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计算机科学 > 计算机视觉与模式识别

arXiv:2507.00752 (cs)
[提交于 2025年7月1日 ]

标题: 具有正弦编码的多模态图卷积网络用于鲁棒的人类动作分割

标题: Multi-Modal Graph Convolutional Network with Sinusoidal Encoding for Robust Human Action Segmentation

Authors:Hao Xing, Kai Zhe Boey, Yuankai Wu, Darius Burschka, Gordon Cheng
摘要: 人体动作的精确时间分割对于协作环境中的智能机器人至关重要,其中对子活动标签及其时间结构的准确理解是必不可少的。 然而,人体姿态估计和目标检测中的固有噪声常常导致过度分割错误,破坏动作序列的一致性。 为了解决这个问题,我们提出了一种多模态图卷积网络(MMGCN),将低帧率(例如1 fps)的视觉数据与高帧率(例如30 fps)的运动数据(骨骼和目标检测)相结合,以减轻碎片化问题。 我们的框架引入了三个关键贡献。 首先,一种正弦编码策略,将3D骨骼坐标映射到连续的正弦-余弦空间,以增强空间表示的鲁棒性。 其次,一个时间图融合模块,通过分层特征聚合将具有不同分辨率的多模态输入对齐。第三,受人类动作固有平滑过渡的启发,我们设计了SmoothLabelMix,这是一种数据增强技术,通过混合输入序列和标签生成具有渐进动作过渡的合成训练样本,从而提高预测的时间一致性并减少过度分割伪影。 在双手动作数据集上的广泛实验表明,我们的方法优于最先进的方法,尤其是在动作分割准确性方面,达到了F1@10: 94.5%和F1@25: 92.8%。
摘要: Accurate temporal segmentation of human actions is critical for intelligent robots in collaborative settings, where a precise understanding of sub-activity labels and their temporal structure is essential. However, the inherent noise in both human pose estimation and object detection often leads to over-segmentation errors, disrupting the coherence of action sequences. To address this, we propose a Multi-Modal Graph Convolutional Network (MMGCN) that integrates low-frame-rate (e.g., 1 fps) visual data with high-frame-rate (e.g., 30 fps) motion data (skeleton and object detections) to mitigate fragmentation. Our framework introduces three key contributions. First, a sinusoidal encoding strategy that maps 3D skeleton coordinates into a continuous sin-cos space to enhance spatial representation robustness. Second, a temporal graph fusion module that aligns multi-modal inputs with differing resolutions via hierarchical feature aggregation, Third, inspired by the smooth transitions inherent to human actions, we design SmoothLabelMix, a data augmentation technique that mixes input sequences and labels to generate synthetic training examples with gradual action transitions, enhancing temporal consistency in predictions and reducing over-segmentation artifacts. Extensive experiments on the Bimanual Actions Dataset, a public benchmark for human-object interaction understanding, demonstrate that our approach outperforms state-of-the-art methods, especially in action segmentation accuracy, achieving F1@10: 94.5% and F1@25: 92.8%.
评论: 7页,4张图,已被IROS25接受,中国杭州
主题: 计算机视觉与模式识别 (cs.CV) ; 机器人技术 (cs.RO)
引用方式: arXiv:2507.00752 [cs.CV]
  (或者 arXiv:2507.00752v1 [cs.CV] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2507.00752
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI(待注册)

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来自: Hao Xing [查看电子邮件]
[v1] 星期二, 2025 年 7 月 1 日 13:55:57 UTC (3,679 KB)
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