[發(fā)明專利]一種嬰幼兒主動跟蹤監(jiān)護的方法及其實現(xiàn)系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010125536.8
• 申請日: 2010-03-16
• 公開（公告）號: CN101795400A
• 公開（公告）日: 2010-08-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王紹宇;楊松紹;廖小勇;羅友軍;張茵;盛秀梅
• 申請（專利權(quán)）人: 上海復(fù)控華龍微系統(tǒng)技術(shù)有限公司
• 主分類號: H04N7/18
• 分類號: H04N7/18;H04N5/232;G06K9/00
• 代理公司: 上海天翔知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31224
• 代理人: 孫景宜

1.一種嬰幼兒主動跟蹤監(jiān)護的方法，其特征在于，在模擬視頻信號采集 并A/D轉(zhuǎn)換后，對該視頻信號進行算法處理：通過連續(xù)三幀幀差法提取出運動 區(qū)域，再采用膚色檢測模型過濾掉運動區(qū)域中的非人臉區(qū)域，并在縮小的候選 區(qū)域中使用AdaBoost算法進行人臉檢測；對檢測到的人臉使用主動形狀模型 進行匹配，提取出待檢測人臉的輪廓，并求出該輪廓里面眼睛中心連線中間點 到下巴輪廓幾何中心的距離d和鼻子輪廓包圍區(qū)域的面積s，并利用線性分辨 分析方法找出能區(qū)分嬰幼兒臉和非嬰幼兒臉的最佳投影方向w；將d和s在w 方向上進行投影，并根據(jù)投影后的點x＝[d?s]^T，通過w，由d和s方向張成的二 維空間可以被轉(zhuǎn)化為一維的特征空間：babyvalue＝w^Tx，babyvalue值是表示 待識別人臉接近于嬰幼兒特征的程度，區(qū)分非嬰幼兒臉和嬰幼兒臉的閾值取為 兩類個體中心連線的中點，得到閾值k，如果babyvalue大于k，可以判斷目 標為嬰幼兒，而且確定程度和babyvalue的大小值成正比；如果目標為嬰幼兒， 則將其作為跟蹤對象；上述算法處理結(jié)束后，再利用PID算法和派爾高D協(xié) 議，控制云臺上下左右轉(zhuǎn)動，從而自動實現(xiàn)對嬰幼兒的主動實時跟蹤監(jiān)護。

2.根據(jù)權(quán)利要求1的嬰幼兒主動跟蹤監(jiān)護的方法，其特征在于，所述方 法具體還包括以下步驟：

(1)視頻采集過程：系統(tǒng)從攝像頭采集PAL或者NTSC制式的模擬視頻信 號；

(2)A/D轉(zhuǎn)換過程：通過TVP5146芯片轉(zhuǎn)換為YUV422格式的數(shù)字視頻信， 視頻信號存儲在SDRAM中，通過FVID接口對采集到的數(shù)據(jù)進行訪問，并將 其送入DM6437芯片中進行具體的算法處理；系統(tǒng)采集的原始信號分辨率為 640×480，為提高算法效率，將其轉(zhuǎn)化為320×240分辨率；

(3)移動目標檢測：為適應(yīng)主動跟蹤云臺轉(zhuǎn)動的影響，使用三幀幀差法檢測 出運動區(qū)域；分別對相鄰三幀圖像進行高斯平滑去噪，再做連續(xù)幀差法，對獲 取的2個幀差圖像結(jié)果進行閾值處理，得到二值圖像；分別對兩個幀差二值圖 像進行先腐蝕和膨脹處理，再對由上面形態(tài)學算法得到的兩幀二值圖像進行與 運算；對與運算得到的圖像進行輪廓提取，輪廓所包圍的區(qū)域即為移動目標檢 測的結(jié)果；

(4)縮小處理區(qū)域，在三幀幀差法處理結(jié)果的基礎(chǔ)上，根據(jù)膚色模型提取出 包括人臉和手部位的更小目標候選區(qū)域；在對原有的圖像進行 YUV→RGB→YCrCb膚色模型轉(zhuǎn)變以后，可以得到一個基于YCrCb顏色模型 的圖像，選取合適的Cr和Cb閾值，把圖像上劃分為膚色區(qū)域和非膚色區(qū)域；

(5)采用AdaBoost人臉檢測算法在膚色區(qū)域中進行人臉檢測，從而降低人 臉檢測算法的搜索區(qū)域，提高算法的速度和精確性，更有利于嵌入式硬件的實 時處理；Adaboost用于人臉檢測時，從人臉中抽取大量的一維簡單特征；這 些簡單特征都有一定的人臉和非人臉區(qū)分性，最終系統(tǒng)使用數(shù)千個一維簡單分 類器，組合起來達到很好的分類效果，且速度也能滿足實時性的要求；

(6)根據(jù)人臉檢測結(jié)果，通過主動形狀模型對人臉進行匹配，提取出對應(yīng)的 輪廓信息，每個輪廓對應(yīng)58個標志點，組成一個116維的向量；

(7)利用所求出輪廓的眼睛中心連線中點到下巴輪廓幾何中心點的距離d和 鼻子輪廓包圍區(qū)域的面積s，將這兩個特征作為線性分辨分析的輸入，找出能 區(qū)分出嬰幼兒臉和非嬰幼兒臉的最佳投影方向w；將表示待檢測目標的兩個特 征d和s在w方向上進行投影，并根據(jù)此點x＝[d?s]^T，通過w，由d和s方向張 成的二維空間可以被轉(zhuǎn)化為一維的特征空間：babyvalue＝w^Tx，babyvalue 值是表示待識別人臉接近于嬰幼兒特征的程度，區(qū)分非嬰幼兒臉和嬰幼兒臉的 閾值取為兩類個體中心連線的中點，得到閾值k，通過比較babyvalue與閾值 k的關(guān)系來判斷待檢測目標是否嬰幼兒；

(8)目標跟蹤過程：主要包括根據(jù)派爾高D協(xié)議及PID控制方法對云臺進行 不同方向的轉(zhuǎn)動以使得嬰幼兒目標始終都位于視頻畫面的中央?yún)^(qū)域。