[發明專利]一種基于全向視覺的人體跌倒識別方法

有效

• 申請號: 201410508093.9
• 申請日: 2014-09-28
• 公開（公告）號: CN104392201B
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 蘇連成;蔣晟
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06T7/00;G08B21/02
• 代理公司: 秦皇島一誠知識產權事務所(普通合伙)13116
• 代理人: 李合印

1.一種基于全向視覺的人體跌倒識別方法，其特征在于：該方法內容包括如下步驟：

(1)將全向視覺系統采集的圖像傳送至計算機服務器進行處理；系統以1幀/秒的采樣頻率處理圖像，系統將原始圖像分別展開為柱面投影圖和透視投影圖，并分別進行高斯濾波；

(2)對展開后的柱面投影圖和透視投影圖，分別利用前30秒鐘的圖像訓練一個之后可定期更新的基本的背景模型，使用這個模型將前景從背景中分割出來；

(3)將前景的二值圖像輪廓從背景中分割出來后，利用形態學開操作將小的噪聲消除，再用閉操作重建邊緣部分；

(4)對柱面投影圖和透視投影圖分別進行處理；對柱面投影圖，運用連通區域標記技術來標注每個連續的物體并得到它的面積，通過人體面積的最小值S_a來排除非人體的噪聲；同樣，通過另一個人體面積的最小值S_b對透視投影圖進行相同方法處理；

(5)對柱面投影圖，計算出去除噪聲之后得到的人體輪廓的寬W和高H，得出人體輪廓的寬高比K＝W/H，通過人在正常狀態下和跌倒時的不同的寬高比，來分析人是否跌倒；當檢測到寬高比K大于設定的閾值T_a時，就讀取此幀之前第8秒鐘至第3秒鐘的6個圖像幀和此幀之后的第5秒鐘至第10秒鐘的6個圖像幀中檢測到的12個寬高比K，如果前6個圖像幀中的寬高比K都小于1而后6個圖像幀中的寬高比K都大于1并且大于閾值T_a時，那么就判定是發生了跌倒事故，將F_a置為TRUE；

(6)對透視投影圖，計算出去除噪聲之后得到的人體輪廓的最大內切圓半徑R_i和最小外接圓半徑R_c，得出人體輪廓的最小外接圓和最大內切圓半徑之比P＝R_c/R_i，通過人在正常狀態下和跌倒時的不同的外接圓內切圓半徑之比P，來分析人是否跌倒；當檢測到P大于設定的上限閾值T_b2時，就讀取此幀之前第8秒鐘至第3秒鐘的6個圖像幀和此幀之后的第5秒鐘至第10秒鐘的6個圖像幀中檢測到的12個P，如果前6個圖像幀中的P都小于設定的下限閾值T_b1而后6個圖像幀中的P都大于上限閾值T_b2時，那么就判定是發生了跌倒事故，將F_b置為TRUE；

(7)只要F_a或F_b其中之一為TRUE，系統即發出跌倒警報，向值班室的計算機發送可疑畫面并向手機發送短信息通知護理人員處理。

2.根據權利要求1所述的一種基于全向視覺的人體跌倒識別方法，其特征在于：首先，預先選取初始圓心O的位置：先尋找到人體輪廓的上端點(x₁,y₁)和下端點(x₂,y₂)，在這兩點之間以(y₂-y₁)/n為間距，水平地畫出n-1條直線將輪廓劃分成n份，將直線與輪廓的交點以及上端點和下端點作為采樣點取出；同樣，尋找到人體輪廓的左端點(x₃,y₄)和右端點(x₄,y₄)，在這兩點之間以(x₄-x₃)/m為間距，豎直地畫出m-1條直線將輪廓劃分成m份，將直線與輪廓的交點以及左端點和右端點作為采樣點取出；將這些采樣點的橫坐標與縱坐標分別求算術平均值，得出坐標點O(x,y)，作為初始圓心；

所述人體輪廓的最小外接圓半徑R_c的算法是：從初始圓心O開始，尋找輪廓上的各個像素點到O的最大距離，即為此輪廓外接圓的半徑，但未必是最小外接圓的半徑；以O為中心，在其周圍移動圓心位置，重復該步驟計算外接圓半徑，直至計算出的外接圓半徑明顯大于初始圓心O附近的外接圓半徑時，停止搜索，找出這些外接圓半徑中的最小值，即為最小外接圓半徑R_c；

所述人體輪廓的最大內切圓半徑R_i的算法是：從初始圓心O開始，尋找輪廓上的各個像素點到O的最小距離，即為此輪廓內切圓的半徑，但未必是最大內切圓的半徑；以O為中心，在其周圍移動圓心位置，重復該步驟計算內切圓半徑，直至計算出的內切圓半徑明顯小于初始圓心O附近的內切圓半徑時，停止搜索，找出這些內切圓半徑中的最大值，即為最大內切圓半徑R_i。