專(zhuān)利名稱(chēng)：檢測(cè)時(shí)間序列數(shù)據(jù)中的子序列的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及模式識(shí)別技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種時(shí)間序列模式檢測(cè)方法及其設(shè)備。
背景技術(shù)：
時(shí)間序列數(shù)據(jù)可以代表軌跡，音頻或者視頻內(nèi)容等。在時(shí)間序列數(shù)據(jù)中檢測(cè)屬于 預(yù)定模式的子序列是非常重要的技術(shù)，它可以廣泛應(yīng)用于人機(jī)交互、觸屏手勢(shì)識(shí)別和語(yǔ)音 識(shí)別等方面。美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)US 2004098225A1 (相似時(shí)間序列檢測(cè)方法和裝置、程序以及 記錄介質(zhì))提出通過(guò)計(jì)算整個(gè)時(shí)間序列中的相似矢量的數(shù)目來(lái)計(jì)算兩個(gè)時(shí)間序列之間的 相似度。為了檢測(cè)輸入時(shí)間序列中的參考時(shí)間序列模式，逐幀移動(dòng)時(shí)間序列數(shù)據(jù)，直到參考 序列和子序列之間的相似度超過(guò)預(yù)定的閾值。上述現(xiàn)有技術(shù)的方法執(zhí)行起來(lái)速度慢，并且不能解決時(shí)間序列的變形問(wèn)題，例如 矢量域(空間域)中的縮放和旋轉(zhuǎn)變化，以及時(shí)間域中的時(shí)間間隔變化等。另外，它通過(guò)計(jì) 算相似矢量的數(shù)目來(lái)計(jì)算兩個(gè)時(shí)間序列之間的相似度，限制了其應(yīng)用領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種檢測(cè)時(shí)間序列的方法及其設(shè)備，即使在時(shí)間序列在空間 和時(shí)間上發(fā)生了變形，也能夠較為準(zhǔn)確地進(jìn)行識(shí)別。本發(fā)明的一個(gè)方面提出了一種檢測(cè)時(shí)間序列數(shù)據(jù)中的子序列的方法，包括步驟 確定時(shí)間序列數(shù)據(jù)中的顯著點(diǎn)；根據(jù)確定的顯著點(diǎn)設(shè)置初始參數(shù)矢量，所述初始參數(shù)矢量 中的元素包括表示目標(biāo)子序列的空間彎曲和/或時(shí)間彎曲的參數(shù)；利用迭代的方法，基于 預(yù)先存儲(chǔ)的模板序列，從所述初始參數(shù)矢量計(jì)算最終參數(shù)矢量；以及基于最終參數(shù)矢量確 定時(shí)間序列數(shù)據(jù)中的子序列。本發(fā)明的另一方面提出了一種檢測(cè)時(shí)間序列數(shù)據(jù)中的子序列的設(shè)備，包括顯著 點(diǎn)確定單元，確定時(shí)間序列數(shù)據(jù)中的顯著點(diǎn)；初始參數(shù)設(shè)置單元，根據(jù)確定的顯著點(diǎn)設(shè)置初 始參數(shù)矢量，所述初始參數(shù)矢量中的元素包括表示目標(biāo)子序列的空間彎曲和/或時(shí)間彎曲 的參數(shù)；參數(shù)矢量計(jì)算單元，利用迭代的方法，基于預(yù)先存儲(chǔ)的模板序列，從所述初始參數(shù) 矢量計(jì)算最終參數(shù)矢量；以及輸出單元，基于最終參數(shù)矢量確定時(shí)間序列數(shù)據(jù)中的子序列。利用上述的方法和設(shè)備，即使時(shí)間序列發(fā)生了變形，例如矢量域(空間域)中的縮 放和旋轉(zhuǎn)變化，以及時(shí)間域中的平移變化和時(shí)間間隔變化等，也能夠?qū)崿F(xiàn)較為準(zhǔn)確的識(shí)別。


通過(guò)下面結(jié)合

本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，將使本發(fā)明的上述及其它目的、特 征和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，其中圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的模式識(shí)別設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖2是描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的模式識(shí)別設(shè)備的操作過(guò)程的流程圖；圖3是說(shuō)明時(shí)間數(shù)據(jù)序列的重采樣過(guò)程和時(shí)間域彎曲和空間域彎曲的示意圖，其 中(a)是原始數(shù)據(jù)，(b)是在對(duì)(a)重采樣后獲得的，(c)是對(duì)(b)進(jìn)行時(shí)間彎曲后獲得的， (d)是在對(duì)(c)進(jìn)行空間彎曲后獲得的；實(shí)心的圓點(diǎn)表示每幅圖中序列的起始點(diǎn)；圖4示出了以迭代的方式計(jì)算參數(shù)矢量的詳細(xì)過(guò)程；圖5是描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的模式識(shí)別設(shè)備應(yīng)用于指尖軌跡識(shí)別的流程圖；圖6示出了在指尖軌跡識(shí)別過(guò)程中得到的識(shí)別結(jié)果；圖7是描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的模式識(shí)別設(shè)備應(yīng)用于語(yǔ)音關(guān)鍵詞檢測(cè)的流程圖； 以及圖8是描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的模式識(shí)別設(shè)備應(yīng)用于視頻內(nèi)容檢測(cè)的流程圖。
具體實(shí)施例方式下面參照附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，在描述過(guò)程中省略了對(duì)于本 發(fā)明來(lái)說(shuō)是不必要的細(xì)節(jié)和功能，以防止對(duì)本發(fā)明的理解造成混淆。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的模式識(shí)別設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，根據(jù) 本發(fā)明實(shí)施例的模式識(shí)別設(shè)備包括采集時(shí)間序列數(shù)據(jù)的采集單元10、對(duì)采集的時(shí)間序列數(shù) 據(jù)進(jìn)行重采樣的重采樣單元111、存儲(chǔ)采集單元10和重采樣單元處理后的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)單元 12、確定重采樣的時(shí)間序列數(shù)據(jù)中的顯著點(diǎn)(salient points)的顯著點(diǎn)確定單元112、根 據(jù)確定的顯著點(diǎn)設(shè)置初始參數(shù)矢量的初始參數(shù)矢量設(shè)置單元113、存儲(chǔ)參考模板序列的模 板存儲(chǔ)單元13、以迭代的方式來(lái)根據(jù)模板存儲(chǔ)單元13中存儲(chǔ)的參考模板序列從設(shè)置的初 始參數(shù)矢量來(lái)計(jì)算參數(shù)矢量的參數(shù)矢量計(jì)算單元114、根據(jù)計(jì)算的參數(shù)矢量識(shí)別并輸出識(shí) 別結(jié)果的輸出單元14。上述單元111 114可被稱(chēng)為檢測(cè)單元11。采集單元10例如能夠采集代表諸如手指在觸屏上的運(yùn)動(dòng)軌跡的軌跡數(shù)據(jù)，或者 能夠采集作為時(shí)間序列數(shù)據(jù)的語(yǔ)音數(shù)據(jù)或者視頻數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元10中。然后，重采 樣單元111對(duì)輸入的時(shí)間序列數(shù)據(jù)進(jìn)行重采樣，以便減少序列的獲得方式對(duì)每個(gè)點(diǎn)的采樣 時(shí)間的影響，也就是對(duì)輸入的時(shí)間序列數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)整化，消除因采樣方式的不同而造成的 影響。經(jīng)過(guò)重采樣的時(shí)間序列數(shù)據(jù)仍舊存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元12中。顯著點(diǎn)確定單元112利用固定間隔的方式、或者利用時(shí)間序列的頻譜上的局部峰 值位置來(lái)確定重采樣的數(shù)據(jù)序列中的顯著點(diǎn)，然后初始參數(shù)設(shè)置單元113基于確定的顯著 點(diǎn)來(lái)設(shè)置初始參數(shù)矢量。該初始參數(shù)矢量中的元素包括表示要識(shí)別的子序列在該時(shí)間序列 中的空間彎曲和/或時(shí)間彎曲(spatial/temporal warping)的參數(shù)。參數(shù)矢量計(jì)算單元 114利用模板存儲(chǔ)單元13中存儲(chǔ)的參考模板序列，以迭代的方式從設(shè)置的初始參數(shù)矢量來(lái) 計(jì)算最終的參數(shù)矢量。一旦得到最終的參數(shù)矢量，輸出單元14根據(jù)最終的參數(shù)矢量的各個(gè) 元素的數(shù)值就能夠確定要識(shí)別的目標(biāo)子序列在時(shí)間序列中的位置，并且通過(guò)更加穩(wěn)健的識(shí) 別方法將其與模板序列比較來(lái)確定模式識(shí)別的結(jié)果。下面參考圖2詳細(xì)說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的模式識(shí)別設(shè)備的各個(gè)單元的具體操 作過(guò)程。如圖2所示，在步驟S111，采集單元10采集時(shí)間序列數(shù)據(jù)并且將其存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單 元12中。接下來(lái)，在步驟S112，重采樣單元111對(duì)存儲(chǔ)的時(shí)間序列數(shù)據(jù)進(jìn)行重采樣，以便消除因?yàn)椴煌牟蓸臃绞皆斐傻挠绊?。時(shí)間序列可以表示成
權(quán)利要求
1.一種檢測(cè)時(shí)間序列數(shù)據(jù)中的子序列的方法，包括步驟 確定時(shí)間序列數(shù)據(jù)中的顯著點(diǎn)；根據(jù)確定的顯著點(diǎn)設(shè)置初始參數(shù)矢量，所述初始參數(shù)矢量中的元素包括表示目標(biāo)子序 列的空間彎曲和/或時(shí)間彎曲的參數(shù)；利用迭代的方法，基于預(yù)先存儲(chǔ)的模板序列，從所述初始參數(shù)矢量計(jì)算最終參數(shù)矢量；以及基于最終參數(shù)矢量確定時(shí)間序列數(shù)據(jù)中的子序列。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中用縮放和平移變形來(lái)描述時(shí)間彎曲，使用線性變換 來(lái)描述空間彎曲。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中計(jì)算最終參數(shù)矢量的步驟包括 用ESM方法來(lái)計(jì)算每次迭代中的參數(shù)矢量更新。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括步驟 基于所述模板序列確定所述子序列的模式。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括步驟對(duì)時(shí)間序列數(shù)據(jù)進(jìn)行重采樣，以消除不同采樣時(shí)間造成的影響。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中確定時(shí)間序列數(shù)據(jù)中的顯著點(diǎn)的步驟包括 利用固定間隔的方式或者利用時(shí)間序列數(shù)據(jù)的頻譜上的局部峰值位置來(lái)確定重采樣的時(shí)間數(shù)據(jù)序列中的顯著點(diǎn)。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括步驟使用ERP距離來(lái)計(jì)算檢測(cè)到的子序列與模 板序列之間的距離，若計(jì)算的距離小于預(yù)定的閾值則將檢測(cè)到的子序列視為有效子序列。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述時(shí)間序列數(shù)據(jù)表示運(yùn)動(dòng)軌跡、語(yǔ)音或者視頻。
9.一種檢測(cè)時(shí)間序列數(shù)據(jù)中的子序列的設(shè)備，包括 顯著點(diǎn)確定單元，確定時(shí)間序列數(shù)據(jù)中的顯著點(diǎn)；初始參數(shù)設(shè)置單元，根據(jù)確定的顯著點(diǎn)設(shè)置初始參數(shù)矢量，所述初始參數(shù)矢量中的元 素包括表示目標(biāo)子序列的空間彎曲和/或時(shí)間彎曲的參數(shù)；參數(shù)矢量計(jì)算單元，利用迭代的方法，基于預(yù)先存儲(chǔ)的模板序列，從所述初始參數(shù)矢量 計(jì)算最終參數(shù)矢量；以及輸出單元，基于最終參數(shù)矢量確定時(shí)間序列數(shù)據(jù)中的子序列。
10.如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中用縮放和平移變形來(lái)描述時(shí)間彎曲，使用線性變換 來(lái)描述空間彎曲。
11.如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中參數(shù)矢量計(jì)算單元用ESM方法來(lái)計(jì)算每次迭代中的參數(shù)矢量更新。
12.如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，所述輸出單元基于所述模板序列確定所述子序列的模式。
13.如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，還包括重采樣單元，用于對(duì)時(shí)間序列數(shù)據(jù)進(jìn)行重采樣， 以消除不同采樣時(shí)間造成的影響。
14.如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中顯著點(diǎn)確定單元利用固定間隔的方式或者利用時(shí) 間序列數(shù)據(jù)的頻譜上的局部峰值位置來(lái)確定重采樣的數(shù)據(jù)序列中的顯著點(diǎn)。
15.如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中，所述時(shí)間序列數(shù)據(jù)表示運(yùn)動(dòng)軌跡、語(yǔ)音或者視頻。
16.如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，所述輸出單元還使用ERP距離來(lái)計(jì)算檢測(cè)到的子序列 與模板序列之間的距離，若計(jì)算的距離小于預(yù)定的閾值則將檢測(cè)到的子序列視為有效子序 列。
全文摘要
公開(kāi)了一種檢測(cè)時(shí)間序列數(shù)據(jù)中的子序列的方法和設(shè)備。該方法包括步驟確定時(shí)間序列數(shù)據(jù)中的顯著點(diǎn)；根據(jù)確定的顯著點(diǎn)設(shè)置初始參數(shù)矢量，所述初始參數(shù)矢量中的元素包括表示目標(biāo)子序列的空間彎曲和/或時(shí)間彎曲的參數(shù)；利用迭代的方法，基于預(yù)先存儲(chǔ)的模板序列，從所述初始參數(shù)矢量計(jì)算最終參數(shù)矢量；基于最終參數(shù)矢量確定時(shí)間序列數(shù)據(jù)中的子序列。本發(fā)明的實(shí)施例考慮到了時(shí)間序列數(shù)據(jù)中可能的時(shí)間域變形和特征域變形，因此識(shí)別準(zhǔn)確度較高。由于使用了本發(fā)明實(shí)施例提出的迭代方法來(lái)定位模板序列，所以本發(fā)明的方法的計(jì)算量較小。
文檔編號(hào)G06F17/30GK102073883SQ200910222849
公開(kāi)日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2009年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月19日
發(fā)明者王芳林 申請(qǐng)人:夏普株式會(huì)社