1 课题背景
对人体的监督以及监控问题是一个热点，在安全防护等多个方面有着广阔的应用前景。在生产安全防护上，主要存在人的身份识别，人体的动作分析，以及人体的异常行为检测等问题。比如在油田井场及其它各种关键区域中，很多重要的设备或位置，如阀门、开关、手柄、刀闸等，一般情况下不允许非法触碰或者操作，倘若工人的误操作了导致安全事故，面对每天产生的海量监控数据，人们只能事后再通过视频回放、调查了解事情经过，而无法对事件做出快速、及时的反应。如果能够将需要安全防范的位置记录下来并设置为监控警报区域，对人的身份以及动作行为的自动识别，则可以在事件发生当时（如监控到异常行为发生等）就给出提示或者预警，这样可以有效地避免损失。进行实时的识别和警报，防止生产事故。
2 人体运动分析
人体运动分析，就是从图象序列或视频中获取人体的运动信息，并对它进行分析、识别等工作。基于视觉的人体运动分析目前有着广阔的应用前景，包括运动员动作分析、辅助临床诊断、计算机动画等方面。
人体运动分析分类主要分为运动目标检测、运动目标分类、人体运动跟踪以及行为识别与描述四个方面[1]。其中人体运动跟踪所研究的是各个时刻反映人体运动三维运动信息参数（如关节点坐标，关节点旋转角度），由此可以重建与驱动人体运动的过程，通过对人体运动信息进行分析，进而识别人体运动的行为。而人体运动的实质是骨骼围绕关节点的运动，因而人体关节运动跟踪技术的研究在人体运动跟踪中最具有代表性[2]。运动捕获目前的技术从捕捉部位来划分有：躯体捕捉、脸部捕捉和手势捕捉[3]。从实时性来划分，可以分为实时捕捉系统和非实时捕捉系统；从应用角度可分为表情捕捉和身体捕捉[4]；最常见的是从工作原理划分，主要有机械式、声学式、电磁式、光学式和基于视频的运动捕捉[5]。
机械式运动捕获技术通过在运动物体特定的部分上安装机械装置来追踪其轨迹。如角度传感器记录旋转角度的信息。对环境的限制较小，成本低，精度较高，能实时测量多个对象。但是使用不方便，容易对操作人员的运动有阻碍。
声学式运动捕获系统有超声波发生器、接收器和数据处理器组成。成本低，能够解决人体的遮挡问题。但捕捉的实时性较差，精度较低，易受噪声干扰。
电磁式运动捕获通过测量电磁场中的传感器来获取信息。成本低，技术成熟，实时性较好，能记录空间位置。但是对环境要求高，不能有金属，不适合高速运动捕捉，精确度也不高。
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