[發明專利]一種視角無關的動作識別方法

無效

• 申請號: 200810232110.5
• 申請日: 2008-11-05
• 公開（公告）號: CN101425139A
• 公開（公告）日: 2009-05-06
• 發明（設計）人: 張二虎;趙永偉
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/20;G06K9/54;G06K9/62
• 代理公司: 西安弘理專利事務所
• 代理人: 羅 笛

技術領域

本發明屬于智能視覺監控技術領域，具體涉及一種視角無關的動作識別方法。

背景技術

隨著科技的飛速發展，利用攝像機來對場景進行監控，已經被廣泛應用于社會的各個方面。監控場景中的主要目標是人，對人體的各種動作進行識別，有助于防止和阻止犯罪。至今為止，關于動作識別的大多數研究工作都是在一個固定的視角下進行的。雖然有一小部分利用了視角不變的表示開展研究，可是它們大多數存在著一些缺陷，比如缺少用于識別的足夠的信息，依賴魯棒的語義特征點的檢測或者是點對應。由于場景中人體運動的方向與攝像機拍攝方向之間的角度是任意的，人不可能總是朝著同一個方向去活動。而攝像機從一個固定的方向拍攝到的只是該方向下的2維的運動數據，其他方向下的信息都丟失了。當采集到的運動序列的角度和計算機之前學習的運動序列的角度不一樣時，動作識別就變得格外困難。

用概率網絡方法識別人體動作能夠充分考慮人運動的動態過程，并且將時間尺度和空間尺度上的運動的微小變化采用概率的方法進行建模，該方法對于運動序列在時間和空間尺度上的小的變化具有很好的魯棒性，但目前的基于概率網絡的方法沒有考慮每個狀態的出現順序以及每個狀態的持續時間，也沒有充分利用動作序列中的上下文信息，導致識別率不高。

發明內容

本發明的目的是提供一種視角無關的動作識別方法，解決了現有監控場景中要求固定視角的限制，實現了任意方向下的人體動作識別，且識別率高。

本發明所采用的技術方案是，一種視角無關的動作識別方法，該方法按照以下步驟實施，

步驟1：提取正面、傾斜、側面3個方向下的二值人體輪廓信息：使用3個攝像機分別從正面、傾斜、側面3個方向對要識別的動作體態同步進行視頻數據采集，設θ為拍攝角度，則正面θ＝0°，傾斜θ＝45°，側面θ＝90°，對得到的視頻數據進行預處理從而得到二值圖像信息f₀(w，h)、f₄₅(w，h)、f₉₀(w，h)，其中f₀(w，h)、f₄₅(w，h)、f₉₀(w，h)分別表示運動人體在θ＝0°、θ＝45°、θ＝90°下的投影的二值圖像信息；

步驟2：根據上步得到的要識別動作體態的正面、傾斜、側面3個方向下的二值人體圖像信息，進行人體3維體態的雕刻重建，得到該體態的3維雕刻模型；

步驟3：在上步得到的每個動作體態的3維雕刻模型中提取人體運動過程的動態部分形成運動動態能量體及3維體態的運動權值模型，采用3維偽Zernike矩進行比例不變、位移不變、旋轉不變的特征描述，得到動作體態的視角無關的特征數據；

步驟4：根據上步得到的動作體態的特征數據使用條件隨機場為每一個動作建立概率圖模型，并進行識別。

本發明的動作識別方法，通過使用3個攝像機分別從正面、傾斜、側面3個方向同步采集場景中的人體運動圖像，使用3維雕刻的方法重建出3維人體模型，進一步通過對人體運動中動態部分數據的關注，提取出3維體態的運動權值模型，然后使用3維偽Zernike矩描述視角無關的人體動作特征，通過條件隨機場對動作進行建模，從而能夠識別任意方向下的人體動作，且識別率高。

附圖說明

圖1是本發明動作識別方法的流程圖；

圖2是利用本發明方法對“踢腿”動作進行識別的實施例中一個體態的預處理效果圖，其中，a、b、c分別是視頻序列中某一時刻下的正面、傾斜、側面圖像通過圖像分割、陰影消除、數學形態學處理以及大小歸一化和位置中心化后的二值輪廓圖像；

圖3是圖2所示實施例中利用3個方向下的二值人體輪廓進行3維人體雕刻重建的模型圖；

圖4是圖2所示實施例中一個3維人體在高度h處的橫截面在θ方向上的投影；

圖5是圖2所示實施例中“踢腿”這個動作的3維雕刻模型在不同方向上的2維投影，a1、a2、a3分別表示用于雕刻重建的正面、傾斜、側面方向下的3個二值人體輪廓；b1～b13分別表示重建出來的3維體態雕刻模型在0°、15°、30°、......、165°、180°上的2維投影效果圖；

圖6是圖2所示實施例中所建立的圓柱體坐標系；

圖7是圖2所示實施例中動作建模和識別所建立的條件隨機場概率圖模型結構圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發明進行詳細說明。