖提出一种无标记点的步态参数提取方法,采用基于模型的人体运动跟踪方法,无须标记点即可从视频图像序列中获取运动步态参数。利用粒子滤波算法跟踪人体目标运动过程,通过基于外观模型的相似度计算及边界匹配误差判断定位腿部关节点。依据曲线拟合方法在跟踪与定位结果上提取运动步态参数。实验结果表明,该方法能精确定位腿部关节点且有效地提取步态参数。     

单目视频中无标记的人体运动跟踪

提出一种人体运动跟踪算法,从无关节标记的单目视频中获取人体运动,利用一个带外观模板的人体关节模型,通过学习得到的运动模型及基于外观模型的相似性计算,巧妙地利用粒子滤波的概率密度传播策略鲁棒地跟踪普通单目视频中的人体运动,当出现跟踪丢失时,能在后续序列中自动恢复正确跟踪,且能较好地处理遮挡和自遮挡问题,实验表明,该算法鲁棒性好,跟踪结果令人满意。     

适用于单目视频的无标记三维人体运动跟踪

在无标记人体运动跟踪过程中,由于被跟踪目标缺乏明显的特征以及背景复杂而使得跟踪到的人体运动姿态与真实值偏差较大,不能进行长序列视频跟踪.针对这一现象,提出一种基于形变外观模板匹配进行单目视频的三维人体运动跟踪算法,其中所用的人体外观模型由三维人体骨骼模型及二维纸板模型组成.首先根据人体骨骼比例约束采用逆运动学计算出关节旋转欧拉角;然后利用正向运动学求得纸板模型中像素在三维空间中的坐标,将这些像素根据摄像机成像模型投影到二维图像中得到形变外观模板;最后采用直方图匹配得到人体运动跟踪结果.实验结果表明,该算法对于一些复杂的长序列人体运动能够得到较为理想的跟踪结果,可应用于人机交互和动画制作等领域.     

基于标记点检测的视线跟踪注视点估计

传统的头戴式视线跟踪系统需要借助额外的头部位置跟踪器或其他辅助设备才能定位视线方向.针对该问题,提出一种基于标记点检测的注视点估计方法.该方法通过计算机视觉的方法检测标记点,建立场景图像与真实场景中计算机屏幕之间的空间关系,将场景图像中的注视点坐标映射到计算机屏幕中.实验结果表明,该方法简单易行,可以较好地估计出用户在...     

基于逆运动学的人体步态特征提取

近年来,人体运动分析成为了计算机视觉和图像处理技术中的一个最活跃的研究课题。其研究在虚拟现实、智能监视系统、高级用户接口、运动分析和基于模型的图像编码等方面具有广阔的应用前景。该文提出了一种基于逆运动学的方法来提取人体步态特征的运动分析方法,对于每个图像序列,先采用背景减除算法检测行人的运动轮廓,然后根据人体运动的特点,寻找每帧图像中人体踝关节的位置,通过得到的踝关节位置使用逆运动学的方法来预测其他关节点位置,通过实验发现,这种方法在提取步态特征中取得了很好的效果。     

基于视频的三维人体运动跟踪

提出一种结合多种图像特征,在多摄像机环境下跟踪人体运动的方法．通过定义人体模型、摄像机投影模型以及相似性度量模型来得到优化框架下的目标函数,并使用牛顿-高斯优化算法对其进行求解．模拟数据和实际数据的实验表明,文中方法比仅仅使用灰度特征,跟踪结果得到了改善,对比实验结果也优于基于概率算法的退火粒子滤波．     

基于智能边的人腿的参数化跟踪

在非约束环境中，人的运动估计和跟踪是非常困难的，至今尚未得到有效解决。难点主要有：衣服在运动过程中所引起的光照的变化、遮挡、人体运动的复杂性、以及投影的不可逆。虽然这方面的工作开展了二十多年，但这一问题远没有得到解决。到目前为止，已有的方法可大致分成两大类：基于人体棍棒模型的模板匹配方法和基于非刚体边缘轮廓的匹配方法。前者存在着两个主要问题：人     

基于改进Snake模型的人体运动跟踪算法

提出一种改进Snake模型与光流估计相结合的人体运动自动实时跟踪算法.利用角点检测得到接近人体真实轮廓的初始轮廓,减少了迭代次数,降低了Snake模型收敛到局部极值的概率;同时针对Snake模型跟踪不够稳定、容易出现跟踪丢失问题,结合KLT光流法,选取当前帧所得到的轮廓点中的强特征点进行光流估计,将估计结果作为下一帧Snake的初始轮廓,有效地解决了这一难题.实验结果表明改进Snake模型可使初始轮廓形变到人体真实轮廓,同时实现了视频序列中自动、实时的人体跟踪.     

基于sift特征匹配的人体上半身三维运动跟踪

研究人体姿态与视频优化跟踪问题,单目视频缺少深度信息,使得单目视频的人体运动跟踪难以实现三维姿态恢复问题。为解决上述问题,提出了一种利用sift特征尺度不变性的优点进行人体上半身三维运动跟踪的算法。在跟踪过程中先计算初始匹配sift特征点对,然后反复迭代出除误匹配点,消除误差,最后求解由两个匹配sift特征组成的方程组得到胸部关节的位姿,根据人体骨骼模型采用深度遍历依次恢复其它关节的姿态。实验结果表明,系统能够对人体上半身运动进行比较准确的三维运动跟踪。     

人体运动目标跟踪的滞后性问题研究

研究人体运动目标跟踪问题,由于图像目标跟踪实时性差,在摄像机与被跟踪物体同时运动的情况下,被跟踪人体走路速度过快,两者速度不匹配时,运动的人体存在着被跟踪的滞后性问题.为解决上述问题,提出了一种改进的粒子跟踪方法.在人体跟踪的过程中,可以根据实际跟踪情况在线减少粒子的数目,进而减少运算时间,使得算法的运算速度可以根据被跟踪人体的运动速度实时调节,形成速度最佳匹配.仿真表明,改进的算法很好地解决了被跟踪运动目标的滞后性的问题,跟踪效果明显改善.     

Monocular human motion tracking

Human motion tracking from monocular image sequences has been explored widely. However, a framework that addresses the variety of sensing conditions is lacking. In this paper, we present a simple, efficient, and robust method for recovering plausible 3D motion from a video without knowledge of the cameras parameters. Our method transforms the motion capture problem into a convex problem and employs a hierarchical geometrical solver for the minimization. This algorithm was applied to numerous synthetic and real image sequences with very encouraging results. Specifically, our results indicate that it can handle challenges posed by variation of lighting, partial self-occlusion, and rapid motion.Published online: 21 October 2004     

基于改进粒子滤波算法的人体运动跟踪

在复杂环境中对人体进行有效性和鲁棒性的跟踪是计算机视觉领域一个非常富有挑战性的课题,提出了一种基于改进粒子滤波算法实现的人体运动跟踪。利用改进的粒子滤波算法跟踪视频序列中的人体运动,不但解决了传统粒子滤波算法计算量大、误码多的缺点,而且能较好地处理遮挡和自遮挡问题。实验结果表明,该改进算法能更准确、更有效地跟踪运动人体。     

基于统计模型的遗传粒子滤波器人体运动跟踪

提出了一种基于统计模型的遗传粒子滤波器人体运动跟踪算法。引入局域二值模式(LBP)算子提取纹理特征,利用颜色直方图与纹理直方图相似度的加权和表示目标相似度,以有效解决自遮挡对跟踪的影响。利用该统计模型精确表示运动人体轮廓,目标形状可由一可变形状参数确定;采用遗传粒子滤波器作为跟踪算法以提高粒子滤波器的鲁棒性和精度。通过预测更新可变形状参数,再利用统计模型中目标形状与形状可变参数的关系得到图像序列各帧中人体轮廓,有效降低了计算量,从而达到快速而准确的跟踪目的。最后用上述方法进行了实验,验证了该方法的实用性和有效性。     

Comparison between low-cost marker-less and high-end marker-based motion capture systems for the computer-aided assessment of working ergonomics

The paper deals with the comparison between a high-end marker-based acquisition system and a low-cost marker-less methodology for the assessment of the human posture during working tasks. The low-cost methodology is based on the use of a single Microsoft Kinect V1 device. The high-end acquisition system is the BTS SMART that requires the use of reflective markers to be placed on the subject's body. Three practical working activities involving object lifting and displacement have been investigated. The operational risk has been evaluated according to the lifting equation proposed by the American National Institute for Occupational Safety and Health. The results of the study show that the risk multipliers computed from the two acquisition methodologies are very close for all the analysed activities. In agreement to this outcome, the marker-less methodology based on the Microsoft Kinect V1 device seems very promising to promote the dissemination of computer-aided assessment of ergonomics while maintaining good accuracy and affordable costs.     

Automatic reconstruction of 3D human motion pose from uncalibrated monocular video sequences based on markerless human motion tracking

We present a method to reconstruct human motion pose from uncalibrated monocular video sequences based on the morphing appearance model matching. The human pose estimation is made by integrated human joint tracking with pose reconstruction in depth-first order. Firstly, the Euler angles of joint are estimated by inverse kinematics based on human skeleton constrain. Then, the coordinates of pixels in the body segments in the scene are determined by forward kinematics, by projecting these pixels in the scene onto the image plane under the assumption of perspective projection to obtain the region of morphing appearance model in the image. Finally, the human motion pose can be reconstructed by histogram matching. The experimental results show that this method can obtain favorable reconstruction results on a number of complex human motion sequences.     

随机场中运动一致性的多线索目标跟踪

目的 通过建立各线索间的关联,提高多线索目标跟踪方法的鲁棒性,利用简单而有效的模型使多线索目标跟踪方法的表达和实现变得容易.方法 在不同线索描述下的目标对象间引入运动一致性约束,利用链状结构随机场模型表达不同线索描述下的目标对象及其约束关系,将多线索目标跟踪问题转化为随机场目标函数的简单优化求解.实验中结合亮度直方图、方向梯度直方图和局部二进制模式描述目标对象.结果 15组公测视频序列上的实验结果表明,所提方法相对于多种优秀的目标跟踪方法,在目标受到遮挡、运动模糊、光照变化、背景杂乱等因素干扰时,获得了较低中心位置误差和较高的精度值,反映了所提方法的有效性.结论 运动一致性约束能够较好地增强各线索间的关联,通过链状结构的随机场模型表达该约束关系和各线索描述下的目标对象,在提高跟踪鲁棒性的同时,使跟踪方法的实现变得简单.     

People tracking based on motion model and motion constraints with automatic initialization

Human motion analysis is currently one of the most active research topics in computer vision. This paper presents a model-based approach to recovering motion parameters of walking people from monocular image sequences in a CONDENSATION framework. From the semi-automatically acquired training data, we learn a motion model represented as Gaussian distributions, and explore motion constraints by considering the dependency of motion parameters and represent them as conditional distributions. Then both of them are integrated into a dynamic model to concentrate factored sampling in the areas of the state-space with most posterior information. To measure the observation density with accuracy and robustness, a pose evaluation function (PEF) combining both boundary and region information is proposed. The function is modeled with a radial term to improve the efficiency of the factored sampling. We also address the issue of automatic acquisition of initial model pose and recovery from severe failures. A large number of experiments carried out in both indoor and outdoor scenes demonstrate that the proposed approach works well     

基于粒子滤波器的摄像机运动参数估计

针对利用运动矢量估计摄像机运动参数的问题,将运动矢量作为状态,以块的位置作为状态索引,根据区域的局部相关性自适应地确定状态转移方程,以块匹配的平均绝对误差作为状态估计的观测输出,从而建立状态空间模型。基于该模型利用粒子滤波器估计运动矢量,采用重采样技术来消除粒子退化的现象,最后按照运动矢量与摄像机参数的关系模型,借助最小二乘法确定最优的摄像机参数。实验表明,该算法以较少的搜索点可以估计得到具有时空一致性的运动矢量场,进而能估计出反映摄像机真实运动的摄像机运动参数。