[發明專利]機載平臺快速行人檢測系統和方法

有效

• 申請號: 201310400824.3
• 申請日: 2013-09-06
• 公開（公告）號: CN103473532B
• 公開（公告）日: 2016-11-23
• 發明（設計）人: 劉恒利;何旭棟;黃潮炯;顏春明;李恒宇;羅均;謝少榮
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/62;H04N7/18
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 何文欣

技術領域

本發明公開了一種機載平臺快速行人檢測系統和方法，涉及機器人視覺，模式識別技術和CUDA并行計算領域。

背景技術

行人進行檢測是將來的智能車輛輔助駕駛系統所必需的，它能有效地輔助在市區環境中駕駛車輛的駕駛員及時地對外界環境做出反應，避免碰撞行人，減少交通事故的發生，特別是夜間駕駛員視場有限和疲勞等等原因。除此之外，人體檢測還可以用于視頻監控的安全實時系統從連續的視頻片斷中分析和檢測出侵入的行為，保障個人和公共人身財產安全。

行人檢測廣泛的用于公共安全，視頻監控，智能輔助駕駛技術以及交通監管等系統。目前在行人檢測研究方面，梯度方向直方圖HOG算法有著卓越地表現，它能準確地提取圖片和視頻中的行人目標。基于梯度方向直方圖用于行人檢測魯棒性和獨特性好，但是匹配速度慢。

目前，在機載平臺上直接運算復雜的圖像算法，此時機載平臺需要搭載專屬的FPGA硬件，并將算法固化在相關的硬件上，并進行相關的優化，降低經濟性；或移動機器人機載平臺的圖像伺服系統中，則將圖像信息通過網絡傳遞到上位服務器機器進行處理，然后將處理后的結果傳輸到機載處理器上，時間性降低。

機載平臺上作圖像處理的分辨率大多數是640×480，對于高清圖像無法進行實時處理。由于計算量大，數據多，在移動機器人機載平臺上搭載的工業控制計算機無法滿足直接作行人檢測的計算。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明提供了一種機載平臺快速行人檢測系統和方法，解決了現有高清實時圖像行人檢測處理速度慢或需要專屬硬件設備的問題。

為了達到上述目的，本發明的構思是：首先由圖像輸入系統采集高清的圖像；然后將圖像傳送到SECO?CARMA?DevKit嵌入式CUDA軟硬件平臺對實時采集的高清圖像進行實時行人檢測。

本發明的機載平臺快速行人檢測系統包括：

（1）高清圖像輸入，ARTAM-1400MI-USB3高清攝像機通過USB接口傳入到處理器上；

（2）快速圖像處理系統：通過SECO?CARMA?DevKit嵌入式CUDA軟硬件平臺并行計算技術，對實時采集的高清圖像進行實時行人檢測。

根據上述發明構思，本發明采用下述技術方案：

一種機載平臺快速行人檢測系統，包括高清攝像機，其特征在于：所述高清攝像機連接到一個機載快速處理模塊SECO?CARMA?DevKit；所述高清攝像機攝入高清圖像后，通過USB接口將圖像傳入到機載快速處理模塊SECO?CARMA?DevKit，所述的快速處理模塊SECO?CARMA?DevKit對實時采集的高清圖像進行實時行人檢測。

一種機載平臺快速行人檢測方法，采用根據權利要求1所述的機載平臺快速行人檢測系統進行檢測，其特征在于，檢測步驟如下：

步驟1：由高清攝像機攝取圖像后實時傳入機載快速處理模塊SECO?CARMA?DevKit；

步驟2：由機載快速處理模塊SECO?CARMA?DevKit對輸入圖像進行如下處理：

顏色空間標準化：將從攝像頭讀入的圖片直接利用CUDA的傳輸函數直接傳到SECO?CARMA?DevKit嵌入式GPU上并處理實現，就是讀取圖片中數據的每個像素點的值，獲取像素點的值之后就可以利用平方根進行Gamma校正，則按如下方式進行：，其中表示Gamma校正后的圖像像素值，)表示未校正時的值；

計算梯度：此處在GPU上開始的核函數，彩色圖像要在R，G，B三個通道上分別進行計算，可以得到三個通道的梯度的幅值以及三個方向角，此時取梯度幅值最大的通道值和對應的方向角。每個線程塊包含256×1×1線程，每個線程計算一個梯度，模和方向，用高速片上共享內存（Shared?Memory）存儲像素的信息。彩色圖像計算時，給每個線程塊分配（256+2）×3?bytes大小共享內存空間，數值2主要考慮邊界問題，數值3是為了能存儲三個通道的計算結果，具體計算公式如下：

其中，分別表示x，y方向的梯度，表示梯度方向；

空間和方向的梯度統計：利用結果求取的梯度，每個線程獨自計算直方圖，結果存放到共享存儲單元，由梯度得到梯度方向直方圖，以下步驟生成方向梯度直方圖：1）確定?梯度值分布空間；2）遞增梯度值分布空間的值；3）重復1）和2）；