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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:陳一慧
研究生(外文):Chen, I-Huey
論文名稱:基於 DSP 之即時人類運動辨識系統
論文名稱(外文):A DSP Based Real-time Human MotionRecognition System
指導教授:盧晃瑩
口試委員:張順雄方文賢洪賢昇曾敬翔盧晃瑩
口試日期:2016-06-24
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣海洋大學
系所名稱:電機工程學系
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2016
畢業學年度:104
語文別:中文
論文頁數:45
中文關鍵詞:運動歷史影像運動能量影像支持向量機數位訊號處理動作偵測
外文關鍵詞:MHIMEISVMmotion recognitionDSP
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本論文是利用運動歷史影像 (Motion History Image, MHI) 和運動能量影像 (Motion Energy Image, MEI) 演算法分別擷取兩種不同視訊影像特徵,並各自建立於數位訊號處理器 (Digital Signal Processor, DSP) 模擬平台上來實現和驗證即時人類運動辨識系統,最後比較它們於不同人類運動辨識議題的優劣。首先,我們用攝影機追蹤記錄環境中人類的連續動作,並利用 MHI 和 MEI 演算法分別將這連續動作影像形成MHI 與 MEI 特徵影像,以做為訓練此辨識系統的學習影像資料庫,接著,透過這兩個影像資料庫訓練各自的支持向量機 (Support Vector Machine, SVM) 並產生其對應辨識向量。接下來由德州儀器公司 (Texas Instrument, TI) 的數位訊號處理器平台 DM6437 分別讀入上述辨識向量,進行人類特定動作判別,在本論文所辨識的特定動作類別有:1) 網球揮拍動作:正手拍、反手拍、正切球、反切球和殺球等五種;2)行人運動動作:走路、彎腰、躺下、蹲下和跌倒等五種。最後,根據我們實驗的辨識率結果所得到的結論是,MEI 特徵影像較適合網球揮拍動作的判別,而 MHI 特徵影像較適合辨識行人運動動作。
In this thesis, we first use motion history image(MHI)and motion energy image(MEI)algorithms to extract two different types of video image features.
Next, the two features are individually built into the digital signal processor(DSP)simulative platform for human motion recognition systems. At last, we compare their performance to assess the feasibility of the two image features. To implement the human motion recognition systems, we use a charge-couple device CCD)camera to track and record the human consecutive motions. Then, the MHI and MEI algorithms are individually used to form the motion videos into their feature images for the image databases of recognition systems. Utilizing the two image databases, the corresponding support vector machines (SVM) and the recognition vectors are created. Afterwards, we build the two SVM recognition vectors into DSP simulative platform separately for the human motion recognition. The human motions include 1) tennis strokes: forehand stroke, backhand stroke, forehand slice, backhand slice, and smash; 2) pedestrian motion: walking, bending, lying, squatting, and falling. According to the simulation results, we conclude that, the MEI feature image is suitable for recognizing tennis strokes and the MHI feature image is suitable for recognizing pedestrian motion.
1 緒論
1
1.1
引言 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1
1.2
研究動機與目的 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4
1.3
內容章節概述
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5
2 背景知識
6
2.1
視訊前置處理
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6
2.2
Motion History Image (MHI) 特徵擷取 . . . . . . . . . . . .7
2.3
Motion Energy Image (MEI) 特徵擷取. . . . . . . . . . . . .8
2.4
Support Vector Machine (SVM) 分類器 . . . . . . . . . .. . .9
2.5
Matlab 實驗模擬平台 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.6
德州儀器 TI TMS320DM6437 . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
2.6.1
平台簡介 . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
2.6.2
Enhanced Direct Memory Access 3 (EDMA3) . . . . . . . . 18
2.6.3
Ping-pong Buffer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2.7
結語 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
3 系統設計與實現
25
3.1
網球揮拍動作系統 . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
3.1.1
系統流程與架構 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
3.1.2
系統實現 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
3.1.3
系統效能測試與結果 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
3.2
行人運動動作系統 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
3.2.1
系統流程與架構 . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
3.2.2
系統實現 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
3.2.3
系統效能測試與結果 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
3.3
結語 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
4 結論與未來展望 42
[1] A. F. Bobick and J. W. Davis, “The recognition of human movement us-
ing temporal templates,” IEEE Transactions Pattern Analysis and Machine
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Journal of Real-Time Image Processing, vol. 3, pp.163-176, Sep. 2008.
[4] H. Meng, M. Freeman, N. Pears and C. Bailey, “Recognizing human actions
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[7] Wikipedia, https://en.wikipedia.org/wiki/.
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Inc.
[12] How to Use the EDMA3 Driver on a TMS320DM643x Device, Literature
Number:SPRAAN4A, 2008, Texas Instrument, Inc.
[13] 蔡偉和, 盧怡仁, 單晶片數位訊號處理平台之開發速成寶典, 五南圖書, 2012.
[14] TMS320C64x/C64x+ DSP CPU and Instruction Set Reference Guide, Liter-
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[15] D. Varberg, E. Purcell and S. E. Rigdon, Calculus, 9th ed. Pearson, 2007.
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