[發明專利]基于深度圖像的人體身高測量系統

在審

• 申請號: 201810015951.4
• 申請日: 2018-01-08
• 公開（公告）號: CN108209926A
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發明（設計）人: 秦學斌
• 申請（專利權）人: 西安科技大學
• 主分類號: A61B5/107
• 分類號: A61B5/107;G06K9/00;G06T7/30;G06T7/50;G06T7/60
• 代理公司: 北京世譽鑫誠專利代理事務所(普通合伙) 11368
• 代理人: 魏秀枝

1.基于深度圖像的人體身高測量系統，其特征在于，包括：

Kinect2.0相機：實時追蹤被測量者的骨架，采集被測量者的深度圖像；

重力加速度傳感器：內嵌于Kinect2.0相機中，檢測地面的位置；

上位機：對Kinect2.0相機上傳的深度圖像進行處理，識別出被測量者的手勢，以及計算得到人體身高信息；

單片機微處理器：將上位機上傳的人體身高信息轉換成相應的文字和音頻；

顯示裝置：顯示單片機微處理器輸出的記載人體身高信息的文字；

語音裝置：播報單片機微處理器輸出的人體身高信息；

輔助電路：為單片機微處理器提供電源。

2.根據權利要求1所述的基于深度圖像的人體身高測量系統，其特征在于，所述上位機采用的是PC機，其基本的配置為：Window10系統，CUDA Capability 3.0以上的GPU，安裝Visual Studio 2015和Python3.5.2和opencv2.4.9庫，安裝tensorflow的window版本。

3.根據權利要求2所述的基于深度圖像的人體身高測量系統，其特征在于，所述上位機采用Faster-RCNN算法識別被測量者的手勢。

4.根據權利要求2所述的基于深度圖像的人體身高測量系統，其特征在于，所述上位機計算得到人體身高信息的方法為：

(1)采用高斯濾波的方式進行去噪；

(2)采用微軟公司為Kinect2.0相機提供的庫函數，采集人體20個骨架關節點的三維信息；

(3)選擇頭部關節點的三維圖像坐標P(x_hd,y_hd,z_hd)作為最高點三維圖像坐標；

(4)計算最高點三維圖像坐標到地面的距離L(d)，該距離L(d)為初步的人體身高；

(5)利用重力加速度傳感器的值獲取地面方程，具體如下：

1)計算紅外圖像里的深度信息

紅外圖像里面的深度信息是kinect三維坐標對于紅外圖像的概略圖，X-Y坐標系是紅外圖像所在的平面，Z是深度，關于深度信息有如下公式：

式中，d是紅外圖像里每個像素的深度，b是kinect2.0相機的水平基線，f是kinect2.0相機的焦距，kd是kinect像素差異，doff是針對kinect2.0相機的補償值；

2)紅外圖像與彩色圖像配準

大地坐標系與紅外圖像坐標系的關系如下：

式中，(i,j)是紅外圖像的坐標，(u₀,v₀)是紅外圖像的光學中心，(x,y,z)是大地坐標系里的三維坐標，坐標原點是紅外相機的光學中心；

3)算出地面

kinect2.0相機在地面上移動時，假設o_g-(x_g,y_g,z_g)是大地坐標系，其坐標原點是kinect2.0相機的中心，矢量g是(0,0,1)，kinect2.0相機移動時與地面垂直的矢量是g′-(a_g′,b_g′,c_g′)，這個矢量和大地坐標系始終都是一致的，h是kinect2.0相機中心到地面的垂直距離，所以，由矢量g′-(a_g′,b_g′,c_g′)和垂直距離h可以得到地面方程：

a_g′x+b_g′y+c_g′z+d＝0 (3)

4)去掉一些異常的點

利用RANSAN算法去掉一些異常的點，從而準確的檢測到地面；

(6)身高函數曲線擬合

假設人的實際身高為H，則存在隨距離不同而存在的誤差函數：

error(d)＝L(d)-H (4)

測量同一個人站在距離kinect2.0相機1.5m到3.1m范圍內任意一位置的L(d)，通過多組d和L(d)擬合誤差曲線error(d)；

(7)得到準確身高信息

將擬合的誤差曲線error(d)用于實際測量中，被測量者的實際身高H_c為：

H_c＝L(d)-error(d) (5)。