基于改进双流时空网络的人体行为识别

张红颖; 安征

doi:10.37188/OPE.20212902.0420

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基于改进双流时空网络的人体行为识别

信息科学 | 更新时间：2021-03-05

- 基于改进双流时空网络的人体行为识别
- Human action recognition based on improved two-stream spatiotemporal network
- 光学精密工程 2021年29卷第2期页码：420-429
- 作者机构：
  
  中国民航大学电子信息与自动化学院，天津 300300
- 作者简介：
  
  [ "张红颖（1978-），女，天津人，博士，教授，分别于2001年、2004年、2007年在天津大学获得学士、硕士、博士学位，主要从事图像工程与计算机视觉方面的研究。E-mail： carole_zhang0716@163.com" ]
  [ "安　征（1995-），男，河北唐山人，硕士研究生，2018年于河北科技大学获得学士学位，主要从事计算机视觉、人体行为识别方面的研究。E-mail： 2018021038@cauc.edu.cn" ]
- 基金信息：
  
  国家重点研发计划资助项目(2018YFB1601200)
- DOI：10.37188/OPE.20212902.0420
  中图分类号： TP394.1
- 收稿日期：2020-09-21，
  
  修回日期：2020-11-12，
  
  纸质出版日期：2021-02-15
- 稿件说明：
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张红颖,安征.基于改进双流时空网络的人体行为识别[J].光学精密工程,2021,29(02):420-429.

ZHANG Hong-ying,AN Zheng.Human action recognition based on improved two-stream spatiotemporal network[J].Optics and Precision Engineering,2021,29(02):420-429.
张红颖,安征.基于改进双流时空网络的人体行为识别[J].光学精密工程,2021,29(02):420-429. DOI： 10.37188/OPE.20212902.0420.

ZHANG Hong-ying,AN Zheng.Human action recognition based on improved two-stream spatiotemporal network[J].Optics and Precision Engineering,2021,29(02):420-429. DOI： 10.37188/OPE.20212902.0420.

摘要

针对传统双流网络无法捕捉视频序列中的时序关系从而导致对时序依赖较大的行为识别效果不理想的问题，提出一种基于改进双流时空网络的人体行为识别算法。首先利用时间移位思想，使卷积神经网络对视频中的时序关系建模，从而高效地捕捉视频中的时空信息；同时使用注意力机制改善由于通道信息在时间轴上移动导致的空间特征学习能力下降的问题；在此基础上构建了一个包含时空表观信息流和时空运动信息流的双流网络结构；最后，采用加权平均的方式融合双流网络，得到最终的识别结果。在UCF101和HMDB51数据集上分别进行了实验，识别准确率为96.3%和77.7%，实验结果表明，与传统双流网络方法相比，识别准确率得到了一定的提升，验证了本文算法能够有效捕捉视频中的时序关系，增强网络的特征表达能力，提高对时序依赖较大的行为和近似行为的辨识能力。

Abstract

Traditional two-stream networks cannot capture the temporal relationship in video sequences， which leads to poor performance of temporal-dependent action recognition. To solve this problem， a human action recognition method based on an improved two-stream spatiotemporal network is proposed. First， a convolutional neural network is used to model the temporal relationship by using the temporal shift idea to efficiently capture the spatiotemporal information in the video. Further， an attention mechanism is used to improve the downward learning ability of spatial features caused by the movement of channel information in the temporal dimension. On this basis， a two-stream network is designed that includes spatiotemporal apparent information flow and spatiotemporal motion information flow. Finally， the weighted average method is used to fuse the two streams to obtain the final result. Experiments on UCF101 and HMDB51 datasets exhibited accuracies of 96.3% and 77.7%， respectively. The results demonstrate improved accuracy compared with that of the traditional two-stream network method， which verifies that the proposed algorithm can effectively capture the temporal relationship， enhance the ability of network feature expression， and improve the accuracy of temporal-dependent action and similar actions.

关键词

Keywords

references

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