[發明專利]一種視頻監控系統及其實時步態識別方法

有效

• 申請號: 201710972984.3
• 申請日: 2017-10-18
• 公開（公告）號: CN107766819B
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 王希娟;費民權
• 申請（專利權）人: 陜西國際商貿學院
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/46;G06K9/62;G06T7/194
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 李宏德

本發明提供一種視頻監控系統及其實時步態識別方法，該方法在圖像預處理過程中，對提取的二值輪廓圖像按照其最小外接矩形進行裁剪，并在保持寬高比不變的情況下按照所有圖像幀的圖像高度最大值進行圖像的縮放。因此，經過預處理的所有圖像幀不僅高度一致，而且保持了圖像處理前后寬高比不變，更加易于進行步態特征提取。并且步態識別方法綜合考慮了人體步態的靜態特征和動態特征，提取了質心高度、步幅、下肢輪廓角度距離變化率作為步態特征，較全面的反映了不同個體的步態差異。該視頻監控系統通過上述方法，在保證高識別率的基礎上有效縮短了識別時間，同時對用戶的衣著變換也具有較好魯棒性，尤其適用于視頻監控環境中進行實時用戶身份識別。

技術領域

本發明涉及視頻監控的模式識別領域，具體為一種視頻監控系統及其實時步態識別方法。

背景技術

隨著計算機科學技術的發展和人類社會的進步，人們在生活、工作、出行等方面的安全防范意識逐漸增強，如何保證社會安全成了當下人們面對的最嚴峻問題。如今，作為保障人們生命、財產安全的有效方式，人臉識別、語音識別、虹膜識別等生物特征識別技術的應用越來越廣泛。盡管如此，由于不法分子可以采用多種偽裝手段阻礙這些生物特征的采集，以致于這些技術的識別準確性大大降低。另外，這些技術還存在可被篡改、對采集的圖像清晰度要求高、需要信息采集者的主動配合等缺憾。

由于人體走路姿態的各異性和唯一性，因而步態具有難以偽裝和不易隱藏的特點。特別是在信息采集者不配合的情況下，例如受試者戴手套或者不愿在現場留下自己的指紋特征、以及用口罩或墨鏡掩蓋面部特征時，受試者的步態信息則可以很容易的被采集到，因為每個人的步態都是在很小的時候就形成的，后天很難再進行改變，而且每個人都需要走路。另外，人體的步態特征不易刻意改變，因為如果一個人刻意去改變自己的走路姿勢，則會顯得很不自然，會更容易引起人們的注意。由此可見，在視頻監測時，步態特征還具有無需受試者配合、可以遠距離感知和對硬件要求低等特點，是唯一一個可以進行遠程身份識別的生物特征，現已成為繼人臉識別、指紋識別等生物識別技術之后的又一個爆發點，具有非常廣闊的應用前景和應用空間，對于一些安全性要求較高的場合比如公共廣場、銀行、火車站、飛機場、社區等都可以采用步態識別技術進行視頻的監控。除此之外，對于一些特定的場合，如近距離、接觸性的生物識別技術不適用時，步態識別技術也可以得到比較好的應用。

目前，現有的步態識別方法雖然取得了較好的識別效果，但在實際應用方面仍不盡人意；很多方法則是通過犧牲識別時間換來的，以致進行識別時耗費的時間較長，與視頻監控系統要求的實時身份識別還有一定的差距。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明提供一種視頻監控系統及其實時步態識別方法，識別率高，響應速度，實際應用性強。

本發明是通過以下技術方案來實現：

一種視頻監控系統的實時步態識別方法，包括如下步驟，

步驟1，視頻圖像預處理；

步驟1.1，將處理樣本中通過采集獲得有用戶出現的視頻圖像序列，對視頻圖像序列采用背景減除法得到人體前景圖像，經過二值化和輪廓化處理后得到人體二值化輪廓圖像；

步驟1.2，計算視頻圖像序列中各圖像的人體最小外接矩形，并按照最小外接矩形對各圖像進行裁剪，得到系列圖像幀；

步驟1.3，在保持寬高比不變的情況下，按照系列圖像幀的圖像高度最大值進行各圖像的縮放；

步驟1.4根據系列圖像幀的寬高比變化，求出人體寬高比隨時間變化的曲線，并選取連續三個波谷的時間間隔內所對應的所有圖像，以此作為一個步態周期的圖像序列；

步驟2，步態特征的提取；

在預處理后的一個步態周期圖像序列基礎上提取包括人體質心高度變化、人體行走時步幅變化和人體骨盆關節點到下肢各輪廓點角度距離變化的三種步態特征；