[發(fā)明專利]一種在智能空間中對(duì)人體行為的理解系統(tǒng)及其應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310344617.0
• 申請(qǐng)日: 2013-08-08
• 公開（公告）號(hào): CN103399638A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 路飛;田國(guó)會(huì);李健;張瀟;劉志勇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F3/01
• 分類號(hào): G06F3/01;G06F9/44
• 代理公司: 濟(jì)南金迪知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37219
• 代理人: 呂利敏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及本發(fā)明涉及一種在智能空間中對(duì)人體行為的理解系統(tǒng)及其應(yīng)用，屬于智能控制的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

針對(duì)人的行為理解是機(jī)器人提供智能化服務(wù)的基礎(chǔ)。其中對(duì)人類行為識(shí)別與理解的研究一般包括兩方面：底層的動(dòng)作識(shí)別、高層的行為認(rèn)知和意圖識(shí)別，具體的動(dòng)作識(shí)別主要涉及到動(dòng)作特征的提取和表示，高層的行為認(rèn)知和意圖識(shí)別主要涉及到對(duì)與行為有關(guān)的低層上下文的合理表示和低層上下文到高層上下文的推理。

現(xiàn)有的行為理解分為基于視覺(jué)傳感器和基于非視覺(jué)傳感器的行為理解。世界范圍內(nèi)已經(jīng)展開了大量的視覺(jué)分析研究項(xiàng)目，其中，美國(guó)國(guó)防高級(jí)項(xiàng)目署設(shè)立了以卡梅隆大學(xué)為首的視覺(jué)監(jiān)控重大項(xiàng)目VSAM（visual?surveillance?and?monitoring），主要實(shí)現(xiàn)特定場(chǎng)所內(nèi)的視覺(jué)監(jiān)控；英國(guó)雷丁大學(xué)開展了基于機(jī)器視覺(jué)的對(duì)車輛和人的跟蹤研究；2000年美國(guó)國(guó)防高級(jí)項(xiàng)目研究署又開展了基于視覺(jué)的人的檢測(cè)、分類和識(shí)別，國(guó)內(nèi)在該領(lǐng)域的研究起步相對(duì)較晚，但也有許多大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)如中國(guó)科學(xué)研究院自動(dòng)化所模式識(shí)別國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、亞洲微軟研究院、北京大學(xué)視覺(jué)與聽(tīng)覺(jué)信息處理國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室^[11]以及清華等對(duì)視覺(jué)分析關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入的研究。

近年來(lái)很多研究機(jī)構(gòu)開始利用機(jī)器人學(xué)習(xí)工具來(lái)構(gòu)建人行為的統(tǒng)計(jì)模型，并且使人體行為理解有了一定的進(jìn)展，但是動(dòng)態(tài)場(chǎng)景中運(yùn)動(dòng)的快速分割、寬松的著裝、遮擋、陰影和光照變化、運(yùn)動(dòng)的非剛性和人運(yùn)動(dòng)的模糊性等因素，加大了基于視覺(jué)進(jìn)行行為理解的難度，而且使用視覺(jué)容易暴露用戶的隱私，這違反了家庭環(huán)境對(duì)于私密性的要求，上述因素在很大程度上影響和制約了視覺(jué)方法對(duì)人的行為進(jìn)行理解的效果，因此基于視覺(jué)的行為理解研究緩慢，仍處于初級(jí)階段。

高層行為的識(shí)別和理解對(duì)于低層的動(dòng)作識(shí)別來(lái)說(shuō)，在服務(wù)用戶方面更有意義。鑒于視覺(jué)在行為理解方面存在的各種缺陷，人們開始尋求非視覺(jué)的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)高層行為的識(shí)別和理解，主要是在人活動(dòng)的空間中或者物品上安裝各類傳感器^[17]，通過(guò)獲取的與人的行為有關(guān)的各種信息來(lái)推斷用戶的行為，這種方式不會(huì)對(duì)人的行動(dòng)造成不便，因此，基于非視覺(jué)的行為理解方式比較簡(jiǎn)單，便于應(yīng)用。

隨著智能空間技術(shù)的不斷發(fā)展，人們?cè)絹?lái)越關(guān)注基于非視覺(jué)傳感器的行為理解，基于非視覺(jué)的方式主要有三類：穿戴式行為識(shí)別、基于環(huán)境變量的行為識(shí)別、人機(jī)交互式的行為識(shí)別。穿戴式行為識(shí)別通過(guò)在身體不同部位穿戴各種傳感器，根據(jù)傳感器返回的數(shù)據(jù)對(duì)人的行為進(jìn)行識(shí)別，這種方式一般涉及到對(duì)原始動(dòng)作的識(shí)別，比如走、坐、跑等，但這遠(yuǎn)不能滿足對(duì)日常生活行為理解的目的，同時(shí)這種在人體上放置傳感器的方法給應(yīng)用帶來(lái)很大的不便性，因此應(yīng)用范圍有限；基于環(huán)境變量的行為識(shí)別通過(guò)檢測(cè)用戶行為對(duì)環(huán)境變量造成的影響來(lái)識(shí)別用戶行為；人機(jī)交互式的行為識(shí)別通過(guò)檢測(cè)與用戶動(dòng)作相關(guān)聯(lián)的一些物體的狀態(tài)來(lái)推測(cè)用戶的行為，物體的狀態(tài)通過(guò)分布于智能空間下的各種傳感器獲得。

CLIPS專家系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀：CLIPS專家系統(tǒng)是將人類專家的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)以知識(shí)庫(kù)的形式存入計(jì)算機(jī)，并模仿人類專家解決問(wèn)題的推理方式和思維過(guò)程，運(yùn)用知識(shí)庫(kù)對(duì)問(wèn)題做出判斷和決策。CLIPS專家系統(tǒng)屬于基于規(guī)則的專家系統(tǒng)，基于規(guī)則的CLIPS專家系統(tǒng)使用一套包含在知識(shí)庫(kù)內(nèi)的規(guī)則，對(duì)工作存儲(chǔ)器內(nèi)的具體問(wèn)題和數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，通過(guò)推理機(jī)推理出新的問(wèn)題。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外基于規(guī)則的CLIPS專家系統(tǒng)具有很多成功的范例：

（1）國(guó)外基于規(guī)則的CLIPS專家系統(tǒng)

國(guó)外對(duì)專家系統(tǒng)的開發(fā)和研究時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，目前有上萬(wàn)個(gè)專家系統(tǒng)投入使用。另外，還有很多系統(tǒng)正在試驗(yàn)階段。2000年以來(lái)研究的專家系統(tǒng)中，比較成功的有T.Biagetti等人研發(fā)的預(yù)測(cè)及智能監(jiān)測(cè)專家系統(tǒng)PROMISE(prognosis?and?intelligent?monitoring?expert?system)；英國(guó)的John?Martin等人開發(fā)出水下自治機(jī)動(dòng)車軌道生成系統(tǒng)；埃及S.A.Ahmed等人開發(fā)的水資源回收利用最佳方案選擇DDS(決策支持系統(tǒng))；英國(guó)H.S.Neap等人開發(fā)的COMBO系統(tǒng)。在這些專家系統(tǒng)中，規(guī)則的形式基本采用產(chǎn)生式規(guī)則，并提供了較完善的知識(shí)庫(kù)建立和管理功能。

（2）國(guó)內(nèi)基于規(guī)則的CLIPS專家系統(tǒng)