基于類能量圖與耦合度量的步態(tài)識(shí)別方法研究.pdf

1、步態(tài)識(shí)別作為生物特征識(shí)別中唯一可以遠(yuǎn)距離識(shí)別的方法，以其非接觸性、非侵犯性、易于感知、難于隱藏、難于偽裝等優(yōu)勢(shì)已成為生物特征識(shí)別領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。但是，由于人體是非剛性對(duì)象,由其形成的步態(tài)會(huì)隨著衣著（包含衣褲、鞋帽）、年齡和走路速度等的變化而變化，其穩(wěn)定性受到多種因素影響，使得步態(tài)的機(jī)器自動(dòng)識(shí)別這一課題極具挑戰(zhàn)性。特別是行走狀態(tài)變化問(wèn)題、攝像機(jī)更換以及人體隨機(jī)行走等因素帶來(lái)的不同角度的步態(tài)識(shí)別問(wèn)題已成為步態(tài)識(shí)別技術(shù)在視頻監(jiān)控環(huán)境下得到

2、廣泛應(yīng)用的瓶頸。本文首先提出了一種基于跟蹤區(qū)域的運(yùn)動(dòng)人體檢測(cè)方法。在此基礎(chǔ)上，本文主要針對(duì)步態(tài)識(shí)別中的行走狀態(tài)變化和多角度兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題開展了相關(guān)的研究。在行走狀態(tài)變化時(shí)，步態(tài)識(shí)別率偏低，針對(duì)這一問(wèn)題，本文從兩個(gè)角度提出相應(yīng)的解決思路：對(duì)目前研究較多的“類能量圖”法進(jìn)行了詳細(xì)的評(píng)述，通過(guò)理論和實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析了各步態(tài)類能量圖的優(yōu)缺點(diǎn)，為不同行走狀態(tài)下類能量圖的選取提供了有益參考；在已有類能量圖的基礎(chǔ)上，提出了有效的步態(tài)表征方法，實(shí)現(xiàn)步態(tài)信息更

3、完備表達(dá)來(lái)滿足行走狀態(tài)變化時(shí)步態(tài)的表征；針對(duì)多角度步態(tài)識(shí)別問(wèn)題，主要從耦合距離度量的角度出發(fā)，提出了一種有監(jiān)督的耦合度量策略，它能夠直接用于來(lái)自不同角度步態(tài)的特征提取與分類識(shí)別。
　　本研究針對(duì)運(yùn)動(dòng)人體在背景擾動(dòng)、光線變化、噪聲干擾等復(fù)雜場(chǎng)景下的檢測(cè)困難，提出具體的解決方案。改進(jìn)已有的碼本檢測(cè)方法，提出一種基于跟蹤區(qū)域的碼本檢測(cè)算法，能夠?qū)崿F(xiàn)運(yùn)動(dòng)人體的快速、準(zhǔn)確檢測(cè)。采用碼本檢測(cè)算法得到完整的運(yùn)動(dòng)人體作為確定跟蹤區(qū)域的起始幀，融合

4、Camshift的在線Adaboost目標(biāo)跟蹤算法對(duì)運(yùn)動(dòng)人體區(qū)域進(jìn)行準(zhǔn)確定位，并在該區(qū)域內(nèi)用碼本模型檢測(cè)運(yùn)動(dòng)人體。該方法僅對(duì)跟蹤窗口進(jìn)行碼本檢測(cè)，其余區(qū)域設(shè)為背景，消除了與運(yùn)動(dòng)人體區(qū)域無(wú)關(guān)的冗余檢測(cè)，對(duì)于完善實(shí)時(shí)的步態(tài)識(shí)別系統(tǒng)有一定的意義。針對(duì)基于周期性步態(tài)圖像的類能量圖表征方法，提出了一種多角度的步態(tài)周期檢測(cè)方法，能夠有效的提取運(yùn)動(dòng)人體檢測(cè)后的周期性步態(tài)。針對(duì)目前在步態(tài)識(shí)別中常用的類能量圖步態(tài)表征方法缺乏全面詳細(xì)的評(píng)述，本文對(duì)已有的類

5、能量圖方法進(jìn)行了對(duì)比分析研究，通過(guò)對(duì)特征提取和形成能量圖的方式分析，將類能量圖分為步態(tài)信息累計(jì)類能量圖、步態(tài)信息引入類能量圖、步態(tài)信息融合類能量圖三個(gè)類別，通過(guò)理論和實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析了各類步態(tài)類能量圖的優(yōu)缺點(diǎn)，為不同行走狀態(tài)下類能量圖的選取提供了有益的參考，同時(shí)也為基于類能量圖的步態(tài)表征方法的發(fā)展指明了一個(gè)方向：選擇好的融合方法和融合信息對(duì)提高識(shí)別性能同等重要。融合信息可以選擇來(lái)自步態(tài)信息累計(jì)類能量圖和步態(tài)信息引入類能量圖的動(dòng)態(tài)、靜態(tài)和時(shí)序

6、信息。針對(duì)現(xiàn)有類能量圖存在的步態(tài)信息表征不完備的問(wèn)題，進(jìn)一步提出了三種新的多通道彩色類能量圖，即時(shí)序保持光流能量圖、主動(dòng)歷史能量圖和增強(qiáng)運(yùn)動(dòng)信息能量圖。三種類能量圖分別從不同角度反映了步態(tài)序列所含的動(dòng)態(tài)、靜態(tài)和時(shí)序信息，以彩色類能量圖的每個(gè)通道作為一種特征，結(jié)合特征級(jí)的融合策略，提出了兩種有效的融合多通道特征的特征級(jí)融合方法，能夠更好地解決行走狀態(tài)變化給步態(tài)識(shí)別帶來(lái)的困難。針對(duì)不同行走角度的步態(tài)識(shí)別問(wèn)題，將其看作不同數(shù)據(jù)集合間的度量問(wèn)題