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专利号: 2016109375882
申请人: 长安大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于RGB-D相机的人数统计方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤一:在包含人体目标的通道中架设RGB-D相机,对相机进行标定,计算相机的参数矩阵,通道包括A方向和B方向,二者方向相反;

步骤二:利用相机对通道进行连续拍摄,获取N幅深度图;求取每幅深度图的俯视图;利用求取的所有俯视图求取背景图Ib;

步骤三:利用相机对通道进行拍摄,获取某一时刻m的深度图;针对该幅深度图获取其对应的俯视图;针对俯视图进行去背景操作得到前景图片,针对前景图片进行分块操作得到分块后的图片,针对分块后的图片进行寻找局部最大区域操作得到局部最大区域集合,针对局部最大区域集合进行扩展局部最大区域操作得到扩展后的局部最大区域集合,针对扩展后的局部最大区域集合进行过滤矩形框处理,得到包含有多个元素的一个矩形框集合SFm;

步骤四:若步骤三得到的为初始时刻的矩形框集合SFm,则利用初始时刻的矩形框集合SFm生成多条轨迹,多条轨迹形成一个轨迹集合Tm;若步骤三得到的为非初始时刻的矩形框集合SFm,则利用该非初始时刻的矩形框集合SFm对前一时刻已经形成的轨迹集合进行更新,得到更新后的轨迹集合T1m;

步骤五:若轨迹集合Tm或者更新后的轨迹集合T1m中的某条轨迹连续多次未被更新,则对该轨迹进行标记,并将该轨迹由轨迹集合Tm或者轨迹集合T1m内删除;

步骤六:判断步骤五中的被标记的轨迹的运行方向为A方向或者B方向;利用设置检测线的方法,判断被标记的轨迹是否穿过通道,若某个被标记的轨迹沿A方向通过通道,则通道在A方向上的人数统计结果增加1;若某个被标记的轨迹沿B方向通过通道,则通道在B方向上的人数统计结果增加1;

步骤七:重复步骤三至步骤六,直到相机拍摄结束,得到通道在A方向上的人数统计结果和通道在B方向上的人数统计结果。

2.如权利要求1所述的基于RGB-D相机的人数统计方法,其特征在于,步骤二中的求取每幅深度图的俯视图以及步骤三中的针对该幅深度图获取其对应的俯视图,采用的公式均如下:

len=m*r

其中,θ为深度图上经过P(xp,yp,zp)点的对应射线与地平面的夹角;G(xG,yG,0)为过P点的斜线与地平面的交点;HC为相机高度;m(0<m<D)为P点在深度图中的深度值,其中D为用户设定的最大像素值;r为单位深度值所对应的世界空间中的距离;

利用以下公式得到俯视图I:

其中,(u,v)表示深度图上的点P对应的俯视图I中的像素点,I(u,v)表示像素点(u,v)处的像素值;

针对深度图中的每一个点,得到该点对应的俯视图中的像素点和该像素点处的像素值,所有的像素值形成俯视图I。

3.如权利要求2所述的基于RGB-D相机的人数统计方法,其特征在于,所述步骤三中的针对俯视图进行去背景操作得到前景图片,采用的公式如下:

其中,δF为用户设定的用于提取前景的阈值,IF(u,v)表示前景图片IF中像素点(u,v)处的像素值,Ib(u,v)为背景图Ib在像素点(u,v)位置处的像素值,Im(u,v)表示俯视图Im像素点(u,v)处的像素值。

4.如权利要求3所述的基于RGB-D相机的人数统计方法,其特征在于,所述步骤三中的针对前景图片进行分块操作得到分块后的图片,采用的公式如下:

其中,IF(u,v)为前景图片IF坐标为(u,v)的像素值,IB(x,y)为图片IB在像素点(x,y)位置处的像素值,划定的块的大小为wb×wb。

5.如权利要求4所述的基于RGB-D相机的人数统计方法,其特征在于,所述步骤三中的针对分块后的图片进行寻找局部最大区域操作得到局部最大区域集合,具体包括以下步骤:针对图片IB上的像素点(x,y),查找该像素点周围的的八个像素点,如果该像素点对应的像素值比八个像素点对应的像素值都要大,将该像素点放入局部最大区域集合SL中,利用SL(i)表示SL的成员,且SL(i)=(ui,vi,di),(ui,vi)表示该像素点,di为像素点(ui,vi)在图片IB中的像素值。

6.如权利要求5所述的基于RGB-D相机的人数统计方法,其特征在于,所述步骤三中的针对局部最大区域集合进行扩展局部最大区域操作得到扩展后的局部最大区域集合,具体包括以下步骤:针对局部最大区域集合SL的每个元素SL(i),寻找SL(i)在前景图片IF中对应的像素位置,采用的公式为:

其中,(xi,yi)是SL(i)对应于前景图片IF中的位置;令SS(i)=(xi,yi,zi),(xi,yi)表示SL(i)(i)对应于前景图片IF的像素点,得到集合SS,SS 为集合SS的元素;

针对SS中的每个成员SS(i)=(xi,yi,zi),以SS(i)为种子,利用种子填充法,向外扩展,扩展的条件为:若|IF(xi,yi)-zi|≤δE,则使用一个矩形框SE(i)=(ui,vi,Hi,Wi,zi)框选中所有满足条件的像素点,其中(ui,vi)为矩形框左上角点,(Hi,Wi)为矩形框的高和宽,zi为原始像素值,δE为规定的阈值,形成一个扩展后区域的集合SE,SE(i)为集合SE的元素。

7.如权利要求6所述的基于RGB-D相机的人数统计方法,其特征在于,所述步骤三中的针对扩展后的局部最大区域集合进行过滤矩形框处理,得到包含有多个元素的矩形框集合,包括以下步骤:采用两个过滤条件对集合SE中的元素进行过滤:

(1)若元素SE(i)符合以下条件: 则将该元素删除;

(2)若两个矩形框SE(i)=(ui,vi,Hi,Wi,zi)和SE(j)=(uj,vj,Hj,Wj,zj),满足则判定SE(i)和SE(j)重合,如果重合,则保留zi和zj较大的矩形框;

将保留下的矩形框形成矩形框集合SFm,矩形框集合SFm中的元素为SFm(i),其中,m表示时刻。

8.如权利要求1所述的基于RGB-D相机的人数统计方法,其特征在于,所述步骤四中的步骤三得到的为初始时刻的矩形框集合,则利用初始时刻的矩形框集合生成多条轨迹,多条轨迹形成一个轨迹集合;若步骤三得到的为非初始时刻的矩形框集合,则利用该非初始时刻的矩形框集合对前一时刻已经形成的轨迹集合进行更新,得到更新后的轨迹集合;具体包括以下步骤:若步骤三得到的矩形框集合SFm中的m等于1,则针对矩形框集合SFm中的每个元素SFm(i),创建一条轨迹Tm(i),并将SFm(i)作为轨迹Tm(i)的第一个点,即Tm(i)={SFm(i)},轨迹Tm(i)作为轨迹集合Tm中的一个元素,即Tm={Tm(i)|i=1,…,NTm},其中,NTm为m时刻的矩形框集合SFm形成的轨迹的个数;

若步骤三得到的矩形框集合SFm的m不等于1,则将矩形框集合SFm中的每一个元素SFm(i)与m-1时刻的矩形框集合SF(m-1)已经形成的轨迹集合Tm-1={Tm-1(i)}中的每一个轨迹分别进行匹配,具体匹配方法如下:(i)

记,元素SFm 中心点为 为中心点的坐标,

为坐标 处的像素值;轨迹Tm-1(i)的最后一个矩形框的中心点为(xm-1,ym-1,IF(xm-1,ym-1));

则矩形框SFm(i)与轨迹Tm-1(i)匹配,若轨迹Tm-1(i)未与矩形框集合SFm中的其他矩形框匹配,则将矩形框SFm(i)加入到轨迹Tm-1(i)中,若轨迹Tm-1(i)已经与矩形框集合SFm中的另外一个矩形框SFm(j)相匹配,SFm(j)的中心点为 则进行如下判断:若

则将矩形框SFm(j)由轨迹Tm-1(i)移除,将矩形框SFm(i)加入到轨迹Tm-1(i)中;若不满足上述条件,则矩形框SFm(j)保留在轨迹Tm-1(i)中。

上述过程中,矩形框集合SFm中的所有元素SFm(i)在经过上述匹配后,若存在未与任意一条轨迹匹配的矩形框,则生成一条新的轨迹,将该矩形框作为新轨迹的第一个点,并将生成的轨迹加入至已经形成的轨迹集合中,得到m时刻更新后的轨迹集合T1m。

9.如权利要求1所述的基于RGB-D相机的人数统计方法,其特征在于,所述步骤六中的根据被标记的轨迹的起点和终点判断该轨迹的运行方向为A方向或者B方向;利用设置检测线的方法,判断被标记的轨迹是否穿过通道,若某个轨迹沿A方向通过通道,则通道在A方向上的人数统计结果增加1;若某个轨迹沿B方向通过通道,则通道在B方向上的人数统计结果增加1,具体包括以下步骤:通道的方向A的上检测方程为:

y=δu

下检测线方程为:

y=δd

通道的方向B的上检测线方程为:

y=δ′u

下检测线方程为:

y=δ′d

针对被标记的轨迹Tm(i),轨迹Tm(i)的起点矩形框的中心记为(x0m,y0m,IF(x0m,y0m)),轨迹(i)Tm 的终点矩形框的中心记为(xem,yem,IF(xem,yem)),判断轨迹的方向,如果x0m-xem>0则为通道的A方向,否则为通道的B方向。

如果是A方向,则判断是否满足x0m>δd且xem<δu,如果满足,则当前轨迹按照A方向通过通道,A方向上的人数增加1;否则,A方向上的人数不增加;

如果是B方向,则判断是否满足x0m<δ′u且xem>δ′d,如果满足,则当前轨迹按照B方向通过通道,B方向上的人数增加1;否则,B方向上的人数不增加。