一种改进隐条件随机场模型的行为识别方法

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1、一种改进隐条件随机场模型的行为识别方法作者姓名王纲导师姓名、职称同鸣教授一级学科信息与通信工程二级学科信号与信息处理申请学位类别工学硕士提交学位论文日期2014年12月学校代码107011202121107学号分类号TN82TN911.73公开密级西安电子科技大学硕士学位论文一种改进隐条件随机场模型的行为识别方法作者姓名：王纲一级学科：信息与通信工程二级学科：信号与信息处理学位类别：工学硕士指导教师姓名、职称：同鸣教授2014提交日期：年12月AnActionRecognitionMethodUsingImprovedHidde

2、nConditionalRandomFieldModelAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinElectronicScienceandTechnologyByWangGangSupervisor:Prof.TongMingDecember2014西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取

3、得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文若有不实之处，本人承担一切法律责任。本人签名：日期：西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅、

4、借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，获得学位后结合学位论文研究成果撰写的文章，署名单位为西安电子科技大学。保密的学位论文在年解密后适用本授权书。本人签名：导师签名：日期：日期：摘要摘要人体行为识别由于其广泛的应用前景以及潜在的社会、经济价值，已经成为计算机视觉领域中备受关注的前沿方向之一，吸引了国内外众多研究人员投入其中进行深入地研究并取得了大量的研究成果，然而视频特征提取计算复杂度与行为识别准确率之间的矛盾仍未得到有效解决。人体的行为过程是一个随时间连续变化的动态

5、过程，并且具有一定的周期性，由此得到的数据流所产生的观测序列在不同时刻具备一定程度上的相似性，单层学习模型无法对观测序列在时间粗粒度上的这种相似性进行有效地描述；层次学习模型能够获得较好的高层抽象特征表达，但是建模过程复杂度高。本文在总结和分析目前国内外常用人体行为识别方法的基础上，针对上述问题做了如下工作：1.总结了目前国内外常用的运动目标检测方法，分析了各种运动目标检测方法的优缺点，提出一种新的特征提取方法：1)利用混合高斯模型对原始输入视频进行建模，提取出运动目标的前景二值图像并求取前景二值图像的质心坐标；2)以质心坐标为

6、中心在该前景二值图像对应的原始视频帧图像上定位前景块，采用3层金字塔结构提取前景块的金字塔方向梯度直方图(PyramidofHistogramsofOrientationGradients,PHOG)特征作为该帧图像的特征向量；3)整段视频做同样处理后，得到原始视频所对应的时序性观测序列。本文特征提取方法显著减少了背景的边缘信息对图像特征表达造成的干扰。2.采用层次序列总结隐条件随机场(HierarchicalSequenceSummarizationHiddenConditionalRandomField,HSSHCRF)模型

7、对时序性观测序列进行建模，通过层次序列总结的方式来捕获时序性观测序列中复杂的时空动态信息，即通过交替进行序列学习和序列总结，动态且递归地建立一个层次结构。就序列学习而言，使用隐条件随机场(HiddenConditionalRandomField,HCRF)模型学习潜在的时空动态信息；序列总结就是把隐状态空间中具有相似语义信息的观测值归为一组。对于层次结构中的每一层，通过非线性门函数来学习特征的抽象表达，重复这个过程可以获得观测序列经过层次学习总结的高层抽象表达，有效保留底层变量组细节的同时也提高了高层变量组的判别能力，并且通过一

8、种高效的学习方法进行模型训练，模型的时间复杂度随着层次结构的增加仅呈亚线性增长。在经典的行为识别视频数据库上进行本文行为识别方法的验证，同时对实验结果进行了分析和对比，从实验结果可以看出本文有效地缓解了视频特征提取计算复杂度与行为识别准确率之间的矛盾。I西安电子