[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于紅外熱像儀的人機(jī)測(cè)距方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111129661.0
• 申請(qǐng)日: 2021-09-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113566780B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-12-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉行軍;劉文平;彭瑞卿;朱曉波;李明磊
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 湖北經(jīng)濟(jì)學(xué)院
• 主分類(lèi)號(hào): G01C3/00
• 分類(lèi)號(hào): G01C3/00;G01S11/12;G01J5/00;G06T7/60
• 代理公司: 武漢華之喻知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42267
• 代理人: 廖盈春

1.一種基于紅外熱像儀的人機(jī)測(cè)距方法，其特征在于，包括如下步驟：

（1）獲取紅外熱像儀采集的待測(cè)熱圖，根據(jù)所述待測(cè)熱圖中各像素點(diǎn)溫度值對(duì)應(yīng)計(jì)算各像素點(diǎn)的梯度向量，所述梯度向量包括橫向梯度值和縱向梯度值，其中，

計(jì)算各像素點(diǎn)的橫向梯度值的步驟包括：計(jì)算各像素點(diǎn)溫度值分別與其左、右k個(gè)相鄰像素點(diǎn)的溫度值之差的均值，得到各像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)的左、右梯度值；計(jì)算各像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)的左、右梯度值之差的絕對(duì)值，得到各像素點(diǎn)的橫向梯度值；

計(jì)算各像素點(diǎn)的縱向梯度值的步驟包括：計(jì)算各像素點(diǎn)溫度值分別與其上、下k個(gè)相鄰像素點(diǎn)的溫度值之差的均值，得到各像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)的上、下梯度值；計(jì)算各像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)的上、下梯度值之差的絕對(duì)值，得到各像素點(diǎn)的縱向梯度值；

（2）基于所述各像素點(diǎn)的梯度向量，確定人體輪廓點(diǎn)；根據(jù)所述人體輪廓點(diǎn)，確定人體頭部邊界框，所述人體頭部邊界框包括一個(gè)或多個(gè)，其中，

確定人體輪廓點(diǎn)的步驟包括：比較各像素點(diǎn)與其水平方向2K個(gè)相鄰像素點(diǎn)的左、右梯度值，若一像素點(diǎn)的左梯度值為其水平方向2K個(gè)相鄰像素點(diǎn)中的最小值、且其右梯度是水平方向2k個(gè)相鄰像素點(diǎn)中的最大值，則該像素點(diǎn)為人體輪廓上的左側(cè)輪廓點(diǎn)；若某一像素點(diǎn)的左梯度值是水平方向2k個(gè)相鄰像素點(diǎn)中的最大值，且其右梯度值是水平方向2k個(gè)相鄰像素點(diǎn)中的最小值，則該像素點(diǎn)為人體輪廓上的右側(cè)輪廓點(diǎn)；

比較各像素點(diǎn)與其垂直方向2K個(gè)相鄰像素點(diǎn)的上、下梯度值，若一像素點(diǎn)的上梯度值為其垂直方向2K個(gè)相鄰像素點(diǎn)中的最小值、且其下梯度是垂直方向2k個(gè)相鄰像素點(diǎn)中的最大值，則該像素點(diǎn)為人體輪廓上的上側(cè)輪廓點(diǎn)；若某一像素點(diǎn)的上梯度值是垂直方向2k個(gè)相鄰像素點(diǎn)中的最大值，且其下梯度值是其垂直方向2k個(gè)相鄰像素點(diǎn)中的最小值，則該像素點(diǎn)為人體輪廓上的下側(cè)輪廓點(diǎn)；

確認(rèn)人體頭部邊界框的步驟包括：利用人體形狀分解技術(shù)并結(jié)合頭部區(qū)域的特性，從所述人體輪廓點(diǎn)中分離出人體頭部輪廓點(diǎn)；計(jì)算所述人體頭部輪廓點(diǎn)中橫、縱坐標(biāo)的最大值和最小值，得到四個(gè)頂點(diǎn)，連接四個(gè)頂點(diǎn)形成一個(gè)所述人體頭部邊界框；

（3）根據(jù)所述人體頭部邊界框，計(jì)算其對(duì)應(yīng)特征集，其中，

計(jì)算對(duì)應(yīng)特征集的步驟包括：計(jì)算所述人體頭部邊界框內(nèi)各像素點(diǎn)溫度值是否為4鄰域最大、是否為8鄰域最大、各像素點(diǎn)溫度值的離散系數(shù)、以及所述人體頭部邊界框與熱圖邊界的距離，得到反映人機(jī)距離的特征集，所述特征集包括4鄰域最大溫度個(gè)數(shù)、8鄰域最大溫度個(gè)數(shù)、離散系數(shù)、人體頭部邊界框的上邊距、人體頭部邊界框的下邊距、人體頭部邊界框的左邊距和人體頭部邊界框的右邊距；

（4）將所述特征集輸入到預(yù)先構(gòu)建的人機(jī)測(cè)距模型中，預(yù)測(cè)得到所述待測(cè)熱圖中每個(gè)人與紅外熱像儀之間的距離。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于紅外熱像儀的人機(jī)測(cè)距方法，其特征在于，所述頭部區(qū)域的特性包括人體頭部輪廓為一個(gè)閉環(huán)，且人體頭部輪廓內(nèi)的各像素點(diǎn)溫度值高于人體其他部位的各像素點(diǎn)溫度值。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于紅外熱像儀的人機(jī)測(cè)距方法，其特征在于，所述人機(jī)測(cè)距模型利用機(jī)器學(xué)習(xí)方法LightGBM建立。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于紅外熱像儀的人機(jī)測(cè)距方法，其特征在于，所述人機(jī)測(cè)距模型的構(gòu)建過(guò)程為：

獲取帶標(biāo)簽的熱圖數(shù)據(jù)集，計(jì)算所述熱圖數(shù)據(jù)集中各熱圖的特征集，利用所述機(jī)器學(xué)習(xí)方法LightGBM建立人機(jī)測(cè)距模型。

5.一種基于紅外熱像儀的人機(jī)測(cè)距系統(tǒng)，其特征在于，包括：

梯度向量計(jì)算模塊，用于獲取待測(cè)熱圖，根據(jù)所述待測(cè)熱圖中各像素點(diǎn)溫度值對(duì)應(yīng)計(jì)算各像素點(diǎn)的梯度向量，所述梯度向量包括橫向梯度值和縱向梯度值，其中，

計(jì)算各像素點(diǎn)的橫向梯度值的步驟包括：計(jì)算各像素點(diǎn)溫度值分別與其左、右k個(gè)相鄰像素點(diǎn)的溫度值之差的均值，得到各像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)的左、右梯度值；計(jì)算各像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)的左、右梯度值之差的絕對(duì)值，得到各像素點(diǎn)的橫向梯度值；

計(jì)算各像素點(diǎn)的縱向梯度值的步驟包括：計(jì)算各像素點(diǎn)溫度值分別與其上、下k個(gè)相鄰像素點(diǎn)的溫度值之差的均值，得到各像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)的上、下梯度值；計(jì)算各像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)的上、下梯度值之差的絕對(duì)值，得到各像素點(diǎn)的縱向梯度值；

人體頭部邊界框確定模塊，用于基于各像素點(diǎn)的梯度向量，確定人體輪廓點(diǎn)；根據(jù)所述人體輪廓點(diǎn)，確定人體頭部邊界框，所述人體頭部邊界框包括一個(gè)或多個(gè)，其中，

確定人體輪廓點(diǎn)的步驟包括：比較各像素點(diǎn)與其水平方向2K個(gè)相鄰像素點(diǎn)的左、右梯度值，若一像素點(diǎn)的左梯度值為其水平方向2K個(gè)相鄰像素點(diǎn)中的最小值、且其右梯度是水平方向2k個(gè)相鄰像素點(diǎn)中的最大值，則該像素點(diǎn)為人體輪廓上的左側(cè)輪廓點(diǎn)；若某一像素點(diǎn)的左梯度值是水平方向2k個(gè)相鄰像素點(diǎn)中的最大值，且其右梯度值是水平方向2k個(gè)相鄰像素點(diǎn)中的最小值，則該像素點(diǎn)為人體輪廓上的右側(cè)輪廓點(diǎn)；

比較各像素點(diǎn)與其垂直方向2K個(gè)相鄰像素點(diǎn)的上、下梯度值，若一像素點(diǎn)的上梯度值為其垂直方向2K個(gè)相鄰像素點(diǎn)中的最小值、且其下梯度是垂直方向2k個(gè)相鄰像素點(diǎn)中的最大值，則該像素點(diǎn)為人體輪廓上的上側(cè)輪廓點(diǎn)；若某一像素點(diǎn)的上梯度值是垂直方向2k個(gè)相鄰像素點(diǎn)中的最大值，且其下梯度值是其垂直方向2k個(gè)相鄰像素點(diǎn)中的最小值，則該像素點(diǎn)為人體輪廓上的下側(cè)輪廓點(diǎn)；

確認(rèn)人體頭部邊界框的步驟包括：利用人體形狀分解技術(shù)并結(jié)合頭部區(qū)域的特性，從所述人體輪廓點(diǎn)中分離出人體頭部輪廓點(diǎn)；計(jì)算所述人體頭部輪廓點(diǎn)中橫、縱坐標(biāo)的最大值和最小值，得到四個(gè)頂點(diǎn)，連接四個(gè)頂點(diǎn)形成一個(gè)所述人體頭部邊界框；

特征集計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述人體頭部邊界框，計(jì)算其對(duì)應(yīng)特征集，其中，

計(jì)算對(duì)應(yīng)特征集的步驟包括：計(jì)算所述人體頭部邊界框內(nèi)各像素點(diǎn)溫度值是否為4鄰域最大、是否為8鄰域最大、各像素點(diǎn)溫度值的離散系數(shù)、以及所述人體頭部邊界框與熱圖邊界的距離，得到反映人機(jī)距離的特征集，所述特征集包括4鄰域最大溫度個(gè)數(shù)、8鄰域最大溫度個(gè)數(shù)、離散系數(shù)、人體頭部邊界框的上邊距、人體頭部邊界框的下邊距、人體頭部邊界框的左邊距和人體頭部邊界框的右邊距；

距離預(yù)測(cè)模塊，用于將所述特征集輸入到預(yù)先構(gòu)建的人機(jī)測(cè)距模型中，預(yù)測(cè)得到所述待測(cè)熱圖中每個(gè)人與紅外熱像儀之間的距離。