面向運(yùn)動(dòng)軌跡的高效表示和快速識(shí)別的綜合簽名描述與動(dòng)態(tài)索引.pdf

1、運(yùn)動(dòng)軌跡包涵了復(fù)雜長(zhǎng)行程空間運(yùn)動(dòng)的大量信息，因此，運(yùn)動(dòng)軌跡被廣泛研究用來(lái)識(shí)別移動(dòng)物體的自由形式運(yùn)動(dòng)，例如人的行為，機(jī)器人的活動(dòng)以及其他物體的運(yùn)動(dòng)?；谲壽E的動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)描述、感知和識(shí)別對(duì)于運(yùn)動(dòng)分析非常重要。所以，運(yùn)動(dòng)軌跡的靈活描述在尤其三維空間的運(yùn)動(dòng)感知和識(shí)別中占有重要的角色。在現(xiàn)存的研究成果中，運(yùn)動(dòng)軌跡通常以其原始數(shù)據(jù)的形式用來(lái)描述運(yùn)動(dòng)，然而，這對(duì)于獲取主要的運(yùn)動(dòng)特征來(lái)說(shuō)效率很低。形狀描述法和微分不變量簽名描述法在獲取局部特征方面具有優(yōu)勢(shì)

2、，但是缺乏對(duì)全局特征的獲取。
　　 在本論文中，對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡的描述、感知和識(shí)別以及如何提高在廣泛環(huán)境下的正確率和效率是主要的研究焦點(diǎn)。本文提出了一種具有全局不變量的綜合簽名描述法。全局不變量能夠獲取運(yùn)動(dòng)軌跡的全局特征，這些全局特征描述了運(yùn)動(dòng)軌跡的空間分布情況。這些全局特征對(duì)于區(qū)分相似運(yùn)動(dòng)軌跡的混淆和提高運(yùn)動(dòng)識(shí)別的精度是非常有必要的。在運(yùn)動(dòng)識(shí)別階段，改進(jìn)的Continuous Dynamic Time Warping(CDTW)算法

3、被用來(lái)作為匹配引擎以提高識(shí)別精度。在此識(shí)別引擎中引入了一個(gè)可控的權(quán)重參數(shù)以適應(yīng)不同的任務(wù)環(huán)境。
　　 在本論文中的研究工作的第二階段提出了一種簡(jiǎn)潔的運(yùn)動(dòng)描述機(jī)制-基于通用形狀的動(dòng)態(tài)索引方法(IGS)作為用來(lái)獲取運(yùn)動(dòng)軌跡中的重要運(yùn)動(dòng)特征的高階描述器。在這種方法中，運(yùn)動(dòng)軌跡采用了段級(jí)別的描述形式，這對(duì)于快速的運(yùn)動(dòng)識(shí)別非常有效。對(duì)應(yīng)于通用形狀的軌跡段能夠自然地表現(xiàn)通用形狀的特征而無(wú)需預(yù)先定義任何語(yǔ)法規(guī)則，因而，基于段級(jí)別的運(yùn)動(dòng)軌跡描述

4、能夠用這些軌跡段的通用形狀所組成的序列來(lái)直接索引這條軌跡。應(yīng)用這種索引方法，運(yùn)動(dòng)檢索和識(shí)別的計(jì)算量會(huì)大大降低，這對(duì)于實(shí)時(shí)的應(yīng)用場(chǎng)合無(wú)疑是非常重要的。
　　 動(dòng)態(tài)索引方法可以拓展到多目標(biāo)運(yùn)動(dòng)的實(shí)時(shí)識(shí)別應(yīng)用中。在此，本文提出一種基于時(shí)間序列的模型來(lái)對(duì)多目標(biāo)運(yùn)動(dòng)軌跡的平行時(shí)間關(guān)系進(jìn)行建模，并以此來(lái)識(shí)別這些運(yùn)動(dòng)。這種方法同樣具有時(shí)空不變性，而且對(duì)于實(shí)時(shí)應(yīng)用是高效的。由于這種在時(shí)間上平行的多目標(biāo)運(yùn)動(dòng)的軌跡是在時(shí)間序列上索引的，所以可以從動(dòng)

5、態(tài)索引數(shù)據(jù)庫(kù)中直接提取其平行時(shí)間關(guān)系。一個(gè)用來(lái)描述多目標(biāo)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間關(guān)系上的最大變化范圍的參數(shù)同樣被引入，用來(lái)對(duì)時(shí)間順序索引的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行訓(xùn)練。這種訓(xùn)練方式可以使其在運(yùn)動(dòng)識(shí)別中具有更高的魯棒性。
　　 本文在實(shí)驗(yàn)中將一套立體視覺(jué)系統(tǒng)連接到計(jì)算機(jī)用以獲取運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的三維運(yùn)動(dòng)軌跡。通過(guò)這一視覺(jué)系統(tǒng)提取到的運(yùn)動(dòng)軌跡在進(jìn)行初步處理之后，被用來(lái)測(cè)試文中提出的運(yùn)動(dòng)感知和識(shí)別方法。運(yùn)動(dòng)識(shí)別的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，綜合簽名描述法對(duì)具有相似形狀的運(yùn)動(dòng)軌跡能夠感