基于視頻的人體運動跟蹤與重構方法研究.pdf

1、人體運動的視頻分析作為計算機視覺方面的一個研究熱點，已廣泛應用于智能監(jiān)控、新一代人機交互、體育運動分析以及虛擬現(xiàn)實等研究領域。由于單目視頻數(shù)據(jù)來源廣泛，各種電影、體育運動和舞蹈都以單目視頻的形式存儲，因而基于單目視頻的運動跟蹤與分析成為當前研究的一個重要方向。在單目視頻中，人體運動目標從三維投影到二維會造成深度信息丟失，因而僅從單目視頻恢復三維運動姿態(tài)是一件十分困難的事情，研究工作極富挑戰(zhàn)性，吸引了越來越多的研究者的關注。 本文

2、在總結和分析國內外相關研究工作的基礎上，針對視頻對象分割、基于單目視頻的人體運動跟蹤、三維姿態(tài)恢復和重構等方面進行了研究。其主要研究內容和取得的成果如下： 1.提出一種利用先驗概率模型及粒子濾波進行視頻分割的算法 在傳統(tǒng)的背景減除來提取運動目標的方法中，在背景像素值分布服從高斯模型并按照3δ規(guī)則進行圖像分割時，雖然能夠很好地提取背景，但在前景的像素值分布與背景的像素值分布有重疊的區(qū)間時，會產(chǎn)生將前景誤分割為背景的現(xiàn)象。因

3、此本文算法通過粒子濾波及先驗概率模型對下一幀中的運動目標進行預測，根據(jù)預測值得到一個自適應分割閾值而進行視頻對象分割，從而降低了分割結果中前景點誤分割為背景點的概率。 2.提出一種從二維圖像恢復人體關節(jié)三維坐標的算法 在沒有先驗知識的情況下，從二維圖像恢復對應的三維坐標是一個病態(tài)問題。比例正交投影在滿足一定的約束條件下，可以重構出人體關節(jié)的相對三維坐標。由于比例正交投影只是真實投影的近似，因而由該方法重構出的人體關節(jié)三維

4、坐標與真實值偏差較大。本文在透視投影模型下建立了人體關節(jié)的三維相對坐標值估算方法，采用逆運動學獲得各關節(jié)的旋轉歐拉角。與傳統(tǒng)算法相比，該算法具有無需攝像機標定、對人體運動沒有特別約束、使用簡單和人體關節(jié)三維坐標估算精確等優(yōu)點。 3.提出一種適用于單目視頻的無標記人體運動跟蹤方法 在現(xiàn)有的無標記單目視頻運動跟蹤方法中，由于深度信息丟失，一般只能從視頻中跟蹤出人體的二維坐標信息，而不能進行三維運動跟蹤。另外，由于缺少顯著的特

5、征標記，現(xiàn)有方法很難進行長序列人體運動跟蹤。針對這一現(xiàn)象，提出了一種基于形變外觀模板匹配進行單目視頻的三維人體運動跟蹤算法。算法的創(chuàng)新在于：1)利用正向運動學及逆向運動學得到二維圖像上某一候選關節(jié)點對應的形變外觀模板，通過模板匹配從二維視頻中恢復人體三維運動姿態(tài)；2)采用層次化方法來恢復人體三維運動姿態(tài)，其最優(yōu)三維人體運動姿態(tài)采用局部搜索獲得，能夠進行長序列人體運動跟蹤。 4.提出一種基于H-anim標準下的三維人體動畫顯示方法