早期预测在临床上被认为是脑瘫(CP)治疗的重要部分之一。我们建议实施一个基于一般运动评估(GMA)的CP预测的低成本和可解释的分类系统。我们设计了一个基于Pytorch的注意力图形卷积网络,以识别从RGB视频中提取的骨骼数据中有CP风险的早期婴儿。我们还设计了一个频率模块,用于在过滤噪声时学习频域中的CP运动。我们的系统仅需要消费级RGB视频进行培训,以通过提供可解释的CP分类结果来支持交互式时间CP预测。
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帕金森氏病(PD)是一种进行性神经退行性疾病,导致各种运动功能障碍症状,包括震颤,胸肌,僵硬和姿势不稳定。 PD的诊断主要取决于临床经验,而不是确定的医学测试,诊断准确性仅为73-84%,因为它受到不同医学专家的主观意见或经验的挑战。因此,有效且可解释的自动PD诊断系统对于支持更强大的诊断决策的临床医生很有价值。为此,我们建议对帕金森的震颤进行分类,因为它是PD的最主要症状之一,具有强烈的普遍性。与其他计算机辅助时间和资源消耗的帕金森震颤(PT)分类系统不同,我们提出了SPAPNET,该系统仅需要消费者级的非侵入性视频记录人类面向摄像机的动作作为输入,以提供无诊断低成本分类的患者作为PD警告标志。我们首次提议使用带有轻质金字塔通道 - 融合式结构的新型注意模块来提取相关的PT信息并有效地过滤噪声。这种设计有助于提高分类性能和系统的解释性。实验结果表明,我们的系统在将PT与非PT类别分类中的平衡精度达到90.9%和90.6%的F1得分来胜过最先进的。
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图形卷积网络(GCN)优于基于骨架的人类动作识别领域的先前方法,包括人类的互动识别任务。但是,在处理相互作用序列时,基于GCN的当前方法只需将两人骨架分为两个离散序列,然后以单人动作分类的方式分别执行图形卷积。这种操作忽略了丰富的交互信息,并阻碍了语义模式学习的有效空间关系建模。为了克服上述缺点,我们引入了一个新型的统一的两人图,代表关节之间的空间相互作用相关性。此外,提出了适当设计的图形标记策略,以使我们的GCN模型学习判别时空交互特征。实验显示了使用拟议的两人图形拓扑时的相互作用和单个动作的准确性提高。最后,我们提出了一个两人的图形卷积网络(2P-GCN)。提出的2P-GCN在三个相互作用数据集(SBU,NTU-RGB+D和NTU-RGB+D 120)的四个基准测试基准上获得了最新结果。
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图表卷积网络(GCNS)的方法在基于骨架的动作识别任务上实现了高级性能。然而,骨架图不能完全代表骨架数据中包含的运动信息。此外,基于GCN的方法中的骨架图的拓扑是根据自然连接手动设置的,并且它为所有样本都固定,这不能很好地适应不同的情况。在这项工作中,我们提出了一种新的动态超图卷积网络(DHGCN),用于基于骨架的动作识别。 DHGCN使用超图来表示骨架结构,以有效利用人类关节中包含的运动信息。根据其移动动态地分配了骨架超图中的每个接头,并且我们模型中的超图拓扑可以根据关节之间的关系动态调整到不同的样本。实验结果表明,我们的模型的性能在三个数据集中实现了竞争性能:动力学 - 骨架400,NTU RGB + D 60和NTU RGB + D 120。
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人类骨骼数据由于其背景鲁棒性和高效率而受到行动识别的越来越多。在基于骨架的动作识别中,图形卷积网络(GCN)已成为主流方法。本文分析了基于GCN的模型的基本因素 - 邻接矩阵。我们注意到,大多数基于GCN的方法基于人类天然骨架结构进行其邻接矩阵。根据我们以前的工作和分析,我们建议人类的自然骨骼结构邻接矩阵不适合基于骨架的动作识别。我们提出了一个新的邻接矩阵,该矩阵放弃了所有刚性邻居的连接,但使该模型可以适应地学习关节的关系。我们对两个基于骨架的动作识别数据集(NTURGBD60和FINEGYM)进行了验证模型进行广泛的实验和分析。全面的实验结果和分析表明,1)最广泛使用的人类天然骨骼结构邻接矩阵在基于骨架的动作识别中不适合; 2)所提出的邻接矩阵在模型性能,噪声稳健性和可传递性方面表现出色。
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目前,现有的步态识别系统专注于从轮廓图像中提取强大的步态特征的开发方法,他们确实取得了巨大的成功。然而,步态可以对衣服和携带物品等外观特征敏感。与基于外观的方法相比,由于对这些变化的稳健性,基于模型的步态识别是有前途的。近年来,随着人类姿势估计的发展,基于模型的步态识别方法的难度已被减轻。在本文中,为了抵抗受试者的增加和视图变化,建立了局部特征,提出了暹罗网络以最大化来自相同主题的样本的距离。我们利用近期行动识别的进步将人类姿势序列嵌入到向量中,并引入空间 - 时间图卷积块(STGCB),该卷积块(STGCB)已经过去用于步态识别的动作识别。在名为OuMVLP-POSE的非常大的人口数据集的实验和流行的DataSet,Casia-B,表明我们的方法在基于模型的步态识别中归档一些最先进的(SOTA)性能。我们的方法的代码和模型可在接受后的https://github.com/timelesnive/gait-for-large-dataset中获得。
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Dynamics of human body skeletons convey significant information for human action recognition. Conventional approaches for modeling skeletons usually rely on hand-crafted parts or traversal rules, thus resulting in limited expressive power and difficulties of generalization. In this work, we propose a novel model of dynamic skeletons called Spatial-Temporal Graph Convolutional Networks (ST-GCN), which moves beyond the limitations of previous methods by automatically learning both the spatial and temporal patterns from data. This formulation not only leads to greater expressive power but also stronger generalization capability. On two large datasets, Kinetics and NTU-RGBD, it achieves substantial improvements over mainstream methods.
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骨架序列是紧凑而轻巧的。已经提出了许多基于骨架的动作识别者来对人类行为进行分类。在这项工作中,我们旨在结合与现有模型兼容的组件,并进一步提高其准确性。为此,我们设计了两个时间配件:离散余弦编码(DCE)和按时间顺序损失(CRL)。DCE促进模型以分析频域的运动模式,同时减轻信号噪声的影响。CRL指导网络明确捕获序列的时间顺序。这两个组件一致地赋予许多最近提供的动作识别器具有准确性的提升,从而在两个大数据集上实现了新的最先进(SOTA)精度。
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基于骨架的动作识别方法受到时空骨骼图的语义提取的限制。但是,当前方法在有效地结合时间和空间图尺寸的特征方面很难,一侧往往厚度厚,另一侧较薄。在本文中,我们提出了一个时间通道聚合图卷积网络(TCA-GCN),以动态有效地学习基于骨架动作识别的不同时间和通道维度中的空间和时间拓扑。我们使用时间聚合模块来学习时间维特征和通道聚合模块,以有效地将空间动态通道拓扑特征与时间动态拓扑特征相结合。此外,我们在时间建模上提取多尺度的骨骼特征,并将其与注意机制融合。广泛的实验表明,在NTU RGB+D,NTU RGB+D 120和NW-UCLA数据集上,我们的模型结果优于最先进的方法。
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步态情绪识别在智能系统中起着至关重要的作用。大多数现有方法通过随着时间的推移专注于当地行动来识别情绪。但是,他们忽略了时间域中不同情绪的有效距离是不同的,而且步行过程中的当地行动非常相似。因此,情绪应由全球状态而不是间接的本地行动代表。为了解决这些问题,这项工作通过构建动态的时间接受场并设计多尺度信息聚集以识别情绪,从而在这项工作中介绍了新型的多量表自适应图卷积网络(MSA-GCN)。在我们的模型中,自适应选择性时空图卷积旨在动态选择卷积内核,以获得不同情绪的软时空特征。此外,跨尺度映射融合机制(CSFM)旨在构建自适应邻接矩阵,以增强信息相互作用并降低冗余。与以前的最先进方法相比,所提出的方法在两个公共数据集上实现了最佳性能,将地图提高了2 \%。我们还进行了广泛的消融研究,以显示不同组件在我们的方法中的有效性。
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捕获关节之间的依赖关系对于基于骨架的动作识别任务至关重要。变压器显示出模拟重要关节相关性的巨大潜力。然而,基于变压器的方法不能捕获帧之间的不同关节的相关性,因此相邻帧之间的不同体部(例如在长跳跃中的臂和腿)一起移动的相关性非常有用。专注于这个问题,提出了一种新的时空组元变压器(Sttformer)方法。骨架序列被分成几个部分,并且每个部分包含的几个连续帧被编码。然后提出了一种时空元组的自我关注模块,以捕获连续帧中不同关节的关系。另外,在非相邻帧之间引入特征聚合模块以增强区分类似动作的能力。与最先进的方法相比,我们的方法在两个大型数据集中实现了更好的性能。
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Action recognition with skeleton data has recently attracted much attention in computer vision. Previous studies are mostly based on fixed skeleton graphs, only capturing local physical dependencies among joints, which may miss implicit joint correlations. To capture richer dependencies, we introduce an encoder-decoder structure, called A-link inference module, to capture action-specific latent dependencies, i.e. actional links, directly from actions. We also extend the existing skeleton graphs to represent higherorder dependencies, i.e. structural links. Combing the two types of links into a generalized skeleton graph, we further propose the actional-structural graph convolution network (AS-GCN), which stacks actional-structural graph convolution and temporal convolution as a basic building block, to learn both spatial and temporal features for action recognition. A future pose prediction head is added in parallel to the recognition head to help capture more detailed action patterns through self-supervision. We validate AS-GCN in action recognition using two skeleton data sets, NTU-RGB+D and Kinetics. The proposed AS-GCN achieves consistently large improvement compared to the state-of-the-art methods. As a side product, AS-GCN also shows promising results for future pose prediction. Our code is available at https://github.com/limaosen0/AS-GCN . 1
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在过去的几十年中,研究人员对连续的手势识别(CHGR)进行了广泛的研究。最近,已经提出了一种模型来应对连续的手势视频中孤立手势的边界检测的挑战[17]。为了增强模型性能,还可以在[17]中提出的模型中替换手工制作的特征提取器,我们提出了GCN模型,并将其与堆叠的BI-LSTM和注意力模块结合使用,以在视频流中推动时间信息。考虑到骨架模式的GCN模型的突破,我们提出了一种两层GCN模型,以增强3D手骨架功能。最后,从[17]借用的每个隔离手势的类概率被馈送到后处理模块中。此外,我们用一些非解剖图结构代替了解剖图结构。由于缺乏大型数据集,包括连续手势序列和相应的孤立手势,三个动态手势识别(DHGR)中的公共数据集,RKS-Persiansign和Aslvid用于评估。实验结果表明,在处理连续的手势序列中处理孤立的手势边界检测方面所提出的模型的优越性
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视频中的人类对象相互作用(HOI)识别对于分析人类活动很重要。在现实世界中,大多数关注视觉特征的工作通常都会受到阻塞。当HOI中有多个人和物体涉及时,这种问题将更加复杂。考虑到诸如人类姿势和物体位置之类的几何特征提供有意义的信息来了解HOI,我们认为将视觉和几何特征的好处结合在HOI识别中,并提出了一个新颖的两级几何形状特征信息信息图形卷积(2G) -GCN)。几何级图模拟了人类和对象的几何特征之间的相互依赖性,而融合级别的图将它们与人类和对象的视觉特征融合在一起。为了证明我们方法在挑战性场景中的新颖性和有效性,我们提出了一个新的多人HOI数据集(Mphoi-72)。关于Mphoi-72(多人HOI),CAD-1220(单人HOI)和双人动作(双手HOI)数据集的广泛实验证明了我们的表现与最先进的表现相比。
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由于其轻质和紧凑的特性,骨架序列广泛用于动作识别任务。最近的图表卷积网络(GCN)方法为基于骨架的动作识别取得了巨大的成功,因为它的非欧几里德数据的感激建模能力。 GCN能够利用短程关节依赖性,同时缺乏直接模拟对区分各种行动至关重要的遥感关节关系。因此,许多GCN方法尝试采用分层机制来聚合更广泛的邻域信息。我们提出了一种基于新颖的自我关注的骨架锚提案(SAP)模块,全面模拟人体的内部关系进行运动特征学习。所提出的SAP模块旨在利用通过编码高阶角度信息的三联网形式而不是现有的分层GCN方法中使用的固定对骨连接来探讨人体内的固有关系。基于自我注意的锚选择方法设计在所提出的SAP模块中,用于提取编码角信息的根点。通过耦合具有流行空间 - 时间图神经网络的所提出的SAP模块,例如, MSG3D,它在具有挑战性的基准数据集上实现了新的最先进的准确性。进一步的消融研究表明了我们所提出的SAP模块的有效性,能够明显提高许多流行的基于骨架的动作识别方法的性能。
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运动同步反映了相互作用二元组之间身体运动的协调。强大的深度学习模型(例如变压器网络)对运动同步的估计已自动化。但是,与其设计用于运动同步估计的专业网络,不如先前基于变压器的作品从其他任务(例如人类活动识别)中广泛采用了体系结构。因此,本文提出了一种基于骨架的图形变压器来进行运动同步估计。提出的模型应用了ST-GCN,这是一种空间图卷积神经网络,用于骨骼特征提取,然后是用于空间特征生成的空间变压器。空间变压器的指导是由相同的个体相同关节之间共享的独特设计的关节位置嵌入。此外,考虑到身体运动的周期性固有性,我们将时间相似性矩阵纳入了时间注意计算中。此外,与每个关节相关的置信度得分反映了姿势的不确定性,而先前关于运动同步估计的作品尚未充分强调这一点。由于变形金刚网络要求大量的数据进行训练,因此我们使用人类36M,一个用于人类活动识别的基准数据集构建了一个用于运动同步估算的数据集,并使用对比度学习鉴定了我们的模型。我们进一步应用知识蒸馏以减轻姿势探测器失败以隐私的方式引入的信息损失。我们将我们的方法与PT13上的代表性方法进行了比较,PT13是从自闭症治疗干预措施中收集的数据集。我们的方法达到了88.98%的总体准确性,并在保持数据隐私的同时超过了同行。
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现有的基于3D骨架的动作识别方法通过将手工制作的动作功能编码为图像格式和CNN解码,从而达到了令人印象深刻的性能。但是,这种方法在两种方面受到限制:a)手工制作的动作功能很难处理具有挑战性的动作,b)通常需要复杂的CNN模型来提高动作识别精度,这通常会发生重大计算负担。为了克服这些局限性,我们引入了一种新颖的AFE-CNN,它致力于增强基于3D骨架的动作的特征,以适应具有挑战性的动作。我们提出了功能增强从关键关节,骨向量,关键框架和时间视角的模块,因此,AFE-CNN对摄像头视图和车身大小变化更为强大,并显着提高了对挑战性动作的识别精度。此外,我们的AFE-CNN采用了轻巧的CNN模型以增强动作功能来解码图像,从而确保了比最新方法低得多的计算负担。我们在三个基于基准骨架的动作数据集上评估了AFE-CNN:NTU RGB+D,NTU RGB+D 120和UTKINECT-ACTION3D,并取得了广泛的实验结果,这表明我们对AFE-CNN的出色表现。
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在基于骨架的动作识别中,图形卷积网络将人类骨骼关节模拟为顶点,并通过邻接矩阵将其连接起来,可以将其视为局部注意力掩码。但是,在大多数现有的图形卷积网络中,局部注意力面膜是根据人类骨架关节的自然连接来定义的,而忽略了例如头部,手和脚关节之间的动态关系。此外,注意机制已被证明在自然语言处理和图像描述中有效,在现有方法中很少研究。在这项工作中,我们提出了一个新的自适应空间注意层,该层将局部注意力图扩展到基于相对距离和相对角度信息的全局。此外,我们设计了一个连接头部,手脚的新初始图邻接矩阵,该矩阵在动作识别精度方面显示出可见的改进。在日常生活中人类活动领域的两个大规模且挑战性的数据集上,评估了该模型:NTU-RGB+D和动力学骨架。结果表明,我们的模型在两个数据集上都有很强的性能。
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In skeleton-based action recognition, graph convolutional networks (GCNs), which model the human body skeletons as spatiotemporal graphs, have achieved remarkable performance. However, in existing GCN-based methods, the topology of the graph is set manually, and it is fixed over all layers and input samples. This may not be optimal for the hierarchical GCN and diverse samples in action recognition tasks. In addition, the second-order information (the lengths and directions of bones) of the skeleton data, which is naturally more informative and discriminative for action recognition, is rarely investigated in existing methods. In this work, we propose a novel two-stream adaptive graph convolutional network (2s-AGCN) for skeletonbased action recognition. The topology of the graph in our model can be either uniformly or individually learned by the BP algorithm in an end-to-end manner. This data-driven method increases the flexibility of the model for graph construction and brings more generality to adapt to various data samples. Moreover, a two-stream framework is proposed to model both the first-order and the second-order information simultaneously, which shows notable improvement for the recognition accuracy. Extensive experiments on the two large-scale datasets, NTU-RGBD and Kinetics-Skeleton, demonstrate that the performance of our model exceeds the state-of-the-art with a significant margin.
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为了使婴儿脑瘫(CP)的早期医疗干预,早期诊断出脑损伤至关重要。尽管一般运动评估(GMA)在早期CP检测中显示出令人鼓舞的结果,但它很费力。大多数现有作品都以视频为输入,以对GMA自动化进行烦躁的动作(FMS)分类。这些方法需要对视频进行完整的观察,并且无法本地化包含正常FMS的视频帧。因此,我们提出了一种名为WO-GMA的新颖方法,以在弱监督的在线环境中执行FMS本地化。首先将婴儿体重点作为WO-GMA的输入提取。然后,WO-GMA执行本地时空提取,然后进行两个网络分支,以生成伪夹标签和模型在线操作。凭借剪辑级伪标签,动作建模分支学会以在线方式检测FMS。具有757个不同婴儿视频的数据集上的实验结果表明,WO-GMA可以获得最新的视频级别分类和Cliplevel检测结果。此外,仅需要前20%的视频持续时间才能获得与完全观察到的分类结果,这意味着FMS诊断时间大大缩短了。代码可在以下网址获得:https://github.com/scofiedluo/wo-gma。
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