[發明專利]一種基于圖像識別的頭部姿態識別方法

有效

• 申請號: 201910876598.3
• 申請日: 2019-09-17
• 公開（公告）號: CN110598647B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 羅華;黎彪
• 申請（專利權）人: 四川愛目視光智能科技有限公司
• 主分類號: G06V40/20
• 分類號: G06V40/20;G06V20/40;G06V40/16
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 林菲菲

1.一種基于圖像識別的頭部姿態識別方法，其特征在于，該方法包括：

步驟S1，實時按序讀取幀圖像，讀取的圖像為當前幀圖像；

步驟S2，判斷當前幀圖像是否有運動物體，如果有則過濾掉當前幀圖像并返回步驟S1，否則執行步驟S3；

步驟S3，對當前幀圖像進行肩部特征提取，如果沒有提取到肩部特征則過濾當前幀圖像并返回步驟S1，否則繼續執行步驟S4；

步驟S4，對當前幀圖像進行臉部特征提取，如果得到穩定特征點則繼續執行步驟S5，否則返回步驟S1；

步驟S5，基于上述步驟S3提取的肩部特征和步驟S4提取的臉部特征，采用幾何法進行頭部姿態識別；

所述步驟S5具體包括：

步驟S51，選取肩部特征和步驟S4得到的穩定的臉部特征點，包括：左肩頂特征、右肩頂特征、左眼角特征、右眼角特征、鼻尖特征、下巴特征、左唇角特征和右唇角特征；且定義如下坐標：圖像中檢測到的左右肩頂點的連線設為線段L1，圖像中過線段L1的中點O且垂直于線段L1的直線設為直線L2，圖像中檢測到的左右眼角的連線設為線段L3，距離值為x₂，圖像中檢測到的左右唇角的連線設為線段L4，L1OL2在圖像上構成平面坐標系，O為原點，原點O到右肩頂點方向為L1的正方向，原點O到左肩頂點方向為L1的負方向，原點O到頭部方向為L2的正方向；

步驟S52，識別頭部姿態：

(a)根據獲得的圖像特征，計算得到頭部左右偏轉角度α，并根據偏轉角度α識別當前頭部的偏轉姿態；

(b)在(a)基礎上，計算得到頭部左右轉動角度β，并根據轉動角度β識別當前頭部的轉動姿態；

(c)在(a)基礎上，計算得到頭部俯仰角度γ，并根據俯仰角度γ識別當前頭部的俯仰姿態；

所述步驟S52中(a)具體為：

利用下式計算得到頭部左右偏轉角度α：

α＝90°-(θ₁+θ₂)×0.5，

其中，θ₁表示在L1OL2坐標系下第二象限中L3和L2正方向的夾角，θ₂表示在L1OL2坐標系下第二象限中L4和L2正方向的夾角；

當α＝0，則識別當前頭部無偏轉；當α≠0，則識別當前頭部偏轉；

判斷偏轉角度值是否超出閾值，如果超出則進行報警提示；

所述步驟S52中(b)具體為：

獲得鼻尖特征點與L2的連線，且該連線與L1負方向的夾角為α，記該連線為L5且長度為x₁；鼻尖特征點與原點O的連線與L1負方向的夾角為θ₃；再根據下式計算得到頭部左右轉動角度β：

其中，sign(·)表示符號函數；

當x₁＝0，且β＝0時，則識別當前頭部無轉動；否則識別當前頭部轉動；

判斷轉動角度值是否超出閾值，如果超出則進行報警提示；

所述步驟S52中(c)具體為：

獲得下巴特征點與L2的連線，且該連線與L1的夾角為α，則該連線與L2的交點與原點O的距離為x₃；L4與L2的交點與原點O的距離為x₄；L5與L2的交點與原點O的距離為x₅；L3與L2的交點與原點O的距離為x₆；根據下式計算得到第i幀圖像表征頭部俯仰的參數y_i：

y_i＝(x₃+x₄+x₅+x₆)/4；

得到頭部無俯仰姿態時參數y_0.5：

y_0.5＝y_0.5(y₁，y₂，…，y_n)，其中，y_0.5(·)是將前n幀圖像表征頭部俯仰的參數序列去重再取中位數；最后通過下式計算頭部俯仰角度γ：

當γ＝0時，則識別當前頭部無俯仰；當γ≠0時，則識別當前頭部俯仰；

判斷俯仰角度值是否超出閾值，如果超出則進行報警提示。