神经心理量表理解力检测的人体姿态特征识别方法

神经心理测试可以对各认知域受损严重程度做出客观评价，是检测疾病进展、评估药物疗效的有效手段。其中理解力测试部分通过判断受试者是否根据指令要求作出相应动作实现，是老年人认知功能障碍评估的重要部分，有利于痴呆的早预防早干预。文章提出了一套神经心理测试中理解力检测的人体姿态估计视频分析方法，基于Openpose深度卷积网络提取人体关键点坐标，随后基于图像形态学处理技术和Faster R-CNN等技术提出了纸张、牙刷等目标物体关键点二维坐标提取方法，并以量表中动作要求建立人体姿态估计数学模型。通过实验对神经心理测试的6个动作进行识别，结果表明，所提姿态估计数学模型和交互动作识别方法能够有效检测人体姿态动作指令及人与纸张的交互指令。     

基于注意力机制改进的多人姿态估计网络研究

为解决多人姿态估计中小尺度关节点定位准确率低的问题,采用自顶向下的方法,结合人体目标检测模型YOLOv4-tiny,提出一种基于堆叠沙漏网络改进的多人姿态估计网络.该网络包含人体目标检测器和人体姿态估计算法,通过在沙漏网络原始残差模块中融入坐标注意力机制进行特征增强,抑制无用特征的同时增强有用特征,从而提高对人体中小尺度关节点的识别准确率.实验结果表明,该模型在COCO数据集上获得了64.9%的平均准确率,在MPII数据集上正确关键点的比例达88.8%,验证了网络的有效性.     

基于双流全卷积网络的驾驶员姿态估计方法

针对现有姿态估计方法在驾驶室复杂环境条件下发生的非目标误检测和检测精度低的问题,提出了一种基于双流全卷积网络的驾驶员姿态估计方法.该方法通过建立2条独立的FCN(fully convolutional network)分支,分别对关键点坐标及关键点间的连接信息进行预测,同时在2个分支中构建沙漏状的网络结构,增强了网络提取关键信息的能力.为了进一步提高模型的特征提取能力,将浅层与深层网络得到的特征图进行融合.为了验证所提方法的检测效果,采用COCO(common objects in context)数据集和DDS(driver′s driving situation)数据集进行验证.试验结果表明:该方法在COCO数据集和DDS数据集上的检测平均精度分别达到64.5%和78.4%,优于其他3种对比算法;该方法可以提高驾驶员人体姿态的检测精度,具有较好的鲁棒性.     

基于自适应感受野的教室人体姿态实时检测

人体姿态信息对教学管理和教学评估具有重要作用,通过算法快速且准确地获取人体姿态信息具有重要的研究意义。近年来,尽管基于人体关键点的姿态估计方法被广泛研究,但由于教室监控场景图像普遍存在遮挡严重、目标尺度变化大、图像成像质量差等问题,难以直接运用现有方法。提出一种基于自适应感受野的教室人体姿态实时检测方法。在单发多边框检测器(single shot multibox detector, SSD)网络中,构建自适应感受野卷积模块,通过上下两个支路提取不同感受野的特征;在反向传播过程中,自动学习上下支路的特征融合参数,自适应调整网络的感受野;提高网络在教室场景中人体姿态的检测性能。实验结果表明,提出的方法可以实现实时检测,且优于现有的教室人体姿态检测方法和其他单阶段目标检测方法。     

基于改进姿态估计算法的嵌入式平台实时跌倒检测

为了实现视频中特殊人群跌倒检测的实时性和降低误检率。通过采用改进的姿态估计网络提取人体关节点的方法,研究了使用前后帧关节点的变化来对人体进行追踪和跌倒行为检测。为了在嵌入式平台上使姿态估计网络达到实时效果,采用带有注意力机制的轻量化结构搭建深度卷积网络来提取人体关节点坐标,并合成完整的骨架信息。结果表明：带有注意力机制的姿态估计算法在不同数据集上的准确度均有提升;同时在嵌入式平台上保持误检率较低的情况下达到实时跌倒检测。可见基于改进姿态估计算法并通过关节点判断的方法较好地实现了人体的跌倒检测。     

轻量化二维人体骨骼关键点检测算法综述

随着移动设备和嵌入式设备的发展,对二维人体骨骼关键点检测网络提出了更高的要求。设计轻量化神经网络是解决网络参数量大、计算量大的重要方法。首先,介绍了基于神经网络的二维人体骨骼关键点检测中常用的数据集、主流方法和轻量级神经网络;然后,对近几年基于神经网络的轻量化人体姿态估计方法进行了分类和总结,根据神经网络轻量化方式将二维骨骼关键点检测方法归成四类：轻量化特征提取网络、深度可分离卷积、Dense连接机制和Lightweight瓶颈结构,并分析了它们的优缺点和轻量化手段;最后,介绍了常用的评价指标,并对改进后的轻量化方法进行了实验数据对比,结合当前研究所面临的问题及未来的发展趋势进行了总结。     

结合二阶注意力机制的多尺度人体姿态估计

为解决人体姿态估计任务中存在的不同视角下人体实例尺度变化、遮挡问题导致的人体关键点定位不准确问题,提出融入二阶注意力机制的多尺度人体姿态估计网络模型GOS-HRNet。首先,在特征提取阶段为了获得高质量的特征图,通过在多分辨率网络结构中使用Octave卷积,保留更多的图像空间特征信息以提高关键点定位准确率;然后,为有效的利用图像上下文信息,融入二阶注意力模块使网络能更好地学习各分辨率表征的空间信息;最后,为了应对尺度变换对关键点定位的影响采用尺度增强训练方法,提高模型对尺度变化的鲁棒性。所提模型在MS COCO 2017数据集上进行实验,结果表明：所提出的GOS-HRNet模型平均检测精度比HRNet模型提升了2.2%,能够更加准确地利用上下文信息、丰富空间特征信息以提高对关键点定位的准确性。     

基于物体6D姿态估计算法的增强现实博物馆展示系统

针对文化遗产资源缺少生动逼真、沉浸感的展示的问题,基于增强现实技术,融合人工智能,提出了一种基于物体6D姿态估计算法的增强现实博物馆展示系统,用于文化遗产三维可视化展示。物体的6D姿态估计是指检测图像中出现的物体,并且估计其相对观察者的3D位置和方向。在增强现实领域中,6D姿态估计用于测量真实环境中物体的姿态,并将虚拟物体以正确的姿态添加到它们上面。针对增强现实系统中场景和对象融合精度低、速度慢的问题,研究了一种端到端的物体6D姿态估计网络,实现从RGB图像中进行物体目标检测以及姿态估计,提出的方法使用并联网络结构提取高分辨率特征,可以保留更多的空间信息,提升预测物体关键点的精度,使用一个姿态推理网络方式替代传统的数学计算方法,从关键点中得到物体的姿态,实现端到端姿态估计,提升检测速度。在该方法的基础上,研究了结合云计算、5G通信等多项技术的增强现实分布式框架,实现移动端的增强现实应用。实验结果表明,文中提出的物体6D姿态估计方法的准确率达到92.6%,运行速度达到30帧/s,满足增强现实应用的需求,可用于增强现实博物馆展示系统,为其提供生动的互动内容,突破文化遗产实物的时空局限性,为观众带来身临其境的参观体验。     

基于改进Faster R-CNN的手部位姿估计方法

基于视觉的手部位姿估计技术应用于诸多领域,具备着广泛的国际应用市场前景和巨大发展潜力。然而,手部自身存在检测目标过小、手指高自由度以及手部自遮挡等问题。通过对目前存在的难点分析,将手部位姿估计任务分为手部检测和手部关键点检测,提出基于改进的Faster R-CNN的手部位姿估计方法。首先提出基于改进的Faster R-CNN手部检测网络,将传统Faster R-CNN网络中的对ROI(regional of interest)的最大值池化,更改为ROI Align,并增加损失函数用于区分左右手。在此基础上增加了头网络分支用以训练输出MANO(hand model with articulated and non-rigid deformations)手部模型的姿态参数和形状参数,得到手部关键点三维坐标,最终得到手部的三维位姿估计结果。实验表明,手部检测结果中存在的自遮挡和尺度问题得到了解决,并且检测结果的准确性有所提高,本文手部检测算法准确率为85%,比传统Faster R-CNN算法提升13%。手部关键点提取算法在MSRA、ICVL、NYU三个数据集分别取得关键点坐标的均方误差值(k...     

基于多视图融合的3D人体姿态估计

针对自然场景中遮挡、检测姿势不准确以及建立的交叉视图不匹配等问题,在VoxelPose模型的基础上提出了一种基于heatmap的多视图融合网络来估计3D人体姿态.首先,改进高分辨率网络,添加反卷积模块生成更高分辨率的heatmap.取两个髋关节之间的关键点为人体中心点,引入对极约束模型匹配融合不同视角下人体中心点的heatmap信息;然后,将所有视角的heatmap投影到共同的3D空间,再经过3D CNN网络以中心点构建特征体积来估计所有关键点的位置;最后,回归准确的3D人体姿态.在公开的数据集Shelf和Campus中,评估指标PCP3D（正确估计关节位置的百分比）分别达到97.1%和96.7%.在CMU-Panoptic数据集中,MPJPE（关节位置误差的平均值）为16.80 mm,实验结果优于VoxelPose.     

基于Openpose和Yolo的手持物体分析算法

针对当前模式识别领域少有专门针对手持物体识别的研究,提出了可实时全局分析人体手持物体状态及手持物体类别的分析算法.以人体姿态估计网络Openpose和物体检测网络Yolo为基础对图像进行初步处理,利用C++A PI将二者获取到的人体关节点坐标和目标物体坐标进行信息融合,然后针对不同尺寸的物体进行分类并分别设计了判定法则...     

基于YOLOv3模型的人脸检测与头部姿态估计融合算法

针对头部姿态估计中的人脸检测框尺寸难于学习问题和将人脸检测、头部姿态估计分为两阶段的模型中流程复杂、耦合程度高、误差累积严重的问题,本文提出一种基于YOLOv3模型的人脸检测与头部姿态估计融合算法。通过K-means聚类方法对训练集中人脸区域的尺寸进行聚类,得出9组聚类结果,以模拟真实情况下人脸区域的尺寸和比例;通过拓展YOLOv3模型,实现人脸检测和头部姿态估计同时进行,并在3个不同层次的特征图上进行人脸检测和头部姿态估计,实现对特征图的多尺度检测,充分利用了特征图中的信息;采用端到端模式进行训练,简化头部姿态估计任务的处理流程。在CAS-PEAL-R1姿态子集上取得99.23%的预测准确率,在Pointing′04数据集上pitch和yaw方向分别取得了3.79°和4.24°的平均绝对误差。结果表明,本模型在满足实时性要求的前提下,能够出色完成人脸区域检测与头部姿态估计任务,充分证实本文方法的可靠性与实用性。     

基于多尺度时空特征的篮球场景中人体姿态估计

人体姿态估计是计算机视觉领域的研究热点之一,目标是从给定的图像或视频中识别人体的关节.由于篮球比赛视频中人体动作复杂多变,易产生运动模糊、遮挡等问题,导致现有的人体姿态算法对篮球动作姿态估计的准确率较低.针对这一问题,提出了一种基于多尺度时空关联特征的篮球动作姿态估计算法,构建基于Transformer的人体时序特征捕捉模块对序列层级的时空特征信息进行建模,以缓解运动模糊、遮挡等现象带来的负面影响.此外,针对人体外形复杂多变的问题,提出了基于可形变卷积的人体空间特征残差融合模块来获取更为充分的空间特征.与现有算法相比,该算法在自行构建的篮球场景人体运动数据集、姿态估计公开基准数据集PoseTrack2017和PoseTrack2018均取得较好的效果.     

深度学习下的快速SAR图像目标检测

针对合成孔径雷达图像目标检测困难以及深度学习中锚框机制所引起的计算冗余和应用场景受限问题,提出了一种基于无锚框机制的中心点、尺度和旋转角度预测网络,将目标检测转化为中心点估计问题,并直接预测相应边框的宽度、高度以及旋转角度等要素,实现多场景、多类型目标定向检测.该算法利用ResNet 101的U型结构和注意力模块提取图...     

基于卷积神经网络的单幅图像室内物体姿态估计

单幅图像的目标检测和物体姿态估计一直是计算机视觉领域中非常重要的研究内容.利用卷积神经网络对单幅室内场景图像进行研究分析,提出了一种基于卷积神经网络的单幅图像室内物体姿态估计算法.该算法采用直接分类预测的方法来实现物体的姿态估计.通过改进Faster-RCNN网络结构,利用室内场景数据集SUNRGB-D训练网络,实现端到端单幅室内图像目标检测和姿态估计.实验结果表明,该算法目标检测平均准确度为70%,姿态估计结果中平移估计准确度为28%,旋转角度估计准确度为30%.     

基于姿态估计和Transformer模型的遮挡行人重识别

行人重识别是利用人工智能解决边防检查、人员追踪等公共安全应用问题的技术,具有从跨设备采集的图像中识别某一特定行人的能力。但是在人员追踪等问题中,往往会出现行人刻意遮挡、复杂场景环境遮挡等因素,大大提高了行人重识别的难度。针对行人重识别遮挡问题,基于ResNet50网络,结合姿态估计（Pose estimation）和转换器（Transformer）模型,提出了一种改进的行人重识别网络PT-Net,以提高遮挡条件下的行人重识别能力。该方法首先利用现有的姿态估计方法对输入图像进行关键点检测,并将关键点信息与行人特征图像结合起来生成一个基于姿态的行人特征表示;然后利用Transformer模型对基于姿态的行人特征表示编码,用来实现特征对齐和特征融合。论文基于国际公开的数据集Occluded-Duke开展实验验证,结果表明,PT-Net方法相对于基线模型,其均值精度mAP和相似度排序Rank-1指标分别提高了1.3和1.5个百分点,验证了该方法的有效性和优越性。     

基于SSD模型的人脸检测与头部姿态估计融合算法

针对头部姿态估计常用的人脸检测、姿态估计两步串联框架中流程复杂、耦合性高、整体鲁棒性低的问题,提出了一种基于改进SSD模型的人脸检测与头部姿态估计融合算法.通过拓展SSD模型,设计了人脸检测与姿态估计融合网络模型,在多层次卷积特征图上检测人脸,并估计头部姿态;采用端到端训练模式进行模型训练,简化了头部姿态估计任务的处理流程.在Pointing′04和300W-LP数据集上进行了试验.结果表明,本模型能够在满足实时性要求的前提下有效地完成检测任务与估计任务,在两个数据集中的pitch预测平均绝对误差分别达到了4.80°和6.48°,这充分证明了所提出算法的实用性和鲁棒性.     

基于轻量化二维人体姿态估计的小样本动作识别算法

动作识别是近年来时序数据挖掘领域的研究热点,具有广泛的应用前景。但是现阶段基于深度学习的动作识别算法需要大量的标记训练数据集,存在泛化性差、实时性差、场景受限的问题。为解决这些问题,本研究设计一种基于轻量化二维人体姿态估计的小样本动作识别算法。该算法基于YOLOv5算法构建轻量化的人体检测器HYOLOv5。基于轻量化二维姿态估计模型Lite-HRNet设计人体姿态特征描述算子,有效地去除背景对人体动作特征的干扰。为有效度量时序人体姿态特征描述算子间的相似度,本研究提出基于动态时间规整的人体姿态特征距离度量,并在此基础上设计基于类别中心选择的动作模板匹配算法。该算法通过少量的动作视频构建动作特征模板库,利用动作模板匹配算法可实现多类动作视频的精准识别。为验证算法,本研究在COCO 2017的Humans数据集上对HYOLOv5进行测试,人体检测识别精度mAP@0.5∶0.95可达50.7%。基于10种动作视频数据进行测试,结果表明,本研究所提算法可有效地识别视频序列中的姿态,在每个动作仅包含4个训练数据的情况下,动作识别准确率均可达到91.8%。     

基于随机森林的人脸关键点精确定位方法

为了解决干扰情况(光照变化、表情变化和姿态变化等)下的人脸关键点精确定位问题,提出一种新的基于随机森林分类器的人脸关键点定位算法。针对目前研究工作尚未解决的人脸表情、光照以及姿态变化等难点,该文有两点主要贡献:1)引入了随机森林分类器和点对比较特征进行关键点定位,这种基于大量样本统计学习的方法能够有效解决人脸关键点定位中光照、表情和姿态变化这些难点;2)结合关键点的位置约束关系,进一步降低定位误差。实验结果表明:该算法可以有效地克服人脸光照、表情和姿态变化等因素干扰,能够对眼角和嘴角6个关键点进行全自动精确定位。     

基于双目立体视觉的目标空间坐标计算及姿态估计

基于双目立体视觉的目标空间坐标计算及姿态估计方法、双目立体视觉系统标定和双目视觉系统校准技术,构建了三维场景中目标的空间坐标与图像中点像素坐标的对应方法.通过双目立体视觉系统采集目标图像,采用基于半全局立体匹配(SGBM)方法,实现了目标中心点三维坐标的计算,并通过背景差分的手段获得目标轮廓,获取目标在水平面的旋转角度,配合焦点所处的坐标位置标示,即可提取目标姿态信息.采用以上方法对电力仪表的姿态进行估计和验证,结果表明:设计的方法可以完成电力仪表的空间坐标计算以及姿态估计,可实现对电力仪表的准确抓取,为机器人在电力系统人工智能领域的应用提供参考.