[發明專利]一種基于支持向量機的溺水行為檢測方法

無效

• 申請號: 201310189095.1
• 申請日: 2013-05-17
• 公開（公告）號: CN103413114A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發明（設計）人: 周泓;陳益如;楊思思;程添;蔡宇
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/62
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 周烽

技術領域

本發明涉及計算機視覺技術及視頻監控領域，尤其涉及一種基于支持向量機的溺水行為檢測方法。

背景技術

游泳池是每個城市的基礎建設設施，是人們休閑娛樂的主要場所。然而據一份資料顯示，溺水死亡是我國青少年意外死亡的首要原因。許多溺水事件都發生在公共游泳場所，即使有專業的救生人員監管，但是由于沒能夠及時發現溺水者，導致了死亡事件的發生。因此，研發一套能夠自動發現檢測溺水事件的系統以及時發現溺水者拯救生命具有極大的現實意義。

國外早在20多年前已經開展了溺水行為自動檢測方面的研究。現有技術中,有些技術方案提出通過安裝超聲波陣列，檢測游泳者游泳動作的運動速率，作為可能發現溺水行為的信號；還有一些技術方案提出利用超聲波雷達，檢測泳池底部是否出現沒有運動的物體來判斷是否發生了溺水事件；此外法國的Poseidon?Technology開發出了世界上第一套基于計算機輔助的溺水行為檢測系統。該系統通過在水底和水面上方安裝攝像頭，檢測分析泳池中人群的行為，若發現異常行為人，即溺水者，就通過顯示器和警報鈴發出警報。該系統已經在歐美多個國家和地區的公共游泳場所安裝應用多年，并且幫助發現多列溺水者，拯救了多人的生命。但該系統也存在諸多弊端，比如，該系統只能檢測發現已經溺水后期階段的溺水者，此時的溺水者生命已經岌岌可危，同時，該系統的通過安裝在水底的攝像頭實現監控，這樣的方案不僅維護成本高，而且監控的準確率很容易受其他物體的干擾。申請人2011年12月28日申請的申請號為“201110448257.X”名稱為“基于視頻的早期溺水行為動作檢測方法”的發明專利，該專利公開了一種采用隱馬爾科夫模型的溺水行為檢測方法，但該方法前期訓練和建模模型過程復雜，在實際執行過程中實時性并不好，同時檢測的準確度不高，誤檢率高。

因此，針對目前溺水行為檢測方法存在的不足，本發明提出了一種高效穩定簡單的基于支持向量機的溺水行為檢測方法。

發明內容

本發明的目的是克服現有的采用攝像頭的溺水行為檢測技術的不足，提供一種基于支持向量機的溺水行為檢測方法。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：?一種基于支持向量機的溺水行為檢測方法，該方法包括以下內容：

（1）通過安裝在水面上方的攝像頭實時采集游泳池的視頻圖像序列；

（2）采用基于碼書的背景減除方法提取步驟（1）中得到的視頻圖像序列中的前景運動目標，即游泳者；

（3）對步驟（2）中得到的游泳者采用橢圓擬合的方法建立人體模型，計算基于該模型的人體特征參數集合Q，人體特征參數集合Q包括中軸線與水平坐標軸的夾角Qpos、最小外接矩陣面積比值Qact、面積變化量Qsv、水下部分比例Qsub；

（4）將步驟（3）得到的關于游泳者的人體特征參數輸入經過訓練的支持向量機分類器，判斷該游泳者處于的狀態；

（5）將步驟（4）得到的游泳者的當前狀態記錄到狀態記錄序列R中；

（6）采用卡爾曼濾波算法跟蹤步驟（2）中檢測到的游泳者；

（7）重復步驟（2）-（6）若干次，保存記錄該游泳者的若干次狀態檢測的結果在狀態記錄序列R中；

（8）通過步驟（7）中得到的狀態記錄序列R和狀態行為關系表，判斷該游泳者是處于正常的游泳行為還是潛在溺水行為，若判斷的行為為潛在溺水行為，則將當前的潛在溺水行為記錄在行為記錄序列T中；若判斷的行為為正常的游泳行為，則丟棄該行為記錄；

（9）當行為記錄序列T中存在若干條連續時間內潛在溺水行為，則判斷游泳者處于溺水行為，發出警報。

本發明的有益效果是，本發明夠在現實公共游泳場所通過攝像頭自動檢測發現溺水者，能夠最大限度的及時拯救生命，具有檢測準確可靠、魯棒性好、抗噪性能高、對泳池環境適應性好的優點；而且本發明通過安裝在水面上方的攝像頭實施監控，系統實施成本低，具有極大的工程應用價值。

附圖說明

圖1是基于碼書算法的背景模型構建示意圖；

圖2是橢圓擬合人體模型示意圖；

圖3是游泳者狀態定義示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖詳細描述本發明，本發明的目的和效果將變得更加明顯。本發明基于支持向量機的溺水行為檢測方法包括如下步驟：

步驟1：通過安裝在水面上方的攝像頭實時采集游泳池的視頻圖像序列。

本發明方法采集圖像采用的攝像頭為普通視頻監控攝像頭，得到圖像大小為352*288視頻圖像序列。