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人体动作姿态识别方法实现

  • 商品编号:vc500
  • 货  号:vc500
  • 品  牌:jgyc
  • 开发语言: vc
  • 数据库: 其它
  • 论文字数: 7729
  • 编程工具/运行环境: Visual C++6.0
  • 市场价: ¥300.00
  • 销售价: ¥200.00
  • 节省: ¥100.00

以下是介绍(不过多网上展示为了防止查重),如需要完整的请联系客服qq购买.提示:本资料已审核通过,内容严格保密,格式标准,质量保证,软件类的包调试成功. 需要这份设计请添加QQ303563675.团购或代理了解

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引言

随着科技的发展,用于认知的人工智能得到了很大的发展,应用新颖的材料和先进的技术,认知的能力也有了显著地进步,从环境的认知,到人体的认知,从静态的认知,到动态的认知。

目前,有关认知的人工智能,例如人脸的检测,车辆的检测、语音的识别等等,已经从最基础的研究开始迈向较成熟的应用阶段,在很多领域发挥了其“眼睛”和“耳朵”的功能。“眼睛”观察人脸的嘴型、眼型的变化,认知到人的表情,“耳朵’’聆听讨论的过程,分辨不同的发言人,整理分类……

对于认知而言,一个重要环节就是对人体的认知,利用计算机视觉的人工智能在实际的认知中,动作的识别是其中比较重要的一个部分。人体的动作是指身体的活动或行动,在日常的生活,人体本身就是一个动态的生活过程,所谓的静态也只是动态的一个衔接过程。因而,提高认知的能力,其中的一个大问题就是人体动作的识别研究。人自身的眼睛不能做到24小时不间断的对周遭环境中所发生的人体动作事件进行有效地认知,借助于人工智能的“眼睛”,摄像设备不仅需要记录这些发生的动作,而且需要类似人的大脑功能来识别所发生的动作,及时了解其发生的时间、地点、类别等等,真正的做到认知。

正是基于这样的思考,本文将研究的重点放到有关人体动作的识别,寄希望于在深入了解人体动作的特性之后,利用计算机视觉来对人体动作进行识别。

12研究背景和意义

从直观的角度来看,人体动作一般包括了走路、跑步、挥臂、下蹲、坐立、跳跃等等这些日常生活中的过程,是人的动态最外在的表现。一方面,这些动作具体的表现了人们生活、学习、工作等各各方面,是人生存和生活的基本组成形态。另一方面,人体动作本身包含有很强大的消息,例如面部动作(表情)的识别可以反应人体的心理和生理状态——微笑、愁苦或是疲乏,手势动作的识别可以传递很多价值信息,最常见的“OK”手势可以寓意“准备好了”,“可以”等等含义。通过识别这些动作,可以有效的认识和辨析人体的动态过程,了解人体所传达的信息,从而能够实现智能监测,并给其他智能化的应用提供基本的依据。

人体动作的识别是模式识别与人工智能发展的重要步骤,通过对人体动作的识别,掌握动作发生的空间和时间特性,基本的分类等信息,为之后的应用等提供更加有效的依据,这是非常基础而极其重要的一环。

人体动作识别的目的在于,在成功实现动作跟踪、特征提取的基础上,通过分析获得的人体动作特征参数,自动识别人体动作类型。目前,人体动作的识别技术在很多领域都有着广泛的应用,例如视觉监督、高层用户交互、基于内容的图像存储和检索、视频会议、动作性能分析、虚拟现实等领域【1】。以下就将简要的介绍一些重要的应用领域及其研究发展方向。

1)智能监控

智能监控通常应用在那些对安全性要求很高的区域,例如银行、机场、酒店等等。在目前的这些应用中,通常是一种被动的监控。当异常情况发生之后(例如车辆被盗),保安人员调取录制的摄像片段来了解发生的事实,实行补救措施。但这种被动的监控往往为时已晚,实际中所需要的是一种24小时的实时监控,及时、自动地分析摄像设备所获取的图像数据,当发生异常情况时,能够及时有效地通知保安人员,准确地做出判断,从而避免犯罪等情况的发生。这种主动式的监控一方面减少了被动监控所造成的大量人力物力的消耗,另一方面大大提高了监控的成效,做到了有的放矢。

在一些公共场合,通过智能监控,了解行人的动作状态、拥挤程度,识别可疑人物的出现等等,适时的对公共场所的安全进行维护。同时,也可以对用于商场、ATM机等地方的商业数据分析,为商家提供动态的消费数据统计分析。

2)人机交互

人体动作识别很有前景的潜在应用之一是人机交互。在新的人工智能环境中,不需要键盘鼠标就能实现人和计算机的信息交互。这就需要在这一过程,能够实时地识别人体的动作,了解各种状态,判断各种信息,从而做到信息的交互。

人类进行交流的语言工具分为自然语言(Natural Language)和人体语言(Body Language)两类,自然语言是最常见的语音,即谈话等,而人体语言则包括了手势、面部表情、头部动作等等的身体动作所传达的信息。要做到人机交互,人体语言的识别和理解是很重要的一部分。在早期的研究中,广泛应用于人机交互的主要是语音识别,但是这很容易受到环境噪声和距离的限制。而人的动作识别则不受此限制,能从中获取到更多的细节,这对于实现人机之间更加自然和智能的交流的自然场景理解非常有用。

3)动作分析

通过对动作序列的研究,跟踪分析感兴趣的关节活动,可以建立人体的几何模型,了解人体动作的行为机制,从而可以有效地提高人体的动作性能。这一点最突出的应用是在体育动作中,在现在的竞技体育中,如田径、游泳、跳水等等,通过分析运动员的动作过程,建立一个最优的动作模型,在动作的速度、姿态等等方面做出改进,提升动作员的竞争力。在体育视频中,通过自动地对动作进行分析、判断,提供科学直观的辅助分析手段,同时,也可以为体育赛事提供即时的比赛评注、 赛况分析等等。在医学应用中,步态分析旨在通过分析人体的生物反馈系统,并结合正常的步态建模,分析病人的步态状况,判断其腿部的伤病情况或畸形程度,从而能够为医学治疗提供有效地参考数据。

另外,现在一个比较新颖的方向是有关视频内容的检索。目前常用的检索是基于关键字的检索,而大规模的视频数据库要求我们能够对这些视频数据进行高效的管理和访问,但是如果仅仅依赖关键字检索,不仅仅耗费大量人力物力,而且准确度也不够,这就需要基于视频内容的检索。通过对视频中的动作信息进行分析识别,对视频内容做出正确的标注,可以辅助用户从视频库中快速找到感兴趣的片断,实现对视频数据库的高效管理和查询,提高信息的使用效率。

4)虚拟现实

这是到目前为止一个应用比较广泛的领域——虚拟现实,即在计算机虚拟世界中模拟真实的生活场景,使得在计算机的使用者能够感受到一种较真实的环境。要做到这一点,首先就是基于现实生活中的观察分析,这其中一个很重要的就是人体动作的识别。

在电脑游戏中,对人体动作的识别能够使得游戏中出现的人体更加真实化,其发生动作也更加自然流畅。并且,通过人体动作的识别能够了解实际中人体动作的数据,这些数据是用于游戏的开发设计的重要参数。而在基于互联网的交互式空间中,目前多是文本交流模式,例如QQ,MSN等。在新的应用中可以通过提供手势、头部、面部表情等等的信息线索,增加丰富的交互形势。此外,在视频会议、人物动画、虚拟工作室等等方面也有很好的应用。

综上可知,人体动作的识别涉及到人们日常生活的方方面面,对改善和提高人们的生活质量有重要的作用和实际应用意义,因而,目前越来越多的学者都投入到了该课题的研究当中。基于视频的人体动作识别是具有挑战性的研究工作,涉及图象处理、模式识别、机器学习、计算机视觉等多方面的内容,它的很多研究成果都可以被其它领域借鉴,从而能更广泛地对计算机视觉的整体研究工作产生推动作用。在文献【2】中,阐述了将人体动作识别的研究用于医疗看护中心的智能监测,通过在该中心布置合理的摄像设备,对走廊等非隐私区的病人进行行为上的监护。在获得及时有效的动作指示信息之外,通过对长期数据的统计和分析,为医生制定正确的医疗方案提供参考数据。在文献【3】中,在儿童房内应用人体动作识别技术,就儿童的动作行为做出相应的反应,提供了一个无家长环境中交互式的学习空间。随着科学技术的不断发展,相关的研究成果已经开始在商品中也得到了大量的应用,举例来说,在房屋的安全领域中,通过安装在住宅中的人体动作的识别仪器,及时有效地识别检测入侵者,提高房屋的安全系数,或是在公共环境中控制旋转门的旋转速度等等。

相信,通过研究人员的不断努力,人体动作的识别以及其所推动的其他方面的应用将会更多改善人们的生产生活。

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