基于量子免疫克隆的三维人体跟踪算法研究

《基于量子免疫克隆的三维人体跟踪算法研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第一章绪论多的学者关注和重视。传统的人体运动姿态分析方法一般分为两种：一种就是利用运动捕获技术，它在人体的各个关节部位分别加上传感器，在人体运动过程中，传感器会不断地将各关节在空间中的位置返回给计算机，这样计算机就可以精确地获得人体在各个时刻的运动姿态。另一种方式则是针对包含人体运动的图像序列进行分析。图像序列可以是单摄像机拍摄，也可以是多个摄像机同时从各个视角拍摄的pJ。本文所说的人体运动跟踪主要是指第二种，即从图像序列中获取二维的人体运动信息，并对它进行分析、识别和跟踪等工作。由于这一研究具有极大的研究价值，日前成为数字图像处理和计算机视觉研究中的热点问题

2、，从技术角度而言，它包含人在图像序列中的检测、识别、跟踪并对其行为进行理解和描述，属于图像分析和理解的范畴。人体运动姿态分析研究涉及的领域非常丰富，主要包含有模式识别、图像处理、计算机视觉、人工智能等学科知识。它具有相当广阔的应用前景，被广泛地应用在智能监视系统、虚拟现实、视频编码、人机接口、人机交互、运动员动作分析、医学分析以及动画制作等各种领域。1．3人体运动跟踪的应用计算机视觉领域以人的运动为研究对象的动机主要源于三个方面【1】【2】：一是计算机视觉理论和智能算法的发展；二是高性能的视觉传感器的普遍应用；三是以人为中心的视觉分析有着广泛的应用前景和潜在的

3、经济价值。根据相关文献【1．5】，本论文将以人为中心的视觉分析的应用背景做如下介绍：1)智能监控智能监控主要是针对那些对安全要求比较高的场合，如军事重地、银行、商场超市、停车场、小区和自动取款机等，采用由计算机控制的若干摄像机进行安全监控。自“美国9．11恐怖袭击”发生以来，安全监控在各个领域凸显出其重要地位，世界各国都投入大量人力物力，研究和实施智能监控系统。目前监控摄像机在商业应用中已经普遍存在，但并没有充分发挥其实时和主动的监控作用。多数场合尽管装有摄像机，但还是需要专门的工作人员监视显示器以便及时发现异常事件。或者往往只是将摄像机拍摄的视频记录下来，当

4、异常情况发生之后，人们才通过记录的视频信息来察看当时事件发生的实际情况，但往往造成不可挽回的损失，无法有效防止此类事件的发生。而且由于存储设备的容量有限，能保存的视频信息也是有限的，不能保留长时间的记录。因此对于智能监控系统的智能化要求就提高了很多，需要设计出能更实时的智能系统，来完善监控系统。2)虚拟场景4基于关键点的三维人体跟踪算法虚拟环境中的三维交互和虚拟人物角色的动作模拟，将直接得益于基于视觉的人体运动跟踪的研究成果，可以给参与者提供更加丰富的交互形式。从图像序列巾获取的人体运动数据，使得我们可以用新的虚拟人物或具有类似关节模型的物体替换原始视频中的人

5、物，得到意想不到的特殊效果。此外，人体运动姿态分析在影视特技和广告、虚拟工作室等其它虚拟现实场合也有着相当广泛的应用前华大学硕士研究生学位论文绪论景。3)智能人机交互在人们的日常生活中，除了口头语言以外，手语、姿势等肢体语言是最常见的交流方式一智能人机交互就是要让目前的计算机尽量摆脱键盘、鼠标等传统交互设备的局限，通过语音、手语、运动等人们习惯的自然交流方式直接与人交互，使计算机能像常人那样与我们更加自然便捷地交流。这就要求计算机具备感知外部环境的能力，独立获取周围环境的重要信息，如跟踪人体部分和整体的运动等。更进一步的能力是进行人的识别和行为理解，结合面部表

6、情、身体运动和手势等的分析来与人进行相应的交流，也可以进行相应的控制。对于机场、工厂等喧闹环境，基于手势、运动等视觉分析的智能高级人机交互技术能够提供比语音识别更加准确的信息输入。4)运动姿态分析运动姿态分析是指分割图像中的人体部分并在图像序列中跟踪分析感兴趣的关节运动，对于建立人体的几何模型、解释人体的运动行为机制从而提高它的运动性能有着积极的推动作用。它主要是在三个方面的应用：一是从体育运动的数据库中进行基于内容的图像搜索；二是在舞蹈、运动等训练中，用视觉的方法建立人体的几何模型，通过关节的运动分析来指导、纠正训练者的动作，可以达到非常直观的效果；三是在医

7、学步态分析中的运用，目前的医学步态分析是一个旨在提供诊断和治疗支持的研究领域。5)动画和游戏目前计算机动画和游戏中人物角色的形体、运动和行为交互的设计逼真性归功于运动捕捉设备的使用，而基于视频的人体运动获取，包括人体模型和关节运动数据的获取及三维重建等，将给人体动画和游戏等提供更加丰富且真实的运动数据。特别是从单目视频中获取人体运动的成功解决，将使从体育运动、经典影视、历史记录资料等视频源中获取丰富的人体运动数据成为可能，从而为计算机动画和游戏应用开启一个大型的人体运动数据的宝库。6)辅助临床诊断目前的医学步态分析通过获取患者的行走等动作的视频，利用计算机来分

8、析其运动数据，与正常步态进行一系列的比