Wu Qiyun, la guerre Yin-wei, Shaoyang
(Guangdong Université des sciences informatiques, Guangzhou 510006, Chine)
Pour répondre aux besoins du système de réadaptation à base Kinecrt, a proposé une mise en correspondance de l'action humaine et les méthodes d'évaluation. Procédé selon l'une en temps réel par extraction de coordonnées en trois dimensions des joints Kinect squelettiques, calcul d'angle des articulations du squelette, pour obtenir un ensemble de séquence de commande de changement de l'angle spatial, puis les deux séries de la séquence d'opération en faisant correspondre la valeur de l'algorithme DTW amélioré pour obtenir deux la distance entre les séquences; Enfin, la taille de l'évaluation de distance par la méthode de regroupement de K-means. Les expériences montrent que la méthode peut réaliser l'appariement et l'évaluation de l'action humaine, en temps réel, par rapport à l'algorithme de DTW traditionnel a considérablement amélioré le taux de reconnaissance.
fonctionnement correspondants; le capteur Kinect; K-means; DTW
formation à la réadaptation par la formation du patient est malade membres restaurer progressivement la fonction, pour obtenir un effet thérapeutique. Kinect somatosensoriel périphérique peut surveiller les mouvements du corps sans l'influence du milieu et de l'éclairage et ainsi de suite, ces dernières années, été appliquée à la formation de réadaptation. Document liaison de la jambe Kinect pour extraire des informations sur walker analyse médicale. Document l'aide d'un capteur de profondeur Kinect identification d'une image de profondeur d'acquérir la posture du corps 3D. système de réadaptation à base Kinect par rapport à la méthode de formation face à guider traditionnelle peut non seulement réduire la charge de travail des médecins, mais peut aussi améliorer le confort des patients et la formation d'indépendance.
Le système de récupération de clé est que la reconnaissance de l'action humaine. De récentes études sur la reconnaissance de l'action humaine est très active. NATARAJAN P et al. Le CRF utilise la reconnaissance de mouvement humain. Shi Qinfeng et proposée formule du modèle de Markov déterminé (par exemple l'algorithme HMM) pour la séquence de fonctionnement en continu. Parce que CRF et algorithme de HMM doit d'abord la modélisation, la complexité algorithme grande. Par conséquent, l'action est proposé ici un procédé d'identification personnelle de temps réel tridimensionnel de coordonnées extraire les articulations des os par le Kinect, les articulations du squelette de calcul d'angle spatial afin de définir le changement d'angle dans l'espace un ensemble d'actions, et ensuite à travers les deux ensembles de la séquence de fonctionnement de l'algorithme DTW amélioré la valeur angulaire correspondant à obtenir une valeur de distorsion entre les deux séquences, les résultats de l'évaluation finale obtenue par l'opération de la méthode de clustering K-means.
Le dispositif d'acquisition de données de Kinect est une remise en état du système de base. Kinect pour représenter un squelette humain debout, comme représenté par 20 joints.
FIG articulations du squelette humain 1
A deux joint adjacent forment un angle d'articulation. 2, le poignet et l'articulation du coude E W, constitue un J articulation de l'épaule à l'angle de sommet E.
La figure angle d'articulation de l'homme 2
Le calcul d'un angle commun en utilisant la loi des cosinus:
L'obtention d'un ensemble d'actions à l'aide de coordonnées des points d'articulation Kinect calculées pour chaque point de l'armature de l'espace valeur d'angle commun, le fonctionnement des groupes de détermination de similarité est la détermination de la similarité entre deux séquences angles. Détermination de la similarité de séquence des deux angles peut être considérée comme la distance mesurée entre les deux séries de temps.
2 match de l'action
formation à la réadaptation, le formateur va essayer d'imiter les actions standard, mais il y a encore une grande différence dans le moment de . Ainsi, la nécessité d'une séquence régulière de temps de fonctionnement, le temps dynamique algorithme gauchissement DTW processus de mesure de distance pour résoudre les écarts de l'axe.
2.1 algorithme de déformation temporelle dynamique DTW
Soient X et Y sont les longueurs de m et n séquences:
La distance entre xm et yn est notée d (xm, yn), en abrégé d (m, n), 1mM, 1nN.
L'appariement des deux séquences est la distance entre le dk (m, n) et poids:
Afin d'assurer que le chemin optimal global obtenu A est un chemin structuré, condition retenue: le chemin doit être le point de départ (1,1) au point d'extrémité (M, N); chemins non décroissante avec la séquence de temps de maintien; m et n peuvent augmenter de manière séquentielle 0 ou 1, à savoir (m, n) doit être le point (m + 1, n), (m, n + 1) ou (m + 1, n + 1), la pente de la route ne peut pas être trop petit, ni trop grand , la pente peut être limitée dans une plage de 0,5 à 2.
Chemin ayant la plus petite distance cumulative est trajet de déformation optimal, et une seule, selon la formule (5) peuvent être obtenus et les contraintes de distance de DTW de formule récursive:
2.2 Généralités DTW améliorer la façon
Bien que la précision de mesure de distance de l'algorithme DTW est élevé, mais une grande quantité de la complexité du temps de calcul et la complexité de l'espace est O (M × N) . Plus récemment améliorée méthode algorithme DTW est: chemin global limitant et alignement relaxé par point de terminaison de processus amélioré.
Document procédé global de régulation de trajet est de limiter la pente de la voie entre 1/3 à 3, ce procédé réduit la quantité de calcul de la DTW, la précision diminuera.
Les applications pratiques en raison de divers facteurs tels que l'impact environnemental, points de début et de fin varient, ce qui provoque une erreur, de sorte que la méthode de relaxation est le point de départ en fin alignées (1,1), (1,2), (2,1), (1 , 3), (3,1), et analogues, pour sélectionner une valeur minimum en tant que point de début de la détente, le point final (N, M), (N-1, M), (N, M-1), (N-2, M) la sélection d'une valeur minimale, et comme un point final de relaxation. Cette méthode ne réduit pas la quantité de calcul, mais augmenter la précision, réduire l'erreur.
2.3 Cet article amélioré l'algorithme DTW
L'amélioration générale de l'algorithme DTW ne peut pas satisfaire simultanément la précision et le calcul, nous proposons une méthode pour améliorer l'ordre DTW tout en augmentant la complexité de l'algorithme, pour assurer l'exactitude.
Dans les expériences décrites ici requièrent la dernière valeur de distance cumulative est trajet de déformation optimal, il suffit de stocker un alignement de temps pour chaque itération de (xm, yn), en abrégé (m, n). Il est pas nécessaire d'utiliser une matrice pour maintenir tout le temps, peut être modifié que sauf deux, et par la taille d'une valeur de distance de magasin dist tableau pos et le temps de 2 × n, est représenté par deux pré et cabot, à savoir, le pointeur cabot toujours pointer sur l'information de point de temps actuel, et retourne le temps courant à partir des deux séquences, pré point précédent à l'heure actuelle, comme le montre la figure 3.
troisième mémoire de données Figure
Par conséquent, l'algorithme DTW de formule (6) peut être modifié à:
Dans laquelle m est le point de séquence CUR point X, il stocké ladite distance déterminée est de trajet global optimal, de la même manière, le chemin d'accès optimal est stocké pos:
Dist matrices pos et deux sont, de pré et de cycles pour assurer que le réseau mobile pointeur de cur et fonctionnant pour spécifier un élément de matrice, ce qui réduit le temps de fonctionnement, comme indiqué dans le tableau 1.
Étant donné que cette amélioration de DTW et POS dist deux réseaux, chaque taille de la matrice est égal à 2 × N, le calcul de chaque point de temps que deux tableaux, la complexité temporelle et la complexité de l'espace est O (n), avec que dans le DTW classique O (M × N), le taux d'augmentation de manière significative.
3 évaluation de l'action
angle d'articulation impliquée dans un mouvement continu dans plus d'une variation de séquence, tous les processus de l'opération conjointe de changement d'angle de deux séquences obtenues par l'amélioration de l'algorithme DTW, en prenant la moyenne, les résultats d'évaluation obtenus à partir d'une valeur moyenne de l'analyse.
Opération par chaque individu sélectionné cinq excellent, bon, qualifié pour faire des échantillons d'essai et les normes sont nécessaires à partir de la séquence d'actions décrites ici améliorée par DTW. Sélectionnez la plus longue distance comme « qualifié » borne inférieure D. Le 0 ~ D section est divisée en trois sections, W-0 = Q-W = D-Q, W et Q seront qualifiés bon et le point central initial, le point central est toujours 0 excellent.
Etant donné que seuls les paramètres W et Q sont deux points de division, de sorte que l'algorithme de sélection prenant K = 2 Kmeans chaque __gVirt_NP_NN_NNPS
