[發(fā)明專利]一種基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)與無(wú)線電信號(hào)分析的高空拋物檢測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910377544.2
• 申請(qǐng)日: 2019-05-07
• 公開（公告）號(hào): CN110275042B
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳碩;武勝;邊靜遠(yuǎn)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳市零壹移動(dòng)互聯(lián)系統(tǒng)有限公司
• 主分類號(hào): G01P3/38
• 分類號(hào): G01P3/38;G01P3/42
• 代理公司: 深圳市卓科知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44534
• 代理人: 邵妍;張金玲

1.一種基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)與無(wú)線電信號(hào)分析的高空拋物檢測(cè)方法，其特征在于：包括一種基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的方法和一種基于無(wú)線電信號(hào)分析的方法；

所述一種基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的方法包括基于背景建模移動(dòng)偵測(cè)的方法、基于背景建模的移動(dòng)偵測(cè)算法、自適應(yīng)OTSU閾值計(jì)算方法、自創(chuàng)的高速跟蹤算法；

所述自創(chuàng)的高速跟蹤算法通過(guò)跟蹤算法獲得完整的疑似高空拋物的軌跡圖；跟蹤算法的公式化表達(dá)是：假設(shè)在第t幀中檢測(cè)到目標(biāo)i的高度為目標(biāo)的寬度為目標(biāo)中心坐標(biāo)為則考慮目標(biāo)近大遠(yuǎn)小后目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)速度表示如1-1所示：

在實(shí)際的計(jì)算中單點(diǎn)速度不穩(wěn)定，因此往往采用多點(diǎn)計(jì)算，代碼中取3點(diǎn)，取平均作為第i個(gè)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)速度，如果一各目標(biāo)跟蹤鏈中結(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)少于3，則僅僅計(jì)算已經(jīng)有的結(jié)點(diǎn)，速度定義如1-2所示：

對(duì)于新的第t+1幀中的檢測(cè)到的新目標(biāo)m計(jì)算他相對(duì)于前一幀t中目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)速度，與第i個(gè)目標(biāo)速度的相似性定義如1-3所示：

目標(biāo)運(yùn)動(dòng)的方向?qū)τ趯?duì)目標(biāo)跟蹤來(lái)說(shuō)是一種重要的特征，定義如下，如果一各目標(biāo)跟蹤鏈中結(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)少于3，則僅僅計(jì)算已經(jīng)有的結(jié)點(diǎn)，定義如1-4所示：

對(duì)于第i幀出現(xiàn)的目標(biāo)m，方向相似性定義如1-5所示：

運(yùn)動(dòng)相似度如1-6所示：

μ和λ為速度與方向的比例系數(shù)，跟據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整；

在物體掉落過(guò)程中出現(xiàn)的被遮擋或由于其它干擾原因?qū)ζ渲心承瑏G失目標(biāo)而無(wú)法與之前的軌跡相匹配的情況，在多目標(biāo)追蹤過(guò)程中加入新的目標(biāo)追蹤軌跡鏈時(shí)，進(jìn)行了先驗(yàn)判斷，根據(jù)其的速度變化與已知存在的軌跡鏈的最后的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行匹配，匹配公式如(1-7)(1-8)所示：

其中α為速度的比例系數(shù)，T為速度匹配的閾值；

通過(guò)分析構(gòu)成軌跡圖中每一個(gè)節(jié)點(diǎn)的位置關(guān)系，對(duì)是否是高空拋物進(jìn)行精細(xì)化判斷，具體的判斷規(guī)則如下：

S1-1:在高空拋物剛開始的過(guò)程中，由于下墜速度不大，因此檢測(cè)并跟蹤到的下墜目標(biāo)在豎直方向上一個(gè)向下的加速度過(guò)程，加速度的存在作為判斷高空拋物事件的一個(gè)必要條件；

S1-2：墜落目標(biāo)的軌跡有長(zhǎng)度，由于受到透視成像影響這里的長(zhǎng)度指的是連續(xù)跟蹤的幀數(shù)，而且運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)是由上向下；

所述一種基于無(wú)線電信號(hào)分析的方法包括：

S2-1：當(dāng)一個(gè)點(diǎn)對(duì)象，以相對(duì)于無(wú)線電接收設(shè)備為Θ的角度，速度為v進(jìn)行運(yùn)動(dòng)時(shí)，造成的多普勒頻移為：

(其中c為光速，f為無(wú)線電傳輸?shù)闹行念l率)

由此得到，當(dāng)無(wú)線電傳輸頻率越高，物體運(yùn)動(dòng)速度越快，得到的多普勒頻移就越大，所以末端高速運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)造成的多普勒頻移現(xiàn)象就越明顯，從而通過(guò)檢測(cè)多普勒效應(yīng)來(lái)得知物體下落的信號(hào)；

S2-2：無(wú)線電信號(hào)是基于OFDM技術(shù)傳輸，OFDM先把序列劃分為多個(gè)子序列，然后將第一個(gè)子序列的元素調(diào)制于F1上并發(fā)送，第二個(gè)子序列的元素調(diào)制到頻率F2上并發(fā)送，以此類推，頻率之間滿足兩兩正交的關(guān)系在OFDM技術(shù)中，雙機(jī)通信的數(shù)據(jù)傳輸之前會(huì)進(jìn)行傳輸空間的狀態(tài)矩陣計(jì)算，通過(guò)此狀態(tài)信息提取物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的多普勒頻移；

S2-3：首先是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪，由于設(shè)備計(jì)算的實(shí)時(shí)性需求，采用小波閾值去噪的方法去除高斯白噪聲；小波去噪步驟如下：

首先根據(jù)小波變換公式(如下)將采集到的信號(hào)變換到小波域表示：

然后進(jìn)行閾值的選取，即：

其中σ是小波系數(shù)絕對(duì)值中值除以0.6745，N為小波系數(shù)長(zhǎng)度；

S2-4：然后對(duì)去噪的數(shù)據(jù)進(jìn)行短時(shí)傅立葉變換，此時(shí)將展現(xiàn)出數(shù)據(jù)的頻率特性，選頻后便可根據(jù)采集數(shù)據(jù)在頻率上的變化判斷出是否有運(yùn)動(dòng)物體的下落。