基于Snake模型的骨骼外輪廓提取技術(shù)研究的中期報告

基于Snake模型的骨骼外輪廓提取技術(shù)研究的中期報告一、研究背景骨骼外輪廓提取技術(shù)在計算機視覺和圖像處理領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。它是指利用圖像處理技術(shù)，從圖像中提取出人體骨骼的形狀輪廓，并以此為基礎(chǔ)進行人體姿態(tài)識別、運動分析、動作模擬等任務(wù)。目前，骨骼外輪廓提取技術(shù)主要分為基于深度相機的方法和基于RGB圖像的方法兩類。前者利用深度相機獲得人體的深度信息，從而獲得其骨骼的三維坐標(biāo)信息；后者則基于RGB圖像中的顏色、紋理等信息，通過模型匹配和特征提取等技術(shù)，獲得人體骨骼的二維外輪廓信息。兩類方法各有優(yōu)缺點，在實際應(yīng)用中需要根據(jù)具體場景做出選擇。在基于RGB圖像的骨骼外輪廓提取方法中，Snake（或稱“ActiveContour”）模型是一種比較常用的方法。Snake模型是由貝爾曼和田沃斯基等人提出的一種曲線演化技術(shù)，它利用能量函數(shù)驅(qū)動曲線不斷變形，以適應(yīng)圖像中的目標(biāo)輪廓。Snake模型有很好的適應(yīng)性和魯棒性，在人體骨骼外輪廓提取中也得到了廣泛應(yīng)用。本研究旨在探索基于Snake模型的人體骨骼外輪廓提取技術(shù)，并對其進行改進和優(yōu)化，以提高準(zhǔn)確率和魯棒性。二、研究內(nèi)容1.Snake模型Snake模型是一種曲線演化技術(shù)，它利用能量函數(shù)驅(qū)動曲線不斷變形，以適應(yīng)圖像中的目標(biāo)輪廓。其基本原理是將一條曲線看作一串點的序列，根據(jù)能量函數(shù)對其進行優(yōu)化，使其逐步逼近目標(biāo)輪廓。Snake模型的能量函數(shù)包括內(nèi)能和外能兩部分。內(nèi)能代表曲線本身的形態(tài)特征，如長度、平滑度、彈性等；外能則代表曲線與圖像中目標(biāo)的匹配程度，如灰度差異、邊緣響應(yīng)等。將內(nèi)外能相結(jié)合，通過梯度下降等數(shù)值方法，可以得到最優(yōu)的曲線輪廓。2.改進Snake模型傳統(tǒng)Snake模型在某些情況下存在收斂速度慢、容易陷入局部最優(yōu)等問題。為此，研究者們提出了很多改進的方法，包括多分辨率Snake、局部Snake、快速Snake等。本研究考慮采用多分辨率Snake模型進行骨骼外輪廓提取。該方法將圖像分為不同分辨率的層次結(jié)構(gòu)，不同分辨率上的Snake模型相互協(xié)作，逐步優(yōu)化曲線輪廓。這樣可以使Snake模型更快地收斂，提高魯棒性和準(zhǔn)確度。3.實驗設(shè)計為了驗證改進后的Snake模型在人體骨骼外輪廓提取中的效果，我們將進行基于真實數(shù)據(jù)的實驗。實驗流程包括：1、數(shù)據(jù)采集。利用Kinect深度相機和標(biāo)準(zhǔn)RGB相機采集一組包含人體骨骼的圖像數(shù)據(jù)。深度相機數(shù)據(jù)用于建立骨骼三維坐標(biāo)信息，RGB相機數(shù)據(jù)用于提取骨骼二維輪廓信息。2、數(shù)據(jù)預(yù)處理。對數(shù)據(jù)進行去噪、濾波、投影等預(yù)處理，以提高魯棒性和準(zhǔn)確度。3、Snake模型定位。利用改進的多分辨率Snake模型，對人體骨骼進行輪廓提取和定位。4、實驗評估。對比不同方法的效果，評估改進后Snake模型的性能優(yōu)劣。三、研究意義本研究旨在探索基于Snake模型的人體骨骼外輪廓提取技術(shù)，并對其進行改進和優(yōu)化。該技術(shù)有廣泛的應(yīng)用前景，可以在人體姿態(tài)識別、運動分析、動作模擬等領(lǐng)域中發(fā)揮重要作用。此外，改進后的多分辨率