基于轻量级姿态估计的跳绳检测计数算法

针对人体姿态估计算法可实施性低以及基于姿态估计的跳绳计数精度不高的问题, 提出了一种基于轻量级人体姿态估计网络的跳绳计数算法. 该算法首先输入跳绳视频, 接着利用帧间差分法提取关键帧图像并送入人体姿态估计网络进行关节点检测; 同时为了解决轻量级网络检测精度不高的问题, 提出优化的LitePose检测模型, 采用自适应感知解码方法对模型的解码部分进行优化从而减少量化误差; 然后采用卡尔曼滤波对坐标数据进行平滑降噪, 以减小坐标抖动误差; 最终通过关键点坐标变化判断跳绳计数. 实验结果表明, 在相同图像分辨率和环境配置下, 本文提出的算法使用优化的LitePose-S网络模型, 不仅未增加模型参数量和运算复杂度, 同时网络检测精度提高了0.7%, 且优于其他对比网络, 而且本算法在跳绳计数时的平均误差率最低可达1.00%, 可以利用人体姿态估计的结果有效地判断人体起跳和落地情况, 最终得出计数结果.     

基于高分辨率网络和图卷积网络的三维人体重建模型

针对单目图像重建人体时出现的头部姿态翻转和图像特征间隐式空间线索缺失的问题,提出了一种基于高分辨率网络（HRNet）和图卷积网络（GCN）的三维人体重建模型。首先利用HRNet和残差块作为主干网络从原始图像中提取丰富的人体特征信息,然后使用GCN来捕获特征之间隐式的空间线索以获得空间精确的特征表示,最后使用此特征来预测多人线性蒙皮模型（SMPL）的参数以得到更加准确的重建结果;同时为了有效解决人体头部姿态翻转的问题,对SMPL的关节点重新进行了定义,在原有关节的基础上增加对头部关节点的定义。实验结果表明,所提模型能够准确地重建出三维人体,在2D数据集LSP上的重建准确率达到了92.41%,在3D数据集MPI-INF-3DHP上的关节误差和重建误差也大幅降低,平均误差仅分别为97.73 mm和64.63 mm,验证了所提模型在人体重建领域的有效性。     

基于MobileNetV3与ST-SRU的危险驾驶姿态识别

针对危险驾驶行为引起的交通安全事故频发的现状,提出一种基于MobileNetV3和ST-SRU的危险驾驶姿态识别系统.首先,修改MobileNetV3的网络结构使其适用于人体姿态估计任务,输出关节点的热力图和偏移量图,用来估计J个关节点的二维坐标位置;其次,定义ST-SRU骨架动作识别算法,利用动作的骨架序列数据对动作进行分类.实验结果表明:MobileNetV3姿态估计算法在自建的AI Challenger上肢姿态数据集上测得PCP值(percentage correct parts)达到95.6%,测试1 000次用时仅为5.03 s;利用自建的危险驾驶行为数据集将训练好的姿态估计和动作识别模型移植到嵌入式平台,实现了实时的危险驾驶姿态识别系统.     

结合不确定性估计的轻量级人体关键点检测算法

人体关键点检测在智能视频监控、人机交互等领域有重要应用。针对基于热图的人体关键点检测算法依赖高分辨率热图、计算资源消耗大的问题,提出一种结合不确定性估计的轻量级算法。使用低分辨率热图,结合不确定性估计预测误差分布的尺度参数,提高了预测结果的可信度;利用尺度参数监督和约束热图,缓解梯度消失,增强了网络的鲁棒性。COCO数据集上实验结果表明,与积分姿态回归算法相比,改进后算法的平均精度提高了3.3%,降低了资源占用。     

基于RGB-D图像弱监督学习的3D人体姿态估计

针对于深度图数据缺乏大量的3D标签、泛化能力差的问题,结合现有的弱监督网络结构,提出一种基于RGB-D图像的弱监督模型实现3 D人体姿态估计的方法,整体呈现两级级联结构.首先通过使用预处理后的RGB-D数据作为2 D姿态估计模块的输入,提取出人体关节热图;然后将热图进行积分回归生成对应的关节点坐标;最后将生成的关节点作...     

着装场景下双分支网络的人体姿态估计

目的 人体姿态估计旨在识别和定位不同场景图像中的人体关节点并优化关节点定位精度。针对由于服装款式多样、背景干扰和着装姿态多变导致人体姿态估计精度较低的问题,本文以着装场景下时尚街拍图像为例,提出一种着装场景下双分支网络的人体姿态估计方法。方法 对输入图像进行人体检测,得到着装人体区域并分别输入姿态表示分支和着装部位分割分支。姿态表示分支通过在堆叠沙漏网络基础上增加多尺度损失和特征融合输出关节点得分图,解决服装款式多样以及复杂背景对关节点特征提取干扰问题,并基于姿态聚类定义姿态类别损失函数,解决着装姿态视角多变问题;着装部位分割分支通过连接残差网络的浅层特征与深层特征进行特征融合得到着装部位得分图。然后使用着装部位分割结果约束人体关节点定位,解决服装对关节点遮挡问题。最后通过姿态优化得到最终的人体姿态估计结果。结果 在构建的着装图像数据集上验证了本文方法。实验结果表明,姿态表示分支有效提高了人体关节点定位准确率,着装部位分割分支能有效避免着装场景中人体关节点误定位。在结合着装部位分割优化后,人体姿态估计精度提高至92.5%。结论 本文提出的人体姿态估计方法能够有效提高着装场景下的人体姿态估计精度,较好地满足虚拟试穿等实际应用需求。     

基于人体关节点多特征融合的暴力行为识别

针对目前视频中暴力行为识别算法识别准确率不高的问题,提出一种基于人体关节点多特征融合的暴力行为识别方法。使用YOLO-Pose算法实现人体检测与姿态估计,获取人体关节点位置信息,基于人体结构提取关节点的距离特征和形状特征,基于运动特性提取关节点的动态特征和姿态特征,将所有特征信息进行融合,构建Bi-LSTM行为识别模型实现暴力行为识别分类,并设计行为识别结果稳定器,解决识别过程中因随机干扰导致的行为误判问题。在公开暴力行为数据集Violent-Flows与自制暴力行为数据集Vio-B上验证提出方法的有效性,实验表明,在Violent-Flows数据集与Vio-B数据集上本方法准确率分别达到97.9%与98.5%,高于现有方法。     

YOLOv3剪枝模型的多人姿态估计

目的 为了解决复杂环境中多人姿态估计存在的定位和识别等问题,提高多人姿态估计的准确率,减少算法存在的大量冗余参数,提高姿态估计的运行速率,提出了基于批量归一化层（batch normalization,BN）通道剪枝的多人姿态估计算法（YOLOv3 prune pose estimator,YLPPE）。方法 以目标检测算法YOLOv3（you only look once v3）和堆叠沙漏网络（stacked hourglass network,SHN）算法为基础,通过重叠度K-means算法修改YOLOv3网络锚框以更适应行人目标检测,并训练得到Trimming-YOLOv3网络;利用批量归一化层的缩放因子对Trimming-YOLOv3网络进行循环迭代式通道剪枝,设置剪枝阈值与缩放因子,实现较为有效的模型剪枝效果,训练得到Trim-Prune-YOLOv3网络;为了结合单人姿态估计网络,重定义图像尺寸为256×256像素（非正方形图像通过补零实现）;再级联4个Hourglass子网络得到堆叠沙漏网络,从而提升整体姿态估计精度。结果 利用斯坦福大学的MPⅡ数据集（MPⅡ human pose dataset）进行实验验证,本文算法对姿态估计的准确率达到了83.9%;同时,时间复杂度为O（n²）,模型参数量与未剪枝原始YOLOv3相比下降42.9%。结论 结合YOLOv3剪枝算法的多人姿态估计方法可以有效减少复杂环境对人体姿态估计的负面影响,实现复杂环境下的多人姿态估计并提高估计精度,有效减少模型冗余参数,提高算法的整体运行速率,能够实现较为准确的多人姿态估计,并具有较好的鲁棒性和泛化能力。     

基于距离加权重叠度估计与椭圆拟合优化的精确目标跟踪算法

为解决判别式相关滤波（DCF）跟踪算法在跟踪目标旋转或非刚性形变时的模型漂移、尺度粗糙、跟踪失败问题,提出一种基于距离加权重叠度估计与椭圆拟合优化的精确目标跟踪算法（DWOP-EFO）。首先,同时采用矩形框之间的重叠度和中心距离作为动态锚框质量评价的依据,能够缩小预测结果与目标区域之间的空间距离,缓解模型漂移问题;其次,为了进一步提高跟踪精度,采用轻量化的目标分割网络将目标从背景中分割出来,再利用椭圆拟合算法对分割轮廓进行优化并输出稳定的旋转矩形框,实现对目标尺度的精确估计;最后,通过尺度置信度优化策略对置信度高的尺度结果实现门控输出。所提算法能缓解模型漂移问题,同时有利于增强跟踪器的鲁棒性和提升跟踪精度。在两个最为流行的评测数据集VOT2018和OTB100上进行了实验,结果表明：在VOT2018数据集上,所提算法的期望平均重叠率（EAO）指标比基于重叠度最大化准确跟踪算法（ATOM）提高2.2个百分点,相较于基于可学习的判别模型跟踪器（DiMP）提高1.9个百分点;同时,所提算法在OTB100评测数据集上的成功率指标比ATOM高出1.3个百分点,特别是在非刚性形变属性上效果显著。所提算法在评测数据集上的平均运行速率均超过25 frame/s实现了实时跟踪。     

基于Kinect的人体姿态估计优化和动画生成

为了生成更准确流畅的虚拟人动画,采用Kinect设备捕获三维人体姿态数据的同时,使用单目人体三维姿态估计算法对Kinect的彩色信息进行骨骼点数据推理,从而实时优化人体姿态估计效果,并驱动虚拟人物模型生成动画。首先,提出了一种时空优化的骨骼点数据处理方法,以提高单目估计人体三维姿态的稳定性;其次,提出了一种Kinect和遮挡鲁棒姿势图（ORPM）算法融合的人体姿态估计方法来解决Kinect的遮挡问题;最后,研制了基于四元数向量插值和逆向运动学约束的虚拟人动画系统,其能够进行运动仿真和实时动画生成。与仅利用Kinect捕获人体运动来生成动画的方法相比,所提方法的人体姿态估计数据鲁棒性更强,具备一定的防遮挡能力,而与基于ORPM算法的动画生成方法相比,所提方法生成的动画在帧率上提高了两倍,效果更真实流畅。     

基于YOLOv3-HM的手部姿态估计方法研究

二维手部姿态估计是人机交互领域的一项关键技术。为增强复杂环境下系统鲁棒性,提高手势姿态估计精度,提出一种基于目标检测和热图回归的YOLOv3-HM算法。首先,利用YOLOv3算法从RGB图像中识别框选手部区域,采用CIoU作为边界框损失函数;然后,结合热图回归算法对手部的21个关键点进行标注;最终,通过回归手部热图实现二维手部姿态估计。分别在FreiHAND数据集与真实场景下进行测试,结果表明,该算法相较于传统手势检测算法在姿态估计精度和检测速度上均有所提高,对手部关键点的识别准确率达到99.28%,实时检测速度达到59 f/s,在复杂场景下均能精准实现手部姿态估计。     

3D human pose estimation in motion based on multi-stage regression

3D human pose estimation in motion is a hot research direction in the field of computer vision. However, the performance of the algorithm is affected by the complexity of 3D spatial information, self-occlusion of human body, mapping uncertainty and other problems. In this paper, we propose a 3D human joint localization method based on multi-stage regression depth network and 2D to 3D point mapping algorithm. First of all, we use a single RGB image as the input, through the introduction of heatmap and multi-stage regression to constantly optimize the coordinates of human joint points. Then we input the 2D joint points into the mapping network for calculation, and get the coordinates of 3D human body joint points, and then to complete the 3D human body pose estimation task. The MPJPE of the algorithm in Human3.6 M dataset is 40.7. The evaluation of dataset shows that our method has obvious advantages.     

基于AlphaPose优化模型的老人跌倒行为检测算法

针对在低功耗、低成本硬件平台快速准确检测老人跌倒高危行为的问题,提出了一种基于AlphaPose优化模型的老人异常行为检测算法.首先,对行人目标检测模型和姿态估计模型进行优化,以加快人体目标检测和姿态关节点推理;然后,通过优化的AlphaPose模型快速计算得到人体姿态关节点图像坐标数据;最后,计算人体跌倒瞬间头部关节...     

基于改进CNN和加权SVDD算法的人体姿态估计

卷积神经网络是人体姿态估计中应用最成功的深度学习模型,但仍存在着提取图像特征时不同图像区域和提取出的不同抽象特征被平等对待的缺陷。为此,提出了一种基于改进卷积神经网络和加权支持向量数据描述算法的关节外观模型,并用其设计了一种人体姿态估计算法。卷积神经网络卷积层中不同图像区域的卷积操作被赋以不同的权值系数以体现其不同作用;采用加权支持向量数据描述算法对每一种抽象特征都构造关节子外观模型,将所有关节子外观模型按不同权值进行线性组合建立了新的关节外观模型,权值的不同体现了不同抽象特征的不同作用。仿真实验表明,与现有基于卷积神经网络的人体姿态估计算法相比,所设计的人体姿态估计算法具有更高的估计准确度。     

DPENet：轻量化文档姿态估计网络

现有的用于矫正透视倾斜变形文档的深度学习模型存在空间泛化性差、模型参数量大、推理速度慢等问题。从姿态估计的角度出发,提出一种轻量化文档姿态估计网络DPENet（lightweight document pose estimation network）,以优化上述问题。将文档图像中的单一文档视为一个姿态估计对象,将文档的四个角点视为文档对象的四个姿态估计点,采用兼具全连接回归与高斯热图回归优点的DSNT（differentiable spatial to numerical transform）模块实现文档图像角点的高精度定位,并通过透视变换处理实现透视变形文档图像的高精度矫正。DPENet采用轻量化设计,以面向移动端的MobileNet V2为主干网络,模型体量只有10.6?MB。在SmartDoc-QA（仅取148张文档图像）数据集上与现有的三种主流网络进行了对比实验,实验结果表明,DPENet的矫正成功率（96.6%）和平均位移误差（mean displacement error,MDE）（1.28个像素）均优于其他三种网络,同时其平均矫正速度也有良好的表现。在保持轻量化和速度快的条件下,DPENet网络具有更高的变形文档矫正成功率和矫正精度。     

融合注意力特征的遮挡物体6D姿态估计

在机械臂视觉抓取过程中,现有的算法在复杂背景、光照不足、遮挡等条件下,难以对目标物体进行实时、准确、鲁棒的姿态估计。针对以上问题,提出一种基于关键点方法的融合注意力特征的物体6D姿态网络。首先,在跳跃连接（Skip Connection）阶段引入能够聚焦通道空间信息的卷积注意力模块（CBAM）,使编码阶段的浅层特征与解码阶段的深层特征进行有效融合,增强特征图的空间域信息和精确位置通道信息;其次,采用归一化损失函数以弱监督的方式回归每个关键点的注意力图,将注意力图作为对应像素位置上关键点偏移量的权重分数;最后,累加求和得到关键点坐标。实验结果证明,所提网络在LINEMOD数据集和Occlusion LINEMOD数据集上ADD（-S）指标分别达到了91.3%和46.3%。与基于关键点的逐像素投票网络（PVNet）相比ADD（-S）指标分别提升了5.0个百分点和5.5个百分点,验证了所提网络在遮挡场景下有更好的鲁棒性。     

融入密集连接的多尺度轻量级人体姿态估计

针对如何在保证轻量化的同时提升网络的性能问题,以轻量级简单基线（LPN）为基础提出的融入密集连接的多尺度轻量级人体姿态估计（LDMNet）,重新设计了下采样的瓶颈结构,将密集连接与深度可分离卷积以及多尺度特征提取相结合,构建了一个轻量高效的特征提取结构,同时改进了空洞空间卷积池化金字塔多特征进行再提取。在MPII数据集以及COCO数据集上的实验表明,与基线方法LPN相比,LDMNet在少量增加参数量和计算量的情况下,在MPII验证集上的平均准确率提升了1.9个百分点,在COCO验证集上的平均准确率提升了3.2个百分点,另外与最新的轻量级网络LiteHRNet相比在COCO验证集与MPII验证集上平均准确率也取得了2.9和1.5个百分点的提升,该网络在轻量化的基础上有效地提升了网络的识别精度。     

基于关键点的类别级三维可形变目标姿态估计

为了解决类别级三维可形变目标姿态估计问题,基于目标的关键点,提出了一种面向类别的三维可形变目标姿态估计方法。该方法设计了一种基于关键点的端到端深度学习框架,框架以PointNet++为后端网络,通过特征提取、部位分割、关键点提取和基于关键点的姿态估计部分实现可形变目标的姿态估计,具有计算精度高、鲁棒性强等优势。同时,基于ANCSH方法设计了适用于K-AOPE网络的关键点标准化分层表示方法,该方法仅需提取目标少量的关键点即可表示类别物体。为了验证方法的有效性,在公共数据集shape2motion上进行测试。实验结果显示,提出的姿态估计方法(以眼镜类别为例)在旋转角上的误差分别为2.3°、3.1°、3.7°,平移误差分别为0.034、0.030、0.046,连接状态误差为2.4°、2.5°,连接参数误差为1.2°、0.9°,0.008、0.010。与ANCSH方法相比,所提方法具有较高的准确性和鲁棒性。