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基于SOM和SAX的人体动作检索

作　者: 罗艺闯
导　师: 肖秦琨
学　校: 西安工业大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 运动捕获数据逻辑相似性自组织映射运动模式运动分割运动检索
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 13次
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内容摘要

近年来,运动捕获数据广泛应用于计算机动画,传统的基于关键帧和动态时间规整的检索方法是在数值相似性的基础上进行运动数据检索,并且具有很高的计算复杂度,针对于此,本文研究了一种基于逻辑相似性的运动数据检索方法。该方法的基本思想是提取出整个数据库中的运动模式,即一种类型的运动所共有的特性,以此来减小单纯的数值相似对检索算法的影响,从而可以检索到逻辑相似的运动。本文首先对运动捕获数据的理论背景进行具体论述,描述了运动捕获数据获取的基本框架,紧接着对运动相似性进行阐述,包括数值相似性和逻辑相似性两个方面,并进一步对影响运动相似性的各因素进行分析论证,接着对判断相似性的度量机制进行分析比较。然后,对文中所提算法进行阐述,首先将运动数据进行转换以得到以四元数表示的运动数据,接着使用自组织映射算法对所得数据进行处理找出最佳匹配单元,主要是利用自组织映射算法的聚类特性对数据进行降维以减小计算量,接着使用近似符号法对其进行符号化表示以建立运动序列的索引,并进一步使用基于多分辨率的模式提取算法来进行运动模式的提取。本文基于所提算法实现了运动捕获数据检索系统,并通过对试验结果分析所提算法的不足之处,接着对所提算法展开分析提出改进方案,增加了使用对齐的时间域聚类分割算法对运动数据进行分割的内容,并做进一步的检索试验。最终的试验结果表明所提算法可以有效地检索到相似的运动。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-9
1 绪论  9-14
  1.1 研究背景和意义  9-11
  1.2 国内外研究现状  11-13
  1.3 研究内容  13-14
2 理论背景及相关技术  14-25
  2.1 运动捕获数据  14-16
    2.1.1 运动捕获技术  14-15
    2.1.2 运动捕获过程  15-16
  2.2 运动链  16-22
    2.2.1 局部坐标系  17-19
    2.2.2 运动链和前向运动学  19-21
    2.2.3 时变骨架系统和运动捕获数据  21-22
  2.3 运动捕获数据的相关技术  22-24
    2.3.1 特征提取  22-23
    2.3.2 数据降维  23
    2.3.3 索引结构  23-24
    2.3.4 运动分割  24
  2.4 本章小结  24-25
3 运动相似性  25-41
  3.1 人类对于运动的感知  26-27
  3.2 相似性的全局因素  27-28
  3.3 内容和方式  28
  3.4 逻辑相似性和数值相似性  28-32
    3.4.1 时空变化  30
    3.4.2 部分相似性  30-31
    3.4.3 子序列的相似性  31
    3.4.4 噪声和人为因素  31-32
  3.5 局部相似性度量  32-36
    3.5.1 基于四元数的姿态距离度量  32-34
    3.5.2 3D点云距离  34-36
  3.6 半局部相似性度量  36
  3.7 全局相似性度量  36-37
  3.8 实例和评估  37-40
  3.9 本章小结  40-41
4 运动模式  41-55
  4.1 自组织映射(SOM)  41-44
  4.2 近似符号法(SAX)  44-48
    4.2.1 SAX多分辨率特性  45-46
    4.2.2 基于SAX的相似性度量  46-47
    4.2.3 SAX可视化表示  47-48
    4.2.4 SAX聚类性能  48
  4.3 多分辨率运动模式提取  48-52
    4.3.1 关于SAX的一些标记  48-49
    4.3.2 运动模式提取  49-51
    4.3.3 Space-Saving算法  51-52
  4.4 SAX的索引特性  52-54
  4.5 本章小结  54-55
5 运动检索  55-76
  5.1 CMU捕获数据库  55-56
    5.1.1 数据库的建立  55-56
  5.2 搜索策略  56-58
    5.2.1 近似搜索  56-57
    5.2.2 精确搜索  57-58
  5.3 检索精度评估  58
  5.4 运动检索系统  58-62
  5.5 试验结果分析  62-63
  5.6 运动序列的时间域分割  63-69
    5.6.1 对齐的时间域聚类分析(ACA)  64-65
    5.6.2 ACA求解  65-66
    5.6.3 算法实现  66-67
    5.6.4 试验分析  67-69
  5.7 检索结果  69-75
  5.8 本章小结  75-76
6 总结与展望  76-79
  6.1 工作总结  76
  6.2 展望  76-79
参考文献  79-84
攻读硕士学位期间发表的论文  84-85
致谢  85-87

基于SOM和SAX的人体动作检索

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