融合尺度行为模式与环境上下文的家庭服务模式获取研究

The project researches the acquisition of family service mode based on human activity representation in intelligent space, so that the acquired results can provide the basis for the service robots or other actuators. On one hand, multi-scale activity patterns and environmental context are put forward to represent the human activity as follows: The trajectories are extracted and the Gaussian mixture models are used to cluster the trajectories into key point sequence. Based on the sequence, the event histogram is constructed to represent the large-scale pattern. The human contour features and the space-time points are used to represent small-scale pattern. The object is represented based on the space-time points and the features of the object, and then the environmental context is obtained. On the other hand, as shown below, we construct the service acquisition model based on the activity pattern: multi-scale pattern and environmental context are modeled by topic models separately, and the video information can be converted to topic proportions, based on which classifiers will be designed to acquire service pattern. The project aims to provide service basis for the robot and other actuators, so as to improve the active ability and intelligent levels of the service. It is also important for the caring of the empty nesters at present and in future.

本项目在智能空间平台下研究基于人体行为表示的家庭服务模式获取方法，为家庭服务机器人或其它执行设备提供服务依据。一方面，提出基于多尺度行为模式和环境上下文的人体行为模式表示方法：提取人体轨迹，利用高斯混合模型将其转换为关键点序列，构建事件直方图，以事件直方图为基础进行大尺度行为模式表示；提取人体的轮廓特征表征人体姿态，提取时空特征点特征表示细节运动，综合姿态和细节运动表示小尺度行为模式；以人体动作结合物品特征进行物品表示，得到环境上下文。另一方面，构建基于行为模式的服务模式获取模型：分别对大尺度行为模式、小尺度行为模式和环境上下文利用主题模型进行建模，将视频信息转换为主题比例，并基于该比例特征设计分类器完成服务模式的选择。本项目旨在达到利用人体行为模式获取服务依据的目的，提高机器人主动式智能化的服务水平,对解决现阶段及未来长时间段内大量空巢老人的照料问题具有重要意义。

人口老龄化是我国社会面临的一个重要社会问题，发展服务机器人是解决老龄化社会中大批老人照料问题的必然趋势，但较低的智能水平已成为服务机器人付诸实用的瓶颈。本项目则着重于提高服务机器人服务的主动性及智能性，使机器人具备依据人的行为选择合适的服务模式的能力。本项目研究家庭环境下的服务模式获取，为机器人或其它执行设备为人提供服务给出依据。提出基于多尺度行为模式和环境上下文的人体行为模式表示方法：提取人体轨迹，利用混合高斯模型转换为关键点序列，构建以时序直方图为基础的大尺度行为模式表示方法；提取人体的骨架点信息，以骨架点信息为基础抽取视角、尺度不变的小尺度行为模式；以人体姿态、物品特征结合人所处的功能区域进行环境上下文表示。构建基于多尺度行为模式和环境上下文的服务模式获取模型：建立融合大尺度行为模式、小尺度行为模式、环境上下文和服务模式的统一模型，通过模型的学习与推理，实现服务模式的选择。从而达到机器人或执行机构利用人体行为模式获取服务依据的目的，提高机器人主动式智能化的服务水平，提高老年人生活的质量和安全感，对解决现阶段及未来长时间段内大量空巢老人的照料问题具有重要意义。