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基于人体姿势分析的智能监控系统研究

作　者: 陈瑞强
导　师: 常丹华
学　校: 燕山大学
专　业: 电路与系统
关键词: 智能监控目标检测人体区域定位几何特征模板匹配法 BP神经网络分类法
分类号: TP277
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

本文主要针对智能监控方面的应用需求,设计了相应的人体姿势分析系统。不仅完成了人体的检测与定位,并且在充分的利用了检测与定位得到的人体区域信息的基础上,实现了对于视频监控范围内的人体姿势的主动分析。本文完成的研究工作及主要贡献包括以下三个方面:首先在人体目标检测与区域定位方面,使用了基于颜色匹配的人体目标检测算法。建立人体模型,利用HSI颜色空间的色度信息实现了人体区域的分割。对图像分割得到的二值图像进行图像形态学处理和空域滤波处理,提高了二值图像的质量。并在此基础上使用了面积比较法,提取到了较为精确的人体区域。其次在人体姿势识别方面,分析了本实验中人体四种姿势的特点,提取人体区域的四个几何特征作为识别依据,分别使用模板匹配法和BP神经网络分类法完成了姿势识别。模板匹配法将测试姿势图片与标准样本库中的图片进行匹配比对,实现对人体姿势的识别;BP神经网络分类法利用训练样本库中图片训练BP神经网络的连接权值,用训练好的BP神经网络实现对测试姿势图片的识别。最后在MATLAB开发环境下,使用图像处理和神经网络工具箱函数编写了人体姿势识别软件,并利用自行创建的样本数据库对系统进行了测试,取得了良好的效果。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
第1章绪论  11-18
  1.1 研究背景  11-12
  1.2 研究意义  12-13
  1.3 研究内容  13-14
  1.4 国内外研究现状  14-15
    1.4.1 国外研究现状  14-15
    1.4.2 国内研究现状  15
  1.5 人体行为识别的难点  15-16
  1.6 本文主要内容及结构安排  16-18
第2章图像分析基础  18-24
  2.1 引言  18
  2.2 数学形态学基础  18-21
    2.2.1 腐蚀运算与膨胀运算  19-20
    2.2.2 开运算和闭运算  20-21
  2.3 图像处理技术  21-23
    2.3.1 图像处理技术分类  21
    2.3.2 空域滤波  21-23
  2.4 本章小结  23-24
第3章人体目标检测  24-36
  3.1 引言  24
  3.2 姿势数据库  24-26
  3.3 图像分割  26-27
    3.3.1 图像区域分割定义  26-27
    3.3.2 图像分割方法  27
  3.4 基于颜色匹配的人体区域分割  27-32
    3.4.1 建立人体识别模型  28
    3.4.2 选择颜色空间  28-31
    3.4.3 实验结果及分析  31-32
  3.5 二值图像处理  32-34
    3.5.1 图像形态学处理  32-33
    3.5.2 空域滤波处理  33-34
  3.6 人体区域定位  34-35
    3.6.1 定位原理  34
    3.6.2 MATLAB 编程实现  34-35
  3.7 本章小结  35-36
第4章人体姿势特征提取  36-45
  4.1 引言  36
  4.2 特征提取概述  36-38
    4.2.1 良好特征的标准  36-37
    4.2.2 特征的选择与优化  37
    4.2.3 特征提取的过程  37-38
  4.3 几何特征提取方法  38-44
    4.3.1 物体几何特征的定义  38-40
    4.3.2 人体姿势几何特征的选取  40-41
    4.3.3 MATLAB 编程实现  41-42
    4.3.4 实验结果及分析  42-44
  4.4 本章小节  44-45
第5章人体姿势识别及实验分析  45-57
  5.1 引言  45
  5.2 模板匹配法  45-47
    5.2.1 模板匹配法简介  45-46
    5.2.2 模板匹配法的基本原理  46-47
    5.2.3 MATLAB 编程实现  47
  5.3 BP 神经网络分类法  47-55
    5.3.1 人工神经网络优点  47-48
    5.3.2 神经元结构与功能  48-51
    5.3.3 人工神经网络的结构  51-52
    5.3.4 人工神经网络的学习方式  52
    5.3.5 BP 神经网络拓扑结构  52-53
    5.3.6 BP 神经网络的构造  53-54
    5.3.7 MATLAB 编程实现  54-55
  5.4 实验结果及分析  55-56
  5.5 本章小节  56-57
第6章系统设计及实验结果  57-64
  6.1 系统设计与实现  57-59
    6.1.1 系统框架  57-58
    6.1.2 功能模块  58-59
  6.2 系统开发平台及界面  59-60
  6.3 实验结果  60-63
    6.3.1 人体衣服色度信息设置  60-61
    6.3.2 创建标准样本特征数据库  61-62
    6.3.3 待测样本类型的识别  62-63
  6.4 本章小结  63-64
结论  64-65
附录  65-70
参考文献  70-74
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果  74-75
致谢  75-76
作者简介  76

基于人体姿势分析的智能监控系统研究

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