基于類能量圖與耦合度量的步態(tài)識別方法研究.pdf

1、步態(tài)識別作為生物特征識別中唯一可以遠(yuǎn)距離識別的方法，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)勢已成為生物特征識別領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。但是，由于人體是非剛性對象,由其形成的步態(tài)會隨著衣著（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)器自動識別這一課題極具挑戰(zhàn)性。特別是行走狀態(tài)變化問題、攝像機(jī)更換以及人體隨機(jī)行走等因素帶來的不同角度的步態(tài)識別問題已成為步態(tài)識別技術(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)動人體檢測方法。在此基礎(chǔ)上，本文主要針對步態(tài)識別中的行走狀態(tài)變化和多角度兩個關(guān)鍵問題開展了相關(guān)的研究。在行走狀態(tài)變化時，步態(tài)識別率偏低，針對這一問題，本文從兩個角度提出相應(yīng)的解決思路：對目前研究較多的“類能量圖”法進(jìn)行了詳細(xì)的評述，通過理論和實(shí)驗對比分析了各步態(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)來滿足行走狀態(tài)變化時步態(tài)的表征；針對多角度步態(tài)識別問題，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，它能夠直接用于來自不同角度步態(tài)的特征提取與分類識別。
　　本研究針對運(yùn)動人體在背景擾動、光線變化、噪聲干擾等復(fù)雜場景下的檢測困難，提出具體的解決方案。改進(jìn)已有的碼本檢測方法，提出一種基于跟蹤區(qū)域的碼本檢測算法，能夠?qū)崿F(xiàn)運(yùn)動人體的快速、準(zhǔn)確檢測。采用碼本檢測算法得到完整的運(yùn)動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)跟蹤算法對運(yùn)動人體區(qū)域進(jìn)行準(zhǔn)確定位，并在該區(qū)域內(nèi)用碼本模型檢測運(yùn)動人體。該方法僅對跟蹤窗口進(jìn)行碼本檢測，其余區(qū)域設(shè)為背景，消除了與運(yùn)動人體區(qū)域無關(guān)的冗余檢測，對于完善實(shí)時的步態(tài)識別系統(tǒng)有一定的意義。針對基于周期性步態(tài)圖像的類能量圖表征方法，提出了一種多角度的步態(tài)周期檢測方法，能夠有效的提取運(yùn)動人體檢測后的周期性步態(tài)。針對目前在步態(tài)識別中常用的類能量圖步態(tài)表征方法缺乏全面詳細(xì)的評述，本文對已有的類

5、能量圖方法進(jìn)行了對比分析研究，通過對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類別，通過理論和實(shí)驗對比分析了各類步態(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)展指明了一個方向：選擇好的融合方法和融合信息對提高識別性能同等重要。融合信息可以選擇來自步態(tài)信息累計類能量圖和步態(tài)信息引入類能量圖的動態(tài)、靜態(tài)和時序

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