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基于动态路径优化的人体姿态识别

计算机工程与设计 2016年第10期37卷 2759-2763页

作者：陈芙蓉唐棣王露晨王玉龙韩丽辽宁师范大学计算机与信息技术学院辽宁大连116081

为高效精准的识别人体姿态行为,通过关节点标定以及动作捕捉设备,实时获取三维人体动作姿态序列;依据数据的空间性与时序性,引入DTW(动态时间规整)与ICP(迭代最近点算法)匹配算法,实现待测模型与样本数据的相似度计算,建立动作序列的相... 详细信息

为高效精准的识别人体姿态行为,通过关节点标定以及动作捕捉设备,实时获取三维人体动作姿态序列;依据数据的空间性与时序性,引入DTW(动态时间规整)与ICP(迭代最近点算法)匹配算法,实现待测模型与样本数据的相似度计算,建立动作序列的相似矩阵,确定动态优化匹配路径;通过计算动作序列的整体相似性,实现人体姿态的行为分析。一系列实验结果验证了该方法的稳定性与高效性。

关键词：路径优化匹配矩阵 ICP算法 DTW算法姿态识别

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基于MQTT协议的人体姿态识别系统

基于MQTT协议的人体姿态识别系统

作者：王浩山东大学

学位级别：硕士

近年来,随着信息技术的发展,越来越多的IT技术和方案进入医疗健康领域,促进了智慧医疗的发展。作为智慧医疗的一个分支,人体姿态识别系统逐渐受到研究者的重视,发展前景日益广阔。尽管人体姿态识别系统发展迅速,但是其仍然存在一些不足... 详细信息

近年来,随着信息技术的发展,越来越多的IT技术和方案进入医疗健康领域,促进了智慧医疗的发展。作为智慧医疗的一个分支,人体姿态识别系统逐渐受到研究者的重视,发展前景日益广阔。尽管人体姿态识别系统发展迅速,但是其仍然存在一些不足。一方面,以往的姿态识别系统重在对姿态识别算法的研究,对系统可靠性、实用性、扩展性重视不足。另一方面,信息采集终端处理能力和通信环境也制约了姿态识别系统的发展和应用。MQTT（Message Queuing Telemetry Transport,MQTT）协议是一种简单、轻量的数据传输协议,该协议能在确保可靠性和一定程度的保证交付的基础上尽量减少对网络带宽和设备资源的需求,非常适用于受限的移动设备和嵌入式设备,已经被广泛应用于物联网产品中。基于此,本文设计实现了基于MQTT协议的人体姿态识别系统。首先,分析了系统的功能需求,设计了系统的总体结构,随后根据本系统的要求和特点,设计了数据交互方案,然后分别实现了数据信息采集终端和服务器,最后对系统功能进行了详细的测试。本文的主要工作如下:（1）在分析传统姿态识别系统两层结构模型不足的基础上,提出了"数据据信息采集终端——服务器——客户端"的三层结构模型,明确了数据信息采集终端采集数据获取姿态信息、服务器接收并转发姿态信息和多个客户端接收并显示姿态信息的任务分配,解耦了数据信息采集终端和客户端,提高了系统的实用性、可扩展性。（2）通过观察分析老年人姿态特点,实现了一种简洁灵活的老年人姿态识别算法,既保证对老人姿态的准确识别,同时又兼顾算法复杂度、设备耗电量等问题,减少了对设备资源的需求和依赖。（3）为保证数据的实时、可靠传输,在分析多种数据传输方案优缺点的基础上,提出了数据链路层采用 GPRS（General Packet Radio Service,GPRS）、应用层采用MQTT协议的数据交互方案,并进行了详尽的数据交互方案设计,包括MQTT协议消息主题设计和通信流程设计等。另外,还引入了数据加密协议,保证了数据交互过程中的安全。（4）结合姿态识别算法、数据传输方案的要求,并综合考虑系统各方面的需求和系统设计原则,以系统总体设计方案中对各功能模块的划分为基础,对数据信息采集终端和服务器各功能模块进行了详细的设计与开发,得到了最终的远程姿态识别系统。通过一系列黑盒测试,对系统各部分功能进行了细致的测试,确定其满足了本文提出的要求,实现了系统设计的功能。

关键词： MQTT协议姿态识别无线通信

基于毫米波雷达的人数统计、姿态识别及跟踪系统的设计和实现

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基于毫米波雷达的人数统计、姿态识别及跟踪系统的设计和实现

作者：龚伟华中科技大学

学位级别：硕士

随着社会的发展和科技的进步,人们对于智能生活的期待越来越高,更多高科技工业化产品也应运而生,其中以电磁波为基础的毫米波雷达更是有着耀眼的表现。凭借着毫米波自身的优质特性,毫米波雷达在生活和工业应用上的应用也是层出不穷。在... 详细信息

随着社会的发展和科技的进步,人们对于智能生活的期待越来越高,更多高科技工业化产品也应运而生,其中以电磁波为基础的毫米波雷达更是有着耀眼的表现。凭借着毫米波自身的优质特性,毫米波雷达在生活和工业应用上的应用也是层出不穷。在汽车系统上,利用毫米波雷达不受光照、雨水、风沙等恶劣天气影响的优势,可以将毫米波雷达应用到到汽车的自动驾驶系统和倒车雷达辅助系统上;在工业上,可以借助毫米波雷达高分辨率的特性,对精密仪器进行缺陷检测、微振动检测;在环境监控上,可以利用毫米波雷达代替视觉传感器对探测区域进行监控,同时保护被探测区域行人的隐私;在航空航天和无人机上,借助毫米波雷达进行定位以及无人机的自动降落的实现。可以看到毫米波雷达已经很好的融入到我们的生活中了。本文将详细介绍利用毫米波雷达来实现监控区域内的人数统计、姿态识别和定位跟踪系统的设计和实现。首先分析毫米波雷达在近年来的突出应用和意义,从中引出使用毫米波雷达作为区域监控的优势和可行性。之后将介绍本系统设计中使用到的相关技术,比如FMCW雷达测距、测速原理,CFAR过滤原理以及聚类和跟踪算法。然后会从软硬件两方面介绍系统架构,并在其中指出软硬件系统的设计意义。之后将详细相关技术在本系统中的选型和应用。最后将软硬件系统整合,进行系统测试,并在测试过程中不断优化系统运行算法,使系统运行效果趋于稳定、良好。

关键词：毫米波雷达高分辨率 FMCW 人数统计姿态识别轨迹预测

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目标车辆的车型分类和姿态识别研究

目标车辆的车型分类和姿态识别研究

作者：罗景湖南大学

学位级别：硕士

随着我国人均汽车持有量的增加以及交通事故的频发,愈发急迫的交通安全需求让研究者们高度重视汽车的安全领域。近年来,车辆智能驾驶和主动安全技术发展迅速,对汽车安全性的提升有重要作用。通过主动传感器技术,能够对车辆进行姿态和类... 详细信息

随着我国人均汽车持有量的增加以及交通事故的频发,愈发急迫的交通安全需求让研究者们高度重视汽车的安全领域。近年来,车辆智能驾驶和主动安全技术发展迅速,对汽车安全性的提升有重要作用。通过主动传感器技术,能够对车辆进行姿态和类型识别,其中车型分类是智能交通系统的关键任务,车辆姿态估计是智能驾驶领域中辅助驾驶系统的关键技术。交通事故统计研究表明,在两车碰撞情况下,两车车型与两车相对运动姿态对车辆碰撞响应有重要影响,进而对车内乘员损伤带来极大影响。通过对车辆的类型和姿态进行识别,可实现对车内乘员更好地保护,具有重要意义。基于此,本文通过智能驾驶系统常用的计算机视觉技术,结合YOLO算法、B-CNN算法、改进的HOG+LBP特征提取和支持向量机SVM等方法,在对目标车辆进行检测和框选的同时,对目标框内车辆的车型和相对姿态进行分类,利用三种算法的融合进行实际测试,具体研究重点和创新如下:1、目标车辆检测。本文研究了先进的目标检测手段——YOLOv3算法,并且使用K-means聚类方法重新对目标候选框进行聚类,得到最优的候选框数目,并且使用车辆目标图片对特征提取网络进行再次预训练,创新点在于训练出针对车辆目标识别的YOLOv3网络。2、目标车型分类。本文选取了具有较高分类准确率的BCNN网络模型,利用其将不同体积和形状的车辆进行分类,并且针对BCNN在不同角度下的车型容易混淆情况,创新性地提出了多角度特征融合分类车型的方法。利用BCNN卷积网络部分提取出不同角度下的车辆特征,再对所提取的多角度特征进行线性融合,使用融合后特征训练车型分类器,提高了不同角度下的车型分类准确率。3、车辆姿态分类。本文针对目前存在的车辆数据集中缺乏车辆姿态标注信息以及车辆姿态分布不均匀等问题,创新性地采用了通过3D软件摄像机视角获取车辆姿态数据的方法。并且针对目前所采集的小样本姿态训练集,提出了一种自适应加权的HOG-PCA算法,且与LBP特征相结合共同提取车辆姿态特征,最后通过SVM分类将车辆姿态分为八个不同类别,从而满足主被动安全条件下的乘员有级自适应保护,同时为车辆碰撞工况预测提供数据。文章主要通过三种算法的结合,提出了一种能够对道路车辆进行车型分类与姿态检测的方法框架,并通过实际道路拍摄图片数据集实验测试,该方法能够准确地识别和框选目标车辆,并对车辆的车型和车辆姿态进行分类,从而对车内乘员安全检测部分提供有用车外信息,具有良好的方法创新性和应用价值。

关键词：车辆检测车型分类姿态识别计算机视觉算法结合

基于多传感器数据融合的姿态识别算法的研究与实现

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基于多传感器数据融合的姿态识别算法的研究与实现

作者：郝凯吉林大学

学位级别：硕士

随着人工智能和物联网技术的不断发展,各个领域的研究都取得了长足的进步,姿态识别技术与日常生活息息相关,也受到了人们越来越多的关注。在生活中,很多工作越来越需要便捷的姿态识别设备,一方面,通过姿态识别设备可以识别一些危险动作... 详细信息

随着人工智能和物联网技术的不断发展,各个领域的研究都取得了长足的进步,姿态识别技术与日常生活息息相关,也受到了人们越来越多的关注。在生活中,很多工作越来越需要便捷的姿态识别设备,一方面,通过姿态识别设备可以识别一些危险动作,避免一些意外的发生,保证人员的安全;另一方面,通过采集工作者的各种姿态数据,分析其工作行为,能够有效的提高工作效率。基于此,本文设计了基于多传感器数据融合的姿态识别设备,与传统的识别设备相比,此设备具有体积小、携带方便的优点,在日常生活中广受欢迎。首先,姿态识别设备硬件部分包括主控模块和姿态模块两部分。其中,姿态模块用来采集人体姿态数据,主控模块用来接收姿态模块发送的数据。姿态模块选用九轴传感器芯片ICM-20948,由三轴加速度计、三轴陀螺仪和三轴磁力计组成。主控模块的芯片选用了功能丰富的单片机MT2503,用于接收姿态模块的数据,将数据打包发送到服务器端。其次,根据惯性传感器的缺点,需要对三种传感器进行数据融合和姿态解算,在分析了多种常用数据融合算法和姿态解算算法后,选择了扩展卡尔曼滤波算法和四元数方法。多传感器融合算法以陀螺仪解算的数据作为状态方程,加速度计和磁力计测量的数据为量测方程,用来修正陀螺仪计算得到的姿态角度,从而提高姿态模块的测量精度。然后,用设计好的姿态模块采集不同人员的不同姿态,如跑步、走路、上下楼梯等动作。根据常用的数据处理方法,如FFT变换、小波变换等,对数据在时域和频域范围内进行对比分析,提取每种姿态动作的特征,为后续姿态识别奠定基础。最后,为了能够准确地对动作进行识别分类,选择了基于高斯混合模型的EM算法。EM算法是一种迭代优化算法,它的每次迭代都分为期望步和极大似然步,根据每次迭代步骤可以有效的找到最优的收敛值。将每种姿态动作的特征值送入算法中进行模型学习,从而实现对模型的训练。然后对训练好的模型进行测试,利用采集到的多组姿态数据,结合算法模型对其进行识别和分类,观察其识别准确度,不断的优化模型,实现对人体姿态动作的准确识别。

关键词：姿态识别九轴传感器扩展卡尔曼滤波算法 EM算法

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机械手姿态识别的立体视觉匹配

光学精密工程 2010年第2期18卷 464-469页

作者：高春甫唐可洪胡庆玉程丽丽赵丁选浙江师范大学机械设备与测控技术研究所浙江金华321004 吉林大学机械科学与工程学院吉林长春130025

为了提高机械手姿态识别的精度,提出了区域边缘线段立体匹配算法。该算法利用图像中包含边缘线段区域的颜色特性和边缘线段的几何特征进行线段匹配,其中,区域的颜色特征包括边缘线段的左右颜色和梯度方向,边缘线段的几何特征包括长度、... 详细信息

为了提高机械手姿态识别的精度,提出了区域边缘线段立体匹配算法。该算法利用图像中包含边缘线段区域的颜色特性和边缘线段的几何特征进行线段匹配,其中,区域的颜色特征包括边缘线段的左右颜色和梯度方向,边缘线段的几何特征包括长度、方向和角度。由于充分利用了图像提供的颜色信息,特别是颜色梯度方向信息,使得边缘线段的匹配不仅依靠其自身的几何特征(如长度,方向和位置),而且依靠直线段所在图像区域的所有信息。因此,匹配的判据可以做得更准确。使用该算法进行机械手姿态识别实验,结果验证了该算法能够在复杂背景下识别机械手的姿态,识别精度高,其相对误差达到1.7%,该结果满足机械手在姿态识别中的精度要求。

关键词：双目立体视觉机械手匹配算法姿态识别

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基于DKP和OS-KELM算法的姿态识别

微电子学与计算机 2017年第12期34卷 88-93页

作者：韩莹张浩刘健陈立平中国科学院微电子研究所北京100029 北京科技大学计算机与通信工程学院北京100029

提出了一种基于智能手机识别人体姿态的神经网络分类器的设计方案.该设计的主旨是用第一级分类器区分动态和静态动作,然后用第二级分类器分别识别这两类动作.第一级分类器采用直接核感知机DKP(Direct Kernel Perceptron),其具有简单、快... 详细信息

提出了一种基于智能手机识别人体姿态的神经网络分类器的设计方案.该设计的主旨是用第一级分类器区分动态和静态动作,然后用第二级分类器分别识别这两类动作.第一级分类器采用直接核感知机DKP(Direct Kernel Perceptron),其具有简单、快速,α系数可直接计算得出而无需任何反复训练的特点.在线序列核极限学习机OS-KELM(Online Sequential Kernel Extreme Learning Machine)因其高效性被作为第二级分类器.实验结果成功验证提出的识别方案是可行的.

关键词：在线序列ELM 核函数直接核感知机姿态识别模式识别

基于多传感器数据融合的奶牛姿态识别方法的研究

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基于多传感器数据融合的奶牛姿态识别方法的研究

作者：李萌重庆邮电大学

学位级别：硕士

为加强我国奶牛养殖业信息化、现代化、智能化建设,利用现代科学技术手段解放人工劳动力,提高对奶牛健康状况判断的准确率,从而提升我国奶牛养殖业的生产效率。但目前学者在利用传感器研究奶牛姿态识别的课题中通常仅使用加速度传感器一... 详细信息

为加强我国奶牛养殖业信息化、现代化、智能化建设,利用现代科学技术手段解放人工劳动力,提高对奶牛健康状况判断的准确率,从而提升我国奶牛养殖业的生产效率。但目前学者在利用传感器研究奶牛姿态识别的课题中通常仅使用加速度传感器一种,导致采集信息单一;同时在姿态解算精度方面也有一定的提升空间。针对这一研究现状,本论文提出了一种基于多传感器数据融合的奶牛姿态识别方法。首先为解决采集信息单一的问题,设计制作出一套含有多传感器的数据采集节点;又为提升现有奶牛姿态角解算方法的准确度,研究设计了一套基于PI调节和互补滤波相结合的融合解算方法;最后通过设计奶牛运动实验,对采食、行走、挠痒等7种动作利用基于粗分类的方法提取特征值,通过决策树法对奶牛姿态进行识别分类,最终实现对奶牛7种姿态的识别。论文主要工作如下:(1)设计制作了一种佩戴于奶牛颈部的传感器终端,该终端主要由MPU9250型MEMS传感器(包括三轴加速度传感器、三轴磁力计、三轴陀螺仪各一个)、STM32F103RBT6型微处理器、芯片XC6206型电源、SD卡存储模块组成,完成对奶牛运动信号的采集、存储工作;再通过Lora网关实现对奶牛姿态数据的无线传输。(2)为解决当前奶牛姿态角解算方法中精度低和稳定性差的问题,本文研究提出了一种新的姿态角融合算法。首先通过加速度传感器与磁力计传感器计算姿态角初始值,通过PI调节与互补滤波融合的方式进行数据融合,最后利用四元数微分方程求解姿态角,最终求取奶牛运动姿态,从而实现奶牛姿态角解算精度的提升。(3)设计奶牛运动实验,首先利用MEMS传感器采集奶牛原始运动数据,将采集到的奶牛运动数据做姿态角解算处理;再对奶牛运动姿态进行分类,确定对采食、行走、挠痒、静态等七种动作进行姿态识别;利用粗分类方式提取特征值,通过决策树法实现了奶牛日常运动姿态的准确识别。

关键词：奶牛姿态传感器数据融合姿态角解算决策树姿态识别

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特征点集匹配策略下数据手套的姿态识别仿真

计算机仿真 2021年第4期38卷 403-407页

作者：芦冏耀山西大学商务学院山西太原030031

针对传统数据手套姿态识别方法准确率较低问题,提出一种特征点集匹配策略下数据手套的姿态识别方法。通过光纤传感器测量采集手套上的弯曲数据,对采集的姿态数据进行预处理,选取适合做姿态模板的二十种数据手套姿态确立姿态模板,基于特... 详细信息

针对传统数据手套姿态识别方法准确率较低问题,提出一种特征点集匹配策略下数据手套的姿态识别方法。通过光纤传感器测量采集手套上的弯曲数据,对采集的姿态数据进行预处理,选取适合做姿态模板的二十种数据手套姿态确立姿态模板,基于特征点集匹配策略进行模板匹配,从而实现数据手套的姿态识别。为验证研究方法的有效性,设计一次仿真。得出实验结果:提出方法识别准确率更高,并具有很好的应用性能。

关键词：特征点集匹配策略数据手套姿态识别光纤传感器