Σε αυτή τη διδακτορική διατριβή, παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της έρευνας που διεξήχθη στην περιοχή της μελέτης και της ανάλυσης τρισδιάστατων δεδομένων κίνησης σκελετού (γνωστά επίσης και ως δεδομένα καταγραφής κίνησης) αλλά και άλλων δεδομένων που περιέχουν άμεσα ή έμμεσα την τρίτη διάσταση (εικονοσειρές βάθους, στερεοσκοπικές εικονοσειρές). Πιο συγκεκριμένα, η έρευνα επικεντρώθηκε στους τομείς της αναγνώρισης κίνησης και της αναγνώρισης ταυτότητας ανθρώπου σε δεδομένα καταγραφής κίνησης και δεδομένα εικονοσειρών βάθους, καθώς και στην ομαδοποίηση (clustering/diarization) ομιλητών, σε δεδομένα ήχου και στερεοσκοπικών εικονοσειρών. Επίσης, έγινε και προσπάθεια ανάλυσης εικονοσειρών ελληνικών παραδοσιακών χορών με σκοπό την αναγνώρισή τους.Οι βασικές συνεισφορές της παρούσας διατριβής είναι μία μέθοδος αναγνώρισης κίνησης αλλά και αναγνώρισης ταυτότητας σε δεδομένα καταγραφής κίνησης καθώς και μία μέθοδος αναγνώρισης κίνησης σε πολυτροπικά δεδομένα. Οι επιδόσεις των παραπάνω μεθόδων είναι ιδιαίτερα υψηλές και πιο συγκεκριμένα από τις υψηλότερες στους τομείς τους. Μία ακόμη συνεισφορά της παρούσας διατριβής είναι μία μέθοδος που επιτελεί τμηματοποίηση και ομαδοποίηση ομιλητών σε στερεοσκοπικές κινηματογραφικές ταινίες. Τέλος, η παρούσα διατριβή εξετάζει και προτείνει την μίξη διαφορετικών χαρακτηριστικών για την αναγνώριση παραδοσιακών χορών σε εικονοσειρές. Στον τομέα της αναγνώρισης κίνησης προτάθηκαν οι εμπρόσθιες διαφορές σαν χαρακτηριστικά που μπορούν να αναπαραστήσουν τα δεδομένα καταγραφής κίνησης καθώς και ένα σχήμα ψηφοφορίας στα πλαίσια του αλγορίθμου Bag of Words (BoW) και Vector of Locally Aggregated Descriptors (VLAD). Στον τομέα της ομαδοποίησης ομιλητών προτάθηκαν μέθοδοι και χαρακτηριστικά που επιτρέπουν τον συνδυασμό ακουστικής και οπτικής πληροφορίας, ενώ στην αναγνώριση παραδοσιακών χορών έγινε έλεγχος της απόδοσης χαρακτηριστικών που έχουν προταθεί στην κλασσική αναγνώριση κινήσεων ενώ επίσης προτάθηκε και η συνένωσή τους για την βελτίωση των αποτελεσμάτων.