专利汇可以提供一种基于稀疏低秩的人体行为识别方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 属于数字 图像处理 技术领域,涉及 计算机视觉 、 模式识别 、 机器学习 和 数据挖掘 等相关理论知识。本发明首先利用光流直方图对相邻两 帧 图片提取光流特征,并对单帧图像提取梯度直方图信息,获得监测场景内的运动特征信息,采用低维空间的特征信息并按照[动作1|动作2|动作3|……]的方式排列;然后用K均值的方式聚类,得到聚类中心后,将聚类中心作为过完备字典,求解测试样本在过完备字典下的稀疏低秩表达,得到表达矩阵;最后根据表达矩阵中的最大值求解出该测试样本所属的行为类别。本发明采用基于低秩稀疏的人体动作识别,采用交叉验证的方法,识别率92.3~98.79%,误识率1.21~7.6%。本发明具有具有低秩特点,且识别率上达到92.3~98.79%,误识率1.21~7.6%。,下面是一种基于稀疏低秩的人体行为识别方法专利的具体信息内容。
1.一种基于稀疏低秩的人体行为识别方法,具体步骤如下:
步骤1、视频图像灰度转换并提取场景特征;
步骤1-1:首先接收监测设备采集到的视频流,对得到的单帧图像进行灰度化处理;
步骤1-2:将每帧图片归一化成96*48的大小;每个cell的大小为8*8的像素点,每个block中包含2*2个cell即16*16的像素点;相邻block有一半的区域是重叠的;梯度方向分为9个方向,这样得到的一张图片的HOG特征向量为1980维;
HOF的计算是对连续两帧灰度图像在3*3的网格中提取光流直方图特征,即每3*3的网格求出一个光流特征向量,根据视频帧的不同大小可以得到N个光流特征向量,将光流范围
0~2π等分成32个子空间,构建32维的直方图B,在统计直方图时,根据角度值对应位置投票,投票所得结果作为权值,因此得权值向量h=[hk],k={1,2,3...,K},其中k为每个网格的索引值,K是网格总数,hk为第k个网格中32维直方图B对应的权值;
步骤2、特征聚类
设特征向量x=[xi],i={1,2,3...,m},对于每一个特征向量,动作类型计算公式:
对于每类j,重新计算该类质心
步骤3、低秩稀疏表达
步骤3-1:将聚类中心构成的字典D=[dk],k={1,2,3...,n},则X为一个ds×n的矩阵,ds为特征维度,测试样本集X=[xk],k={1,2,3...,n},X中的任意一列xi都可以用D进行线性表达,将这种关系式写为:X=DZ+E,其中Z的每一列表示X的对应列用D进行线性表达的系数,矩阵Z称之为表达子,E为由噪声引起的误差;
步骤3-2:据此建立目标函数:
argminZ,E||Z||*+β||Z||1+γ||E||1 s.t.X=DZ+E (1)
其中β和γ分别表示各项的关注因子,它们的值越大,表示相关项越受关注,这里β=2,γ=2,公式中分别用核范数和L1范数求解低秩和稀疏问题;
步骤3-3:求解步骤3-2中的公式(1),这里用到了增广拉格朗日乘数法,得到目标函数后分别对各个参数进行迭代优化,则参数的迭代过程为:
其中
Y1,k+1=Y1,k+μk(X-DZk+1-Ek+1),
Y2,k+1=Y2,k+μk(Zk+1-WK+1),
μk+1=ρμk,
其中函数J和Θ分别表示奇异值压缩算子和压缩算子, ρ=1.1,各参量的初始值为Z0=W0=E0=Y1,0=Y2,0=0;μk为惩罚参数,μk=10-6;
步骤4、行为识别
步骤4-1、通过步骤3求得的稀疏低秩矩阵Z,其中Z的每一列就是测试样本在D中的线性表达,现在只需要找出表达最大的那个系数即可知道测试样本所属的类别,采用最大池化法,即找出矩阵Z中每一行的最大值;令yi=max(|zi1|,|zi2|,...|zin|),i=1,2,...T,in=
1,2...l表示从Z的l个行向量中,提取T个最大值,形成向量yi,i=1,2,...T;
步骤4-2、分别找出这T个值所对应的相应类别,并计算该类别在矩阵Z中对应的系数,并把相同类别的系数叠加起来,得到的最大值所对应的类别即为最终的识别结果;
分别找出对应的 i=1,2,...T<K;C为之前步骤2的聚类结果;
i=1,2,...T,j∈Pj其中δ(·)是Dirac Delta函数,PreC
即为最终的识别结果,T取5~10。
2.如权利要求1所述基于稀疏低秩的人体行为识别方法,其特征在于:所述步骤4-1中最大池化法是指:选择图像区域的最大值作为该区域池化后的值;所谓池化,是指对图像中不重合区域的聚合操作。
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