弹性动作关联序列的模式检索

视频检索要求在数据库中能够找到与待检索视频序列相关的序列,该相关序列也可以是数据库中某个序列的部分序列,为此提出了一个动态编程方法.该方法综合了计算信息领域的编辑距离算法和信号处理领域的动态时间规整(DTW)算法,并克服了它们都不能直接用于动作检索的局限性,由于可以通过调节参数使所提方法转换为上述2种方法,所以可把它们看作是所提方法的特例.通过在不同数据库上的实验,以及和编辑距离算法和动态时间规整算法的比较,发现在相同的误检率条件下,所提算法的检测率要好于其他2种算法.     

基于高斯混合模型的视频对象分割算法

针对应用高斯混合模型（GMM）进行视频建模与分割时的模型选择及参数估计初值选择的难点，提出了一种基于GMM的视频对象分割算法．首先进行特征提取，在特征矢量中引入加权运动信息，可根据不同需要选择合理的加权系数，然后通过分割投影进行模型选择及期望最大化（EM）算法的参数初始化并估计参数，这种初值选择方案使得EM算法的初值和真实值较接近，加快了迭代运算的收敛速度，从而提高了视频对象的分割速度，最后对特征矢量进行聚类分割．仿真实验表明，在保持良好分割效果的同时，所提算法的运算速度约为常规方案的76％，并且具有良好的稳定性．     

基于Kinect 的康复训练系统设计与研究

针对运动功能障碍患者的康复训练需求,在使用Kinect 设备提取人体骨架拓扑结构的基础上,提出了一 种基于关节点角度序列提取人体运动特征的动作模型,并设计了一种基于Kinect 体感相机的康复训练系统。 该系统利用Kinect 设备实时采集人体骨骼数据,计算特征关节点间的角度,形成关节角度变化序列。利用动态 时间规整算法( DTW: Dynamic Time Warping ) 比较被测角度序列与动作库的标准动作序列的相似度,判断动作 是否标准并输出评估结果。该系统具有使用便捷、成本低的特点,提高了训练过程的趣味性。测试结果表明, 该系统通过人机交互实现了对运动障碍患者的康复训练指导,对康复训练过程具有积极影响。     

基于多元时间序列融合的飞行动作识别方法

针对飞行动作数据随机性强与长度不一致的问题,提出通过减小动态时间规整(DTW)算法的搜索空间,并定义不同特征参数贡献度的概念,实现对飞行数据的多元时间序列融合,从而完成对战术机动动作的识别。通过引入预分类和细分类结合的方式,对动作数据进行预处理,然后根据改进的动态时间规整(WDTW)算法对待测数据进行识别。仿真实验表明,相比传统DTW算法,WDTW算法通过降低算法复杂度,识别计算时间变化明显;对核密度与精准度系数的分析表明识别准确率亦有所提高。实验结果验证了所提方法的准确性。     

基于子动作特征矩阵与DTW算法的手臂动作识别方法

为了建立助残手控制与手臂运动之间的联系,结合惯性测量单元,提出了一种基于子动作特征矩阵和动态时间规整(DTW)算法的手臂动作识别方法.首先建立手臂连杆运动模型,使用正向运动学理论解算出手臂末端的空间位置;接着分析了手臂末端角速度、空间位置变化,发现连续的手臂动作可根据动作的活跃程度拆解为若干子动作,并构造子动作特征矩阵...     

基于高斯混合模型的腹主动脉图像分割

为了有效地分割腹主动脉图像,提出了基于适度空间约束的高斯混合模型分割算法.该算法将三维空间邻域信息融入高斯混合模型中,利用最大期望算法(EM)获取腹部血管灰度图像的估计参数,从而分割出血管图像.实验结果表明:所提出的方法不仅能准确地分割腹主动脉的血管分支图像,而且对于图像噪声的抑制有较好的效果.     

基于GrabCut的免交互图像分割算法

针对GrabCut算法需要用户交互进行初始矩形框的设定而不能做到自动分割,且在前景图像较为复杂时分割效果不佳等问题,提出一种基于GrabCut的免交互图像分割算法。首先,训练Faster R-CNN网络,将待分割图像通过Faster R-CNN进行目标检测来得到前景目标所在区域矩形框;然后在k-means算法初始化高斯混合模型时加入位置信息,进行聚类以得到优化的初始高斯混合模型参数;最后对GrabCut算法分割结果中的边缘像素进行平滑后处理。试验结果表明,该算法无需用户交互即可完成分割且相比原始GrabCut算法具有更好的视觉效果和更高的分割正确率。     

基于DTW优化积分直方图动态捕捉的持续人体动作识别研究

针对现有持续人体动作识别算法实时性不高的问题,提出了一种基于动态时间规整(DTW)积分直方图的动态捕捉方法.首先,利用积分直方图对原始动作进行分类;然后,聚类各种时空姿态建立动作的统计表示,并采用巴氏距离测量两个直方图的相似性;最后,根据动态时间规整方法设计了动态程序识别算法.通过大型数据集的测试以及与几种最新方法的比较证明了方法的高效性,即使在数据库包含噪声和相似动作的情况下,方法仍然取得了很好的识别效果.     

基于运动块及关键帧的人体动作识别

为了进行动作识别,需要提取能够充分表征动作的运动、时间、空间及形状信息的特征.本文首先从动作的运动特性出发,采用基于图聚类的方法对人体的运动区域进行分割,并通过计算运动块的熵值选出由运动方向一致的运动点构成的运动块.通过建立混合高斯模型对运动块的时空三维位置及运动方向进行特征表示,得到运动描述符.同时,通过比较前后帧中运动块的变化提取关键帧,然后基于词袋框架进一步筛选关键帧,并采用梯度直方图对动作的形状信息进行特征表示,得到形状描述符.通过线性组合运动描述符及形状描述符,得到充分包含动作的运动、时间、空间及形状信息的联合描述符,并采用最近邻分类器进行动作识别.该算法在KTH和UCF运动数据集上较当前方法取得更好识别效果.     

基于数据融合的不平衡连续手术动作分割识别

为解决样本分布不均衡的连续动作序列分割识别精度不高的问题,提出一种基于深度学习的新型连续动作分割与识别模型,该模型能够从多维时间序列中提取更丰富全面的动作特征。使用基于双向长短时记忆网络(bidirectional long short-term memory networks, Bi-LSTM)的特征提取单元提取数据特征,利用基于注意力机制的特征融合模块融合多种模态的特征,并利用全连接层构建的解码器完成最终分类。实验中使用多种传感器采集了眼科手术中连续环形撕囊操作的连续动作多模态数据对算法进行验证实验。实验结果显示,与使用长短时记忆网络(LSTM)和门控循环单元(gated recurrent unit, GRU)的数据层融合算法以及4种特征层融合策略相比,所提出的模型具有更好的性能。对于数据量最小的动作类别,该算法的识别精度提高了14%以上,全局F₁分数提升8%以上,整体识别准确度达到90.72%。这些结果表明,该模型能够有效解决样本分布不均衡的连续动作序列分割识别精度问题,并为多模态连续动作分割与样本不均衡问题的解决提供了新的思路和方法。     

结合互信息熵差测度的高斯混合模型图像分割

从分割图像与原图像的内在联系出发,提出了一种基于高斯混合模型与互信息熵差结合的分割算法--GMM-DMI算法.利用期望极值化方法确定高斯混合模型的各分量参数,以互信息熵差为模型选择准则,计算前分割图像与当前分割图像的互信息熵差,互信息熵差达到最小时即为最优解.实验结果表明,本算法所得到的目标图像的区域保持形状且定位性能好.     

视频动作质量评估

视频动作质量评估旨在通过计算机对视频中人体行为进行分数评估,其可以作为监测和评估人体行为质量的自动化技术,因而在实验操作规范监测、康复医疗和体育训练等领域有着重要的应用价值.本文介绍了视频动作质量评估任务的研究挑战,而后梳理了相关的研究工作,介绍了传统方法的和深度学习方法,并详细分析了这两类方法的优缺点,最后介绍了其在现实生活中的应用价值.     

基于动态时间规整(DTW)优化积分直方图动态捕捉的持续人体动作识别研究

针对现有持续人体动作识别算法实时性不高的问题,提出了一种基于动态时间规整(DTW)积分直方图的动态捕捉方法。首先,利用积分直方图对原始动作进行分类;然后,聚类各种时空姿态建立动作的统计表示,并采用巴氏距离测量两个直方图的相似性;最后,根据动态时间规整方法设计了动态程序识别算法。通过大型数据集的测试以及与几种最新方法的比较证明了方法的高效性,即使在数据库包含噪声和相似动作的情况下,方法仍然取得了很好的识别效果。     

基于高斯-马尔可夫随机场模型的运动目标自动分割

提出了一种基于高斯 马尔可夫随机场(GMRF:GaussianMarkovRandomField)模型的运动目标自动分割算法.该算法采用有限高斯混合模型描述视频序列帧差图像的概率分布.在此基础上建立马尔可夫随机场模型,构造系统相应的能量函数.然后通过Metroplis优化算法求解能量函数的最优解,得出标记场,提取出运动目标.实验结果证明,该算法对运动目标分割具有很好的分割效果.     

基于多分辨率小波和高斯混合模型的纹理图像分割

提出了一个基于多分辨率小波采样和高斯混合模型的纹理图像分割方法。该方法首先对图像进行必要的预处理,然后对图像进行小波“金字塔”分解。分解后的小波系数和图像共同组成了相应像素的特征向量,然后利用高斯混合模型进行分割。分割的实验结果表明,该算法具有较强的分割能力。     

融合边缘特征的马尔可夫随机场模型及分割算法

针对区域马尔可夫随机场(MRF)模型的图像分割中常产生边缘模糊的问题,提出了一种融合边缘特征的区域MRF模型(IEFRMRF)及其分割算法。IEFRMRF模型基于MRF理论,首先通过边缘模板提取图像的边缘特征,建立局部区域的边缘先验约束;其次利用图像局部区域像素的空间约束关系描述图像的局部高斯统计特征,并通过期望最大化算法估计高斯特征参数;然后根据贝叶斯原理建立了具有边缘保持作用的区域MRF模型;最终采用区域置信度传播(BP)算法对IEFRMRF模型进行全局优化,把局部统计特征传递到图像的全局,并按照MAP准则估计图像分割标号。人工加噪声图像分割的实验结果表明,IEFRMRF模型的分割结果和传统高斯MRF模型、局部区域高斯MRF模型的分割结果相比,分割准确率分别提高了47.9%和21.4%,并且分割结果的边缘更清晰,自然图像的分割实验也验证了提出模型的有效性。     

一种快速保边的图像对象分割方法

提出一种快速保边的交互式图像对象分割方法.该方法基于图割优化,建立了从整体分割到局部细化的两步骤优化过程.整体分割采用超像素代替像素表示图像,在保留了绝大部分图像边界特征的同时降低了优化计算的复杂度,且通过结合交互中包含的对象形状、外观和图像梯度信息,保证了分割结果区域和边界的完整性.局部细化针对某段边界局部范围内的像素,通过局部采样更新外观模型来改善分割结果的边界质量.实验结果验证了方法的正确性和有效性.     

改进的混合动静态背景的分割方法

针对动静态背景场景下背景分割虚警率高的问题,提出了一种基于块直方图特征的Zivkovic混合高斯模型改进算法—BHZ-MoG。该算法设计了图像的块观测向量,并根据块观测向量的统计规律将图像块分类为动态、半动态、静态块,由此给出了结合块观测向量与块分类的块直方图特征提取算法,同时结合块直方图特征与Zivkovic混合高斯模型对不同类型的块分别进行背景分割与模型更新。实验结果表明,相较于Zivkovic混合高斯模型,BHZ-MoG算法能够在保证查全率不变的情况下,有效提高背景分割结果的查准率;Zivkovic混合高斯模型及BHZ-MoG的最大F1分数分别为0.758和0.790,说明了BHZ-MoG算法可以获得较佳的前、背景分割效果。另外,BHZMoG算法还可有效降低Zivkovic混合高斯模型在动态背景下的虚警率。     

基于图割的图像抠像与合成算法

提出了基于图割图象的抠像与合成算法。该算法改进了GrabCut算法的能量公式,对分割后的图像进行多次修正,提高了抠像的精确度;采用多值键代替传统二值键进行图象合成,即在合成时依据灰度级在待合成图象的不同位置改变混合比,将前景图象与背景图象有机的融合在一起。实验表明了算法的有效性。     

基于轻量化二维人体姿态估计的小样本动作识别算法

动作识别是近年来时序数据挖掘领域的研究热点,具有广泛的应用前景。但是现阶段基于深度学习的动作识别算法需要大量的标记训练数据集,存在泛化性差、实时性差、场景受限的问题。为解决这些问题,本研究设计一种基于轻量化二维人体姿态估计的小样本动作识别算法。该算法基于YOLOv5算法构建轻量化的人体检测器HYOLOv5。基于轻量化二维姿态估计模型Lite-HRNet设计人体姿态特征描述算子,有效地去除背景对人体动作特征的干扰。为有效度量时序人体姿态特征描述算子间的相似度,本研究提出基于动态时间规整的人体姿态特征距离度量,并在此基础上设计基于类别中心选择的动作模板匹配算法。该算法通过少量的动作视频构建动作特征模板库,利用动作模板匹配算法可实现多类动作视频的精准识别。为验证算法,本研究在COCO 2017的Humans数据集上对HYOLOv5进行测试,人体检测识别精度mAP@0.5∶0.95可达50.7%。基于10种动作视频数据进行测试,结果表明,本研究所提算法可有效地识别视频序列中的姿态,在每个动作仅包含4个训练数据的情况下,动作识别准确率均可达到91.8%。