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静态图片中的人体姿态估计是近年来图像分析领域的重要问题之一。由于静态图片中可利用的信息较少,且存在多关节引起的形状畸变、着装变化、背景干扰及遮挡等难点,使得这一问题具有很大挑战性。考虑到现有算法的不足,提出了一种基于区域分割和置信传播蒙特卡洛采样的人体姿态估计算法,将前景区域分割加入到姿态估计中,在概率图模型中引入非树状的约束,采用蒙特卡洛采样来进行概率推理。实验表明该算法比经典的算法在公共数据集上给出了更加精确的估计结果,同时运行时间也减少了25%。
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第 6 卷第 1 期
智 能 系 统 学 报
Vol.6 №.1
2011 年 2 月
CAAI Transactions on Intelligent Systems
Feb.2011
doi:10.3969 /j.issn.1673-4785.2011.01.004
基 于 区 域 分 割 和 蒙 特 卡 洛 采 样 的
静 态 图 片 人 体 姿 态 估 计
肖锋,周杰
(清华大学 自动化系,北京 100084)
摘 要:静态图片中的人体姿态估计是近年来图像分析领域的重要问题之一.由于静态图片中可利用的信息较少,
且存在多关节引起的形状畸变、着装变化、背景干扰及遮挡等难点,使得这一问题具有很大挑战性.考虑到现有算法
的不足,提出了一种基于区域分割和置信传播蒙特卡洛采样的人体姿态估计算法,将前景区域分割加入到姿态估计
中,在概率图模型中引入非树状的约束,采用蒙特卡洛采样来进行概率推理.实验表明该算法比经典的算法在公共
数据集上给出了更加精确的估计结果,同时运行时间也减少了 25%.
关键词:静态图片;人体姿态估计;区域分割;蒙特卡洛采样;置信传播
中图分类号: TP391.4 文献标识码:A 文章编号:1673-4785(2011)01-0038-06
Human pose estimation in static images based on
region segmentation and Monte Carlo sampling
XIAO Feng, ZHOU Jie
(Department of Automation, Tsinghua University, Beijing 100084, China)
Abstract: Human pose estimation in static images is one of the important issues in the field of image analysis in re-
cent years.The main difficulties are that there’s less available information in static image, besides, there’re figure
distortion due to multiple joints, change in clothes, background disturbance and shading, etc., which make the
problem challenging.Aiming at the deficiency of existing algorithm, a new algorithm was proposed for human pose
estimation in static images based on region segmentation, belief propagation and Monte-Carlo sampling, in which
foreground region segmentation was incorporated into the pose estimation, non-tree constraints were introduced in
the probabilistic graphical model, and Monte-Carlo sampling was utilized to carry out probabilistic inference.Ex-
perimental results demonstrate that the proposed algorithm performs better on a common database compared with
classical algorithm, producing a more precise estimate result and reducing 25% running time.
Keywords:static images; human pose estimation; region segmentation; Monte Carlo sampling; belief propagation
收稿日期:2010-11-05.
基金项目:国家自然科学基金资助项目(60573062,60673106) .
通信作者:肖锋.E-mail:xiaof99@mails.tsinghua.edu.cn.
静态图片中的人体姿态估计问题是计算机视觉
领域中的一个重要问题,在基于内容的图片检索和
过滤方面有广泛的应用
[1-3]
.考虑到人体的多关节
特性,一般估计人的姿态时都需要将人分成多个部
分来分别检测(通常是按照关节来进行划分),因此
静态图片中的人体姿态估计问题可以等同于检测每
个部分的位置、角度及大小.多关节引起的形状畸
变、人的着装变化、背景干扰以及遮挡都使得这一问
题具有很大的挑战性.
考虑到人体各个部分有着比较固定的连接关
系,可以将不同部分的检测结果组合起来,组合的算
法框架一般是基于图形结构( pictorial structure) 的
物体检测算法
[4-16]
.在文献[4] 中,假设每个部分的
前景是一个矩形框,而环绕该矩形框的区域是该部
分的背景,利用前景和背景的差异作为特征,进而采
用能量函数最小化或后验概率最大化的表示,来解
决结构模型匹配问题.文献[5-6]在区域分割或边缘
聚合的基础上,建立一个综合各部分外观和人体结
构的能量函数,通过对该能量函数寻优来判断各分
割块是否属于某个部分.文献[7] 将各部分的形状
和外观同时作为特征训练得到前景和背景的差异模
型,此外还建立了相邻部分之间的差异模型.基于后
验概率最大化的代表性的有文献[8-15].文献[8]
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