[發(fā)明專利]一種基于3D投影的跨視角步態(tài)識(shí)別方法

有效

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• 申請日: 2014-03-12
• 公開（公告）號(hào): CN103886287B
• 公開（公告）日: 2017-02-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊天奇;陳欣
• 申請（專利權(quán)）人: 暨南大學(xué)
• 主分類號(hào): G06K9/00
• 分類號(hào): G06K9/00
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司44245
• 代理人: 陳燕嫻

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及視頻圖像識(shí)別領(lǐng)域，具體涉及一種基于3D投影的跨視角步態(tài)識(shí)別方法。?

背景技術(shù)

步態(tài)是遠(yuǎn)距離識(shí)別的唯一特征，而且具有難以偽裝、不需目標(biāo)配合的獨(dú)特優(yōu)勢。由于步態(tài)具有連續(xù)變化和周期循環(huán)的特點(diǎn)，當(dāng)行人刻意偽裝步態(tài)破壞到行走周期性時(shí)，極易引起他人察覺，這正是步態(tài)識(shí)別與人臉識(shí)別、指紋識(shí)別相比最為獨(dú)特的優(yōu)勢。?

當(dāng)前的步態(tài)特征提取方法主要分為模型法和移動(dòng)法。?

模型法是指根據(jù)步態(tài)圖像中人體的結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模，將人體模型的移動(dòng)特征作為步態(tài)特征。該類方法由于要牽涉到人體的具體形狀，而不同的視角下拍攝得到的2D人體形狀是有較大差距的，所以該類方法實(shí)現(xiàn)3D跨視角識(shí)別的唯一方法是通過設(shè)置多個(gè)攝像頭對人體步態(tài)進(jìn)行全方位拍攝，將各個(gè)角度下拍攝到的2D圖片通過重構(gòu)、組合，還原成3D視角下的立體步態(tài)特征，方可實(shí)現(xiàn)跨視角的精確識(shí)別。該方法會(huì)產(chǎn)生龐大的計(jì)算量，運(yùn)算過程緩慢，而且對攝像頭的數(shù)量、拍攝質(zhì)量、分辨率均有較高要求，所以不適用于現(xiàn)實(shí)生活中步態(tài)識(shí)別系統(tǒng)的應(yīng)用。?

移動(dòng)法是指將包含步態(tài)的圖片視為二維矩陣，通過數(shù)學(xué)中PCA、LDA等分析方法，對矩陣的特征進(jìn)行分析，從而得到步態(tài)特征。該類方法具有簡便、?實(shí)用性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，然而識(shí)別精度不高。原因在于該類方法對人體區(qū)域的完整性要求較高，前期圖像處理產(chǎn)生的噪聲、或者拍攝過程中偶然的干擾均會(huì)對提取到的特征產(chǎn)生很大影響。原因在于該類方法主要基于人體在行走過程中腿部、手臂的規(guī)律擺動(dòng)，而沒有考慮到人體在行走過程中的整體特征，從而導(dǎo)致當(dāng)腿部、手臂等關(guān)鍵部分的信息被遮擋時(shí)喪失識(shí)別能力。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種基于3D投影的跨視角步態(tài)識(shí)別方法。?

為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：?

一種基于3D投影的跨視角步態(tài)識(shí)別方法，包括下述步驟：?

S1、使用三幀差分法消除原始步態(tài)視頻中的背景，得到行人的運(yùn)動(dòng)圖像，并對圖像進(jìn)行二值化處理，得到行人行走的黑白圖像；?

S2、計(jì)算得到運(yùn)動(dòng)目標(biāo)中每一幀圖像的重心坐標(biāo)并在同一坐標(biāo)系中連接，得到行人的重心軌跡；?

S3、根據(jù)步驟S2中行人的重心軌跡,采用直線擬合的方法擬合出反映重心軌跡上升或下降趨勢的直線，并用該直線的斜率來估計(jì)攝像機(jī)拍攝的仰角或俯角，同時(shí)將行走方向與攝像機(jī)光軸的夾角作為側(cè)面方向，兩個(gè)方向結(jié)合即為立體三維空間中的視角方向；?

S4、根據(jù)上述立體三維空間中的視角方向計(jì)算出與該視角方向垂直的視角平面，并將該視角平面稱為目標(biāo)視角平面，將測量得到的重心軌跡按照幀序號(hào)分布在所述目標(biāo)視角平面上，并計(jì)算出重心軌跡在X,Y,Z軸的坐標(biāo)，從而得出重心軌跡映射到目標(biāo)視角平面上的3D重心軌跡方程；?

S5、將上述的3D重心軌跡方程向目標(biāo)視角平面投影，得到的投影后的方程即為視角轉(zhuǎn)換后的步態(tài)特征。?

優(yōu)選的，在步驟S1中，采用三幀差分法將高斯濾波后的圖像轉(zhuǎn)化為運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的二值圖像，具體計(jì)算如下：?