基于稠密光流的婴儿运动特征分析与研究

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1、硕士学位论文MASTERDISSERTATION论文题目基于稠密光流的婴儿运动特征分析与研究作者姓名白忠星学科专业检测技术与自动化装置指导教师赵彦涛副教授2016年5月中图分类号：TP391学校代码：10216UDC：621.39密级：公开工学硕士学位论文基于稠密光流的婴儿运动特征分析与研究硕士研究生：白忠星导师：赵彦涛副教授申请学位：工学硕士学科专业：检测技术与自动化装置所在单位：电气工程学院答辩日期：2016年5月授予学位单位：燕山大学ADissertationinDetectionTechnologyandAutomaticEquipmentINFANTMOVEMENTSCHA

2、RACTERISTICANALYSISANDRESEARCHBASEDONDENSEOPTICALFLOWbyBaiZhongxingSupervisor:AssociateProfessorZhaoYantaoYanshanUniversity2016.5燕山大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《基于稠密光流的婴儿运动特征分析与研究》，是本人在导师指导下，在燕山大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全

3、由本人承担。作者签字：日期：年月日燕山大学硕士学位论文使用授权书《基于稠密光流的婴儿运动特征分析与研究》系本人在燕山大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归燕山大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解燕山大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权燕山大学，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。(请在以上相应方框内打“√”)作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要

4、摘要全身运动评估在婴儿早期作为预测发育障碍的方法对婴儿早期干预及康复具有重要意义，已应用于临床，但评估结果具有主观性，且评估医师培训时间长，不宜推广。本文旨在通过计算机视觉并结合稠密光流分析婴儿全身运动特点，探索婴儿全身运动的特征及规律，为婴儿客观评估提供更可靠、更直观的数据。本文在学习和分析了国内外关于婴儿运动特征分析与提取的相关分析方法的基础上，以全身运动评估作为婴儿运动特征分析的依据，针对2-6个月月龄的婴儿的运动视频，进行运动特征提取分析。本文主要工作如下：(1)针对所采用视频的背景特征，结合颜色信息与自适应阈值的方法，提出合适的目标提取(婴儿身体区域)算法，从而得出完整的婴

5、儿身体区域，为后续特征分析提供良好的基础。(2)针对婴儿的局部运动特征，通过分水岭分割方法对婴儿身体区域实现头、四肢、躯干六部分的分割，采用光流计算出婴儿身体每一像素点的速度并进行跟踪，即粗分割，然后结合近邻原则将光流跟踪出现的空洞位置的点重新归类，实现整个身体的细分割，然后得到每一部分的运动重心变化曲线，每一部分在相邻帧间的运动面积的变化曲线，根据此类局部分析特征实现对婴儿运动的分析。(3)针对婴儿的整体运动特征，将婴儿身体区域的灰度图像进行历史叠加；计算婴儿身体区域的光流速度场，将计算得到的光流场通过彩色图像进行表示，并进行历史叠加；计算每帧图像中婴儿身体区域的平均速度、加速度特

6、征曲线、均值及方差等特征量；然后统计婴儿运动在不同方向不同大小区域的速度，得到速度统计直方图，从而实现从整体特征角度分析婴儿运动特征。(4)利用VS2010中的C++编程环境，调用OpenCV函数库完成婴儿视频序列的录制系统以及搭建局部与整体运动特征提取系统。关键词：目标提取；稠密光流；分水岭分割；运动跟踪；运动特征提取I燕山大学工学硕士学位论文AbstractGeneralmovementsassessment(GMs),animportantmethodforpredictionofinfantiledevelopmentaldisordersatearlyage,hasimpo

7、rtantimplicationsforestablishingtrainingprogramsandrehabilitationforpatientinfants,andhasbeenalreadyusedinclinic,buttheassessmentresultisresultisaffectedbysubjectiveaspectsoftheobserverassessor’sskillsneedtobemaintainedforalongtim