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智能人机交互中第一视角手势表达的一次性学习分类识别

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自动化学报 2021年第6期47卷 1284-1301页

作者：鹿智秦世引李连伟张鼎豪北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100191 东莞理工学院电子工程与智能化学院东莞523808 北京航空航天大学电子信息工程学院北京100191

在智能人机交互中,以交互人的视角为第一视角的手势表达发挥着重要作用,而面向第一视角的手势识别则成为最重要的技术环节.本文通过深度卷积神经网络的级联组合,研究复杂应用场景中第一视角下的一次性学习手势识别(Oneshot learning han... 详细信息

在智能人机交互中,以交互人的视角为第一视角的手势表达发挥着重要作用,而面向第一视角的手势识别则成为最重要的技术环节.本文通过深度卷积神经网络的级联组合,研究复杂应用场景中第一视角下的一次性学习手势识别(Oneshot learning hand gesture recognition,OSLHGR)算法.考虑到实际应用的便捷性和适用性,运用改进的轻量级SSD(Single shot multibox detector)目标检测网络实现第一视角下手势目标的快速精确检测;进而,以改进的轻量级U-Net网络为主要工具进行复杂背景下手势目标的像素级高效精准分割.在此基础上,以组合式3D深度神经网络为工具,研究提出了一种第一视角下的一次性学习手势动作识别的网络化算法.在Pascal VOC 2012数据集和SoftKinetic DS325采集的手势数据集上进行的一系列实验测试结果表明,本文所提出的网络化算法在手势目标检测与分割精度、分类识别准确率和实时性等方面都有显著的优势,可为在复杂应用环境下实现便捷式高性能智能人机交互提供可靠的技术支持.

关键词：智能人机交互第一视角深度卷积神经网络目标检测与分割一次性学习手势识别

第一视角感受克利伯的魅力——王子祺的航海日记

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走向世界 2024年第11期 30-33页

王子祺在青岛生活长大,从小就接触并参与帆船运动。幼时,他目睹了克利伯帆船赛船队到访青岛的情景,自那时起就在心中埋下了远洋航海的梦想种子,希望有朝一日也能登上帆船、环游世界,而这一梦想也因“青岛号”大使船员项目得以实现。在... 详细信息

王子祺在青岛生活长大,从小就接触并参与帆船运动。幼时,他目睹了克利伯帆船赛船队到访青岛的情景,自那时起就在心中埋下了远洋航海的梦想种子,希望有朝一日也能登上帆船、环游世界,而这一梦想也因“青岛号”大使船员项目得以实现。在经过高水准、激烈的选拔后,王子祺成功进入了新赛季“青岛号”大使船员名单,代表家乡登上“青岛号”赛船,参加2023—2024赛季全程比赛。通过他的航海日记,让我们用第一视角沉浸式感受“克利伯”的魅力!

关键词：沉浸式帆船运动第一视角克利帆船赛船员名单梦想魅力

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第一视角行为识别算法研究

第一视角行为识别算法研究

作者：张桂诚西安理工大学

学位级别：硕士

智能可穿戴设备在近年来得到了迅速发展,各种各样的可穿戴相机在许多领域被广泛应用,提供了大量第一视角拍摄的视频数据。针对第一视角视频中的行为识别也逐渐得到更多研究人员的关注。对第一视角视频进行数据分析,可以实现对佩戴者的... 详细信息

智能可穿戴设备在近年来得到了迅速发展,各种各样的可穿戴相机在许多领域被广泛应用,提供了大量第一视角拍摄的视频数据。针对第一视角视频中的行为识别也逐渐得到更多研究人员的关注。对第一视角视频进行数据分析,可以实现对佩戴者的实时监控和状态评估,在医疗健康、虚拟现实、智能家居等方面具有重要应用。第一视角为分析人与物的交互行为提供了全新的观察角度。在第一视角视频中,无法获知第一人称的姿势信息,而且其头部运动会使得拍摄的视频抖动较大,视点变化大,场景复杂多变,这些都为第一视角的行为识别带来了挑战。近年来,深度学习在计算机视觉研究领域中取得了很大进展。本文在深度学习技术的基础上,针对第一视角视频中短时细粒度的行为识别展开研究工作。针对视频采样序列中无法包含丰富的交互物体信息,本文提出了基于第一视角行为活动中操作对象的变化状态,进行分段采样的视频采样方法,以便网络提取到更多的操作对象信息。同时针对操作对象被遮挡,相似等问题,在用类激活图对操作对象进行定位的基础上,提出了邻域法和分组法两种关联特征提取方法。通过引入关联特征,提高操作对象的特征表达能力,从而提升网络对操作对象的识别能力。针对特征融合不充分,以及关联特征提取引入冗余信息的问题,设计了多特征融合网络,即邻域融合网络和分组融合网络,对特征进行充分融合,有效地利用了多特征的互补优势,提升网络行为识别性能。为了进一步提升模型对第一视角行为活动的识别性能和模型泛化能力,本文借鉴多任务学习的思想,对邻域融合网络和分组融合网络设计了多任务学习器。针对邻域融合网络,引入动作和操作对象标签作为辅助任务监督信号,提升网络对动作和操作对象的辨识能力,进而提升网络的行为识别性能。针对分组融合网络,设计了四组独立的分类器分别对多组特征进行学习,再将结果集成,提升网络整体识别能力。通过在标准的第一视角日常行为活动数据集上进行对比实验,验证了本文方法的有效性。

关键词：第一视角行为识别关键帧提取多特征融合多任务学习

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第一视角下的行人轨迹预测方法研究

第一视角下的行人轨迹预测方法研究

作者：白萧大连海事大学

学位级别：硕士

基于第一视角视频对行人行为进行分析是近年来计算机视觉领域的一个研究热点,受到国内外研究学者的广泛关注,而运动预测作为行为分析中的一个重要任务,可以应用于自动驾驶、服务机器人导航等众多智能交通相关的领域中。本文的工作主要... 详细信息

基于第一视角视频对行人行为进行分析是近年来计算机视觉领域的一个研究热点,受到国内外研究学者的广泛关注,而运动预测作为行为分析中的一个重要任务,可以应用于自动驾驶、服务机器人导航等众多智能交通相关的领域中。本文的工作主要是在第一视角下,根据给定的视频片段,对视频中的目标行人的历史运动轨迹进行分析,从而预测其未来所处的位置。本文结合一维卷积神经网络和长短期记忆网络,提出了一个基于编解码结构的模型,对从视频帧中提取的行人位置和大小历史信息,相机自我运动信息进行建模学习。其中,相机自我运动的未来信息用于指导模型更好地预测行人未来的轨迹。采用长短期记忆网络对编码后的特征向量进行预测,然后对预测序列进行解码。为了评估所提出的预测模型的性能,依次在MOT16行人数据集、FPL行人数据集以及本文采集的FPP行人数据集上进行了测试,并与其他轨迹预测相关算法进行比较。测试结果表明,本文提出的这一第一视角下的行人轨迹预测模型在对行人未来的轨迹进行预测时具有较好的性能。本论文的创新性主要包括以下几方面:（1）针对第一视角下的行人轨迹预测问题,根据一维卷积神经网络可以提取一维序列中的特征以及长短期记忆网络可以处理时序序列的特性,提出了结合两种神经网络的模型,即CNN-LSTM行人轨迹预测模型。（2）在模型中加入相机自我运动的未来信息,同行人位置和大小的历史信息以及相机自我运动的历史信息一起作为关键因素,指导模型进行预测,以提高模型预测精度。（3）针对当前行人轨迹预测研究工作中第一视角数据集较少的问题,采集并标注了一个全新的第一视角下录制的行人数据集,为以后类似的研究工作提供了建模所需的学习数据。

关键词：第一视角轨迹预测长短期记忆网络卷积反卷积网络编解码结构

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第一视角

航空模型 2020年第7期 5-5页

航拍无人机的出现,让人们有了从高空俯瞰大地的“上帝之眼”。最近一位蒙古模友另辟蹊径,在F1C模型升空后,利用航拍无人机追踪模型。看着照片,人也仿佛正在空中翱翔一般,眼前的模型变得触手可得。

关键词：第一视角航拍无人机另辟蹊径升空

基于模仿学习的第一视角下的移动机器人自主避障

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基于模仿学习的第一视角下的移动机器人自主避障

作者：池海旭大连海事大学

学位级别：硕士

如今,智能移动机器人已被广泛应用于餐厅、酒店、银行等各大服务场所,对于机器人来说,在人员复杂的场景中自由穿梭是个很大的挑战。自主定位导航技术是机器人实现自主行走的重要标志,而避障是实现自主导航的基本。目前,有关移动机器人... 详细信息

如今,智能移动机器人已被广泛应用于餐厅、酒店、银行等各大服务场所,对于机器人来说,在人员复杂的场景中自由穿梭是个很大的挑战。自主定位导航技术是机器人实现自主行走的重要标志,而避障是实现自主导航的基本。目前,有关移动机器人避障的方法主要存在两个难点:一方面,机器人在从人类经验学习过程与在环境的探索过程中,很难获取明确的奖励信号,通常无法理解专家数据背后的潜在语义,从而面对复杂环境时,无法模拟出符合人类习惯的复杂的行为;另一方面,机器人学习到的策略通常只适用于特定实例,很难推广到同一场景的其他实例当中去。针对以上难点,本文提出一种基于模仿学习的移动机器人自主避障方法。主要工作如下:(1)针对避障方法难以定义精确的奖励信号这一问题,本文构建了一个基于视觉的局部环境避障系统FDGAIL,以深度图像作为机器人感知周边局部环境的信息来源。提出一个基于模仿学习的无需建图的避障方法,建立生成模型以产生与专家演示类似的行为,通过联合训练判别器来实现其相似性,以区分专家轨迹与学习策略产生的轨迹,引入互信息作为潜在变量,通过互信息以无监督的方式推断专家演示的潜在结构,学习复杂行为背后的可解释和有意义的表示。面对复杂多变的环境,采用基于视觉和高级语义的推理可以实现更灵活的避障,从而增强移动路径的安全性。(2)针对将学习到的策略推广到同一类任务的不同场景下这一问题,提出从演示中的生成对抗性模仿学习来解决可泛化的策略学习问题。该方法建立在生成对抗模仿学习的基础上,提出了几个重要的技术来进行改进,包括增强判别器、将FDGAIL与从演示中进行的自我模仿学习相结合以及类别级实例平衡专家缓冲区。通过以上改进,使学习到的策略可以推广至新的实例中,提高了模型的泛化能力。(3)通过实验验证了提出的避障方法FDGAIL,基于模仿学习的可泛化的策略学习方法在避障问题中的优越性。通过将模型应用于包含静态障碍物和动态障碍物的模拟环境和真实环境中,在避障轨迹、避障成功率等多个维度,验证模型模仿专家行为的能力和避障效果;进行消融实验来验证模型所学习到的策略的泛化能力,验证了所提出的改进方法对模型泛化能力的增强。

关键词：机器人避障模仿学习第一视角深度图像视觉认知学习

第一视角下的手势识别方法研究与交互系统设计

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第一视角下的手势识别方法研究与交互系统设计

作者：郑晓旭华南理工大学

学位级别：硕士

随着增强现实（AugmentedReality,AR）和虚拟现实（VirtualReality,VR）等头戴式设备的不断涌出,头戴式设备的交互方式备受关注。目前市场上头戴式设备的交互方式主要为设备控制的接触式方式,然而基于视觉的非接触式交互方式能为用户提... 详细信息

随着增强现实（AugmentedReality,AR）和虚拟现实（VirtualReality,VR）等头戴式设备的不断涌出,头戴式设备的交互方式备受关注。目前市场上头戴式设备的交互方式主要为设备控制的接触式方式,然而基于视觉的非接触式交互方式能为用户提供更优越的交互体验。具体的,基于视觉的手势交互方式需要头戴式设备携带摄像头,以第一视角背向地采集交互者手势信息,光线变化、运动模糊、手势遮挡等因素使其在应用上具有非常大的挑战。因此,如何将视觉手势交互方式应用到头戴式设备中是一项非常值得研究的工作。本文针对第一视角下基于视觉手势交互中的难点,面向头戴式设备中的手势交互应用,以彩色摄像头为图像采集设备,展开了以下主要工作:（1）针对静态手势识别算法中模块组合带来的逐层误差累积问题,提出了一种基于Faster-RCNN网络的Hand-RCNN方法。方法同时实现了第一视角下静态手势的检测、识别与指尖定位三个功能,具体包括:a)图像预处理:均值规整化,增加边缘轮廓通道,引入批量归一化,加强模型特征表达。b)指尖定位:指尖定位从点回归问题转变为目标检测问题,结合点回归多次微调修正,使得指尖定位误差降低至3.77像素（pixels）,获得较优的指尖定位效果。c)优化网络结构:针对特征提取网络、RPN网络、ROIPooling层与分类输出,进一步简化网络参数,降低特征映射维度,在保证网络精度的同时,使得网络参数数量降至37M,计算速度提高至35.71帧每秒（frame per second,fps）,满足手势交互的实时性要求。（2）针对头戴式应用场景需求,搭建了一套第一视角下手势交互系统。具体的,以Hand-RCNN为基础,辅以运动跟踪、平滑滤波等方法,实现了手势漫游、确认、挥手、双手捏合等多种手势交互方式,并在此基础上,以索尼HMZ-T3头戴式设备为载体,设计了相关的手势集指令与交互界面,搭建了一套手势交互为主体的音视频娱乐系统。此外,本文还实现了系统在移动平台上的移植,且利用NEON优化技术进一步性能优化,旨在扩展手势交互在头戴式设备中的应用思路。

关键词：头戴式第一视角静态手势深度学习手势交互

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面向第一视角人机交互的手势识别方法研究

面向第一视角人机交互的手势识别方法研究

作者：樊杰电子科技大学

学位级别：硕士

在科技飞速发展的今天,智能眼镜等各类穿戴产品正逐渐进入人们的日常生活,人机交互方式也逐渐从键鼠等以硬件为中心的模式转向手势、语音等以用户为中心的模式,手势交互背后的手势识别方法研究也吸引了许多研究者的关注。本文主要研究... 详细信息

在科技飞速发展的今天,智能眼镜等各类穿戴产品正逐渐进入人们的日常生活,人机交互方式也逐渐从键鼠等以硬件为中心的模式转向手势、语音等以用户为中心的模式,手势交互背后的手势识别方法研究也吸引了许多研究者的关注。本文主要研究面向第一视角人机交互的手势识别方法,构建了第一视角手势识别数据集,基于时间移位和自注意力方法解决第一视角下的动态手势识别问题,并完成了一个第一视角人机手势交互应用。本文主要研究内容如下:(1)本文构建了第一视角手势识别数据集Ivip Gesture。在分析本文任务需求后,确定了15类手势动作类别和12类数据采集场景,为本文后续手势识别算法和人机交互应用研究奠定了良好数据基础。(2)本文研究了基于时间移位的手势识别算法。本文基于时间移位策略提出了一种自适应时间移位模块,该模块可以自适应调整特征图中不同通道数据的移位量,促进近邻手势帧之间信息的有效融合,增强二维卷积神经网络对于动态手势的时序建模能力。(3)本文研究了基于自注意力的手势识别算法。本文基于自注意力机制提出了一种自注意力模块,该模块可以捕获到手势动作的长期依赖关系,提升算法的空时特征表达能力。(4)本文构建了一个第一视角人机手势交互系统。基于本文构建的Ivip Gesture数据集和手势识别算法研究成果,搭建了一个实时手势检测识别系统,设计了一个人机交互界面系统,并将二者衔接构建了一个第一视角人机手势交互系统,通过实际应用验证了本文手势识别算法研究成果的有效性。

关键词：手势识别第一视角时间移位自注意力人机交互

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第一视角短片在短视频营销中的应用探究

第一视角短片在短视频营销中的应用探究

作者：姜雨薇北京服装学院

学位级别：硕士

近年来,短视频社交平台的快速增长令短片这种社交方式被人们所推崇,抖音、快手等充斥着人们的生活,在如此高效的传播渠道面前,各品牌方也加大了对短视频营销的投入与研究。目前短视频营销处于探索初期阶段,业界对于第一人称短片已经有... 详细信息

近年来,短视频社交平台的快速增长令短片这种社交方式被人们所推崇,抖音、快手等充斥着人们的生活,在如此高效的传播渠道面前,各品牌方也加大了对短视频营销的投入与研究。目前短视频营销处于探索初期阶段,业界对于第一人称短片已经有了一定的了解,但目前对于第一视角短片的理论研究较少,在案例分析中,笔者发现第一视角短片可以分为两大类:以“人”为主体和以“物”为主体。现有案例大多是以“人”为主体的,以“物”为主体的较少,且没有统一的设计范式。本文围绕着第一视角短片在短视频营销中的应用这一主题展开。通过收集大量的资料,运用调查分析法、案例分析法及实践分析总结法等,将理论分析与具体实例相结合,进行了深入的研究,笔者通过对镜头语言的运用方法和现有案例的分析梳理,归纳整理出第一视角短片的分类,并通过分析案例,总结出设计规范,作为设计实践的理论指导。在创作实践中笔者发现以“物”为主体的第一视角短片相较于以“人”为主体的第一视角短片来说拍摄起来难度很大,需要考虑到“物”的身份确认及情感表达,以及合理的故事情节。这就需要在明确营销方案目的的条件下,积极探索更多样化的表达方式和创意手法,对创意者来说是一个巨大的挑战。

关键词：第一视角主观镜头短视频营销短片创意