[發(fā)明專利]一種基于計算機(jī)視覺的井下人員定位跟蹤方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310321319.X
• 申請日: 2013-07-29
• 公開（公告）號: CN103400117A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 于力;鄒見效;徐紅兵;蔡師臏;周霞
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/32
• 代理公司: 成都行之專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51220
• 代理人: 溫利平

1.一種基于計算機(jī)視覺的井下人員定位跟蹤方法，包括以下步驟：

（1）、圖像預(yù)處理

圖像預(yù)處理完成圖像的剪裁：根據(jù)井下人員的活動區(qū)域，剔除采集的每幀視頻圖像中井下人員不可能出現(xiàn)的位置，以縮小圖像檢測的區(qū)域大小，提高目標(biāo)檢測的速度；

（2）、背景建模

采用單高斯對背景進(jìn)行建模：將預(yù)處理后的采集視頻圖像中沒有井下人員時的初始多幀圖像進(jìn)行單高斯建模，得到一幅沒有人員目標(biāo)的背景圖像；

（3）、前景檢測

得到背景圖像后，將預(yù)處理后的一幀采集視頻圖像作為當(dāng)前幀視頻采集圖像和背景圖像進(jìn)行相減，當(dāng)像素點差值大于閾值時，則將該像素點設(shè)為前景像素點，否則設(shè)為背景像素點，得到前景檢測圖，采集視頻圖像中的所有前景像素點構(gòu)成前景圖像，利用形態(tài)學(xué)濾波方法，對前景檢測圖進(jìn)行離散前景圖像的濾除，如果濾除后，還有前景圖像，則濾除后的前景圖像為前景目標(biāo)，前景目標(biāo)所在區(qū)域為目標(biāo)區(qū)域；如果濾除后，沒有前景圖像，則對下一幀預(yù)處理后的采集視頻圖像進(jìn)行前景檢測，直到獲得前景目標(biāo)；

（4）、目標(biāo)檢測

目標(biāo)檢測主要完成光斑檢測和人影檢測，將前景檢測得到的前景檢測圖中的光斑和人影剔除，得到待跟蹤的人員目標(biāo)區(qū)域；

光斑檢測：提取當(dāng)前幀視頻采集圖像中各目標(biāo)區(qū)域的HOG（Histogram?of?Oriented?Gradient,即方向梯度直方圖）特征，檢測對應(yīng)的前景目標(biāo)否是人體目標(biāo)，如果不是，則將對應(yīng)的目標(biāo)區(qū)域刪除，如果剩下至少一個前景目標(biāo)，則進(jìn)行人影檢測，否則返回步驟（3），對下一幀預(yù)處理后的采集視頻圖像進(jìn)行前景檢測；

人影檢測：提取當(dāng)前幀視頻采集圖像中各目標(biāo)區(qū)域的灰度圖像，進(jìn)行人影檢測，將灰度圖像中的人影消除，消除人影后的灰度圖像對應(yīng)的區(qū)域為待跟蹤的人員目標(biāo)區(qū)域，從而消除人影的影響，準(zhǔn)確確定井下人員目標(biāo)；

（5）、目標(biāo)跟蹤

根據(jù)目標(biāo)檢測確定的待跟蹤的人員目標(biāo)區(qū)域，確定下一幀預(yù)處理后的采集視頻圖像的跟蹤區(qū)域，利用Mean-shifts算法確定下一幀井下人員目標(biāo)的活動區(qū)域，然后提取該活動區(qū)域的HOG特征進(jìn)行人體目標(biāo)檢測，如果檢測是人體目標(biāo)，則該獲得區(qū)域為人員目標(biāo)區(qū)域，跟蹤到人員目標(biāo)，如果不是，提取下下一幀預(yù)處理后的采集視頻圖像的進(jìn)行跟蹤；

在跟蹤到人員目標(biāo)后，將跟蹤到的人員目標(biāo)區(qū)域作為下下一幀預(yù)處理后的采集視頻圖像人員目標(biāo)跟蹤的待跟蹤的人員目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行目標(biāo)跟蹤；

這樣不斷重復(fù)，直到Mean-shifts算法無法確定下一幀井下人員目標(biāo)的活動區(qū)域為止，得到的活動區(qū)域組成井下人員完整的活動軌跡圖，完成一次井下人員定位跟蹤，并返回步驟（3）進(jìn)行下一次的井下人員定位跟蹤。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定位跟蹤方法，其特征在于，在前景檢測中當(dāng)前幀視頻采集圖像I和背景圖像I_back進(jìn)行相減前，需要對當(dāng)前幀視頻采集圖像I做出相應(yīng)處理，判斷當(dāng)前幀視頻采集圖像I是否是因人為光照（如手電筒照射到攝像頭而導(dǎo)致整幅圖光線發(fā)生變化）而導(dǎo)致井下人員檢測錯誤的圖像幀，步驟如下：

Step1：計算出當(dāng)前幀視頻采集圖像I所有像素點的均值A(chǔ)ll_Mean；

Step2：計算出背景圖像I_back所有像素點的方差back_Mean；

Step3:：計算差值Difference=All_Mean-back_Mean，如果差值Difference大于閾值threshold，表示當(dāng)前幀視頻采集圖像I由于光照的影響不可用，選擇下一幀預(yù)處理后的采集視頻圖像，重復(fù)步驟Step1～3直到差值Difference不大于閾值threshold為止，閾值threshold的選取可根據(jù)已有的視頻圖像，根據(jù)經(jīng)驗值進(jìn)行確定。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定位跟蹤方法，其特征在于，所述的人影檢測為：

利用Canny算子對前景檢測圖中目標(biāo)區(qū)域?qū)?yīng)的灰度圖像進(jìn)行邊緣檢測，得到邊緣檢測結(jié)果的二值圖像即邊緣圖；邊緣檢測以后人影的邊緣由于小于閾值被濾掉，邊緣圖中就留下了人體目標(biāo)的邊緣，根據(jù)檢測得到的邊緣圖的下邊界，確定井下人員目標(biāo)區(qū)域。