Методы, алгоритмы и программная система трекинга головы человека на видеокадрах, основанные на геометрических текстурных моделях

• Автор: Кривцов, Олег Александрович
• Шифр специальности: 05.13.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 202 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ
1. МЕТОДЫ ОТСЛЕЖИВАНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ ГОЛОВЫ ЧЕЛОВЕКА НА ВИДЕОКАДРАХ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ И ПУТИ РЕШЕНИЯ.

1.1. Применение методов отслеживания головы человека на

ВИДЕОКАДРАХ.

1.2. Развитие методов отслеживания головы человека на видеокадрах

1.3. Факторы, усложняющие трекинг головы человека.

1.4. Классификация методов отслеживания головы человека.

1.4.1. Методы трекинга головы, основанные на ее детектировании

1.4.2. Методы трекинга головы, основанные на цветовой информации

1.4.3. Методы трекинга головы, основанные на отслеживании особых точек лица

1.4.4. Методы трекинга головы, основанные на построении ее геометрических текстурных моделей.
1.5. Экспериментальное оценивание систем отслеживания головы
1.6. Обоснование выбора метода трекинга головы
1.7. Выводы по первой главе.
2. ОТСЛЕЖИВАНИЕ ГОЛОВЫ ЧЕЛОВЕКА НА ВИДЕОКАДРАХ С ПОМОЩЬЮ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ТЕКСТУРНЫХ МОДЕЛЕЙ
2.1. Термины компьютерной графики и их роль при разработке методов
трекинга головы
2.2. Моделирование головы человека
2.3. Метод отслеживания головы человека.
2.3.1. Инициализация модели головы.
2.3.2. Инверснокомпозиционный алгоритм регистрации изображений
2.3.3. Модель движения твердого тела с шестью степенями свободы и использованием перспективной проекции.
2.3.4. Построение карт уверенности
2.3.5. Алгоритмы трекинга головы
2.4. Программная система отслеживания головы человека.
2.4.1. Термины, используемые при описании программной архитектуры.
2.4.2. Заинтересованные лица, миссия, окружение и качества программной системы
2.4.3. Идентификация точек зрения на архитектуру системы
2.4.4. Логический вид.
2.4.5. Вид процесса.
2.4.6. Вид разработки.
2.5. Выводы по второй главе.
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ И ВНЕДРЕНИЕ ПРОГРАММНОЙ СИСТЕМЫ ТРЕКИНГА ГОЛОВЫ.
3.1. Постановка эксперимента
3.2. Оценка производительности системы
3.3. Оценка точности системы
3.4. Сравнительный анализ моделей головы
3.5. Реализация полученных результатов в продукте .
3.6. Перспективы использования полученных результатов в
компьютерных обучающих программах.
3.7. Выводы по третьей главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Трекинг положения головы играет роль первого шага в процессе построения трехмерной модели путем регистрации (сопоставления) и определения положения отснятых частей модели друг относительно друга. Системы видеонаблюдения. Отслеживание головы человека может применяться для определения подозрительных действий или нежелательных событий ИКр. The MPEG Home Page [Электронный ресурс] - Электрон. Режим доступа: http://www. Загл. Текст на экране англ. My Webcam [Электронный ресурсі - Электрон, лан. Режим доступа: http://www. HGTOzTE, свободный - Загл. Текст на экране англ. ManyCam [Электронный ресурс] - Электрон, дан. Режим досгупа: http://rnanycam. Загл. Текст на экране англ. Рисунок 1. Аватар в приложении Logitech Video Effects. Система с тремя LCD мониторами, используемая в []. Стабилизированное изображение лица в []. Распознавание речи. Отслеживание «особых» точек (англ. Устройства фото- и видеосъемки. Трекинг находит применение в фокусировке и стабилизации устройств съемки [1, р. Цифровая стабилизация изображения - это технология, применяемая в видео-съемочной аппаратуре, позволяющая (помимо компенсации движения камеры) полностью или частично компенсировать движение одного из объектов в кадре и улучшить качество изображения. Например, в веб-камере Logitech QuickCam Fusion' реализована возможность автоматического наведения фокуса на лицо человека и подстройки фокуса при перемещении головы. Робототехника. Отслеживание головы человека применяется для обеспечения взаимодействия робота с окружающими людьми [, р. Поиск информации. В системах поиска информации отслеживание головы применяется для выборки из базы мультимедиа данных [2, р. Видеоданные в отличие от текстовой информации сложно автоматически индексировать по содержимому, и трекинг может способствовать тому, что компьютер самостоятельно примет решение о характере действий человека на видеокадрах. Медицина. Трекинг головы имеет потенциал использования в медицине для получения панорамных изображений [, р. Направление головы человека может рассказать о его намерениях, что может использоваться для анализа действий человека. Если робот-ассистент или инвалидная коляска сможет управляться движениями головы, это будет способствовать снижению стресса пациента» [, р. Человеко-машинное взаимодействие (4MB). Одним из наиболее перспективных областей применения трекинга головы является создание новых способов ввода информации в компьютер. Перцептуальные (англ. ЬоціїссН [Электронный ресурс] - Электрон, дан. Режим доступа: http://logitcch. Загл. Текст на экране англ. В настоящее время с ростом уровня использования компьютеров во всех сферах человеческой деятельности все более остро встает задача построения как можно более удобных интерфейсов чсловек-компыотер. Одним из основных направлений в этой области является создание естественного человеко-машинного интерфейса, позволяющего пользователю вводить информацию в компьютер наиболее привычными и естественными для него способами: с помощью речи, жестов, мимики и т. Многие исследователи предложили управлять курсором и осуществлять клики мышью путем движений головы, глаз, лица. Такие системы требуют надежной и быстрой стратегии трекинга лица. Некоторые из существующих решений еще не достигли необходимого уровня устойчивости и точности [, р. Одним из подходов является распознавание направления взгляда пользователя для указания положения курсора на экране. Однако, согласно ряду исследований, существенная часть движений глаз совершается человеком неосознанно, что делает привязку курсора к направлению взгляда нецелесообразной [5, с. Другой подход основан на том, что, в отличие от глаз, движения головы лучше поддаются сознательному контролю со стороны пользователя, что позволяет опираться на них при управлении компьютером [5, с. В качестве примера такой системы приведем программу ЬМоцбс [], которая использует отслеживание углов наклона головы для позиционирования курсора на экране. Портативные компьютеры, например ноутбуки, зачастую страдают от недостаточно удобных возможностей позиционирования курсора мыши. Управление программами на основе трекинга может стать заменой неудобному трекболу, который сейчас используется во многих ноутбуках [, р.