一種基于全景紅外線攝像機(jī)的獨(dú)居老人異常行為檢測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于全景紅外線攝像機(jī)的獨(dú)居老人異常行為檢測(cè)方法，屬于視頻圖像技術(shù)領(lǐng)域。包括以下步驟：S1：離線采集用于人體目標(biāo)檢測(cè)的紅外圖像樣本，取其梯度直方圖特征，進(jìn)行支持向量機(jī)分類器訓(xùn)練；S2：獲取紅外線攝像機(jī)視頻圖像信號(hào)；S3：構(gòu)建家庭場(chǎng)景下的語(yǔ)義地圖；S4：對(duì)所攝取全景紅外圖像在不同尺度的滑動(dòng)窗口下進(jìn)行采樣，提取滑窗區(qū)域HOG特征并送入S1得到的分類器中；S5：當(dāng)獲得的人體躺下姿態(tài)時(shí)，判定人體目標(biāo)位置和時(shí)間，判定成功發(fā)送緊急短信。本方法采用紅外攝像機(jī)能在能見(jiàn)度低的情況下完成目標(biāo)行為檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)了非接觸式異常行為檢測(cè)的目的，同時(shí)本方法使用的跟蹤算法實(shí)時(shí)性好，目標(biāo)特征易于獲取，運(yùn)算快速，判斷標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)單可靠。
【專利說(shuō)明】
一種基于全景紅外線攝像機(jī)的獨(dú)居老人異常行為檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于視頻圖像技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于全景紅外線攝像機(jī)的獨(dú)居老人異常行為檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，人民生活水平和醫(yī)療衛(wèi)生保障事業(yè)的巨大改善，生育率持續(xù)保持較低水平，我國(guó)人口年齡結(jié)構(gòu)發(fā)生了較大的變化。2013年，我國(guó)60歲以上老齡人口超過(guò)2億，2025年將突破3億，2040年將突破4億，屆時(shí)80歲以上老人將達(dá)到I個(gè)億，老齡化將長(zhǎng)期影響中國(guó)的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)。由于計(jì)劃生育政策的實(shí)施，我國(guó)傳統(tǒng)的核心家庭結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，家庭規(guī)模日趨小型化，打破了傳統(tǒng)上的三代人甚至四代人同居的家庭模式。同時(shí)現(xiàn)代社會(huì)中老人和子女都要求有自己的“自由空間”，因此我國(guó)空巢老人和獨(dú)居老人的社會(huì)現(xiàn)象更為突出。據(jù)統(tǒng)計(jì)2012年我國(guó)空巢老年人口為0.99億人，2013年突破一億大關(guān)。獨(dú)居老人因無(wú)人看護(hù)發(fā)生意外甚至在家逝世多日無(wú)人知曉的報(bào)道常見(jiàn)報(bào)端。為解決由此而來(lái)的巨大經(jīng)濟(jì)和社會(huì)壓力，目前現(xiàn)實(shí)可行的方法是依靠高度發(fā)展的信息科技，向老年人提供日?？醋o(hù)和生活輔助，以提高老年人生活質(zhì)量和盡可能延長(zhǎng)老年人在家獨(dú)立生活的時(shí)間。因此，如何在空巢老人的家庭環(huán)境下及時(shí)檢測(cè)出摔倒等異常行為，第一時(shí)間通知家人和醫(yī)院，保障空巢老人的安全，是值得我們關(guān)注的重要課題。
[0003]目前，家庭場(chǎng)景下的異常行為檢測(cè)方法多基于彩色圖像原理進(jìn)行檢測(cè)，其在夜晚、能見(jiàn)度較低等情況下檢測(cè)精度極低。紅外信號(hào)受光照變化、遮擋等影響較小，特別是將全景紅外攝像機(jī)用于家庭場(chǎng)景下的異常行為檢測(cè)，具有檢測(cè)視域廣、使用環(huán)境靈活等特點(diǎn)，對(duì)于動(dòng)態(tài)獲取跟蹤人體目標(biāo)，解決家庭環(huán)境下的獨(dú)居老人安全問(wèn)題具有極其重要的意義。因此，目前急需一種基于全景紅外線攝像機(jī)的獨(dú)居老人異常行為檢測(cè)方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有的基于視頻的家庭場(chǎng)景下的異常行為檢測(cè)方法存在的缺陷，提供一種魯棒、靈活的異常行為檢測(cè)方法，該方法基于全景紅外攝像技術(shù)和目標(biāo)檢測(cè)算法，可以在夜晚、能見(jiàn)度較低的情況下對(duì)家庭場(chǎng)景中的人體目標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，并能靈活選取檢測(cè)區(qū)域，計(jì)算當(dāng)前人體目標(biāo)的姿態(tài)，并結(jié)合語(yǔ)義地圖判定是否屬于異常行為。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:一種基于全景紅外線攝像機(jī)的獨(dú)居老人異常行為檢測(cè)方法。包括以下步驟:
[0005]S1:離線采集用于人體目標(biāo)檢測(cè)的紅外圖像樣本，分別提取其梯度直方圖(HOG)特征，進(jìn)行支持向量機(jī)(SVM)分類器訓(xùn)練，得到用于在線人體目標(biāo)檢測(cè)的SVM分類器模型；
[0006]S2:利用全景紅外線攝像機(jī)進(jìn)行紅外線攝像，獲取視頻圖像信號(hào)；
[0007]S3:構(gòu)建家庭場(chǎng)景下的語(yǔ)義地圖；
[0008]S4:對(duì)所攝取全景紅外圖像序列在不同尺度的滑動(dòng)窗口下進(jìn)行采樣，提取滑窗區(qū)域HOG特征，將該特征送入步驟一中得到的分類器模型中，對(duì)人體目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行分類，檢測(cè)當(dāng)前視角下的人體姿態(tài)，并獲得人體目標(biāo)團(tuán)塊形心；
[0009]S5:當(dāng)S4中獲得的人體姿態(tài)屬于躺下姿態(tài)時(shí)候，根據(jù)語(yǔ)義地圖判定人體目標(biāo)是否處于床或沙發(fā)上方，判定人體不在床或沙發(fā)上方且時(shí)間序列超過(guò)設(shè)定閾值時(shí)，發(fā)送緊急短
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[0010]進(jìn)一步，在SI中具體包括以下步驟:11離線采集用于人體目標(biāo)檢測(cè)的正負(fù)樣本，其中正樣本是指人體目標(biāo)躺下的姿態(tài)，負(fù)樣本的選取較隨意，但需與人體目標(biāo)躺下姿態(tài)無(wú)關(guān)；12:分別提取正負(fù)樣本的HOG特征，將采集樣本映射至一個(gè)特征向量空間，并相應(yīng)地做好樣本的標(biāo)簽；13:將提取的特征向量及相應(yīng)標(biāo)簽輸入SVM訓(xùn)練算法中，得到一個(gè)用于全景紅外圖像人體目標(biāo)檢測(cè)的分類器模型。
[0011]進(jìn)一步，所述S3中具體包括以下步驟:31:現(xiàn)場(chǎng)獲取家庭場(chǎng)景下的全景紅外線圖像;32:對(duì)紅外線圖像中的床、沙發(fā)區(qū)域坐標(biāo)進(jìn)行手動(dòng)標(biāo)定;33:根據(jù)床、沙發(fā)區(qū)域坐標(biāo)構(gòu)建家庭場(chǎng)景下的語(yǔ)義地圖。
[0012]進(jìn)一步，所述S4中具體包括以下步驟:41:對(duì)所采集的全景紅外圖像不同尺度大小上進(jìn)行滑動(dòng)窗口采樣，提取滑窗區(qū)域的HOG特征;42:將提取得到的特征向量送入權(quán)利要求1所述SI中得到的分類模型，對(duì)人體目標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)分類;43:當(dāng)檢測(cè)到人體目標(biāo)躺下的姿態(tài)時(shí)，獲取人體目標(biāo)團(tuán)塊形心。
[0013]進(jìn)一步，所述S5具體包括以下步驟:51根據(jù)步驟三中得到的語(yǔ)義地圖判定人體目標(biāo)形心是否位S3所得語(yǔ)義地圖中的床、沙發(fā)區(qū)域上方;52當(dāng)目標(biāo)不在床、沙發(fā)坐標(biāo)內(nèi)時(shí)，判定時(shí)間序列是否超過(guò)設(shè)定閾值;53當(dāng)檢測(cè)到的人體躺下姿態(tài)目標(biāo)不在床、沙發(fā)區(qū)域且處于該狀態(tài)的時(shí)候超過(guò)閾值，發(fā)送緊急短信。
[0014]本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明所述方法基于紅外圖像處理技術(shù)，紅外攝像機(jī)能準(zhǔn)確地探測(cè)熱目標(biāo)，克服背景以及惡劣光照條件的不良影響，因此適用范圍廣，魯棒性較強(qiáng)。
【附圖說(shuō)明】
[0015]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果更加清楚，本發(fā)明提供如下附圖進(jìn)行說(shuō)明:
[0016]圖1為本發(fā)明所述方法的流程圖；
[0017]圖2為基于互聯(lián)網(wǎng)的SMS短消息報(bào)警流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0019]圖1為本發(fā)明所述方法的流程圖，本方法包括以下步驟:
[0020]S1:離線采集用于人體目標(biāo)檢測(cè)的紅外圖像樣本，分別提取其梯度直方圖(HOG)特征，進(jìn)行支持向量機(jī)(SVM)分類器訓(xùn)練，得到用于在線人體目標(biāo)檢測(cè)的SVM分類器模型。具體步驟如下:
[0021]Sll:離線采集用于人體目標(biāo)檢測(cè)的正負(fù)樣本，其中正樣本是指人體目標(biāo)躺下的姿態(tài)，負(fù)樣本的選取較隨意，但需與人體目標(biāo)躺下姿態(tài)無(wú)關(guān)；
[0022]S12:分別提取正負(fù)樣本的HOG特征，將采集樣本映射至一個(gè)特征向量空間，并相應(yīng)地做好樣本的標(biāo)簽；
[0023]S13:將提取的特征向量及相應(yīng)標(biāo)簽輸入SVM訓(xùn)練算法中，得到一個(gè)用于全景紅外圖像人體目標(biāo)檢測(cè)的分類器模型。
[0024]S2:利用全景紅外線攝像機(jī)進(jìn)行紅外線攝像，獲取視頻圖像信號(hào)。
[0025]S3:構(gòu)建家庭場(chǎng)景下的語(yǔ)義地圖。具體步驟如下:
[0026]S31:現(xiàn)場(chǎng)獲取家庭場(chǎng)景下的全景紅外線圖像；
[0027 ] S32:對(duì)紅外線圖像中的床、沙發(fā)區(qū)域坐標(biāo)進(jìn)行手動(dòng)標(biāo)定；
[0028]S33:根據(jù)床、沙發(fā)區(qū)域坐標(biāo)獲得家庭場(chǎng)景下的語(yǔ)義地圖。
[0029]S4:對(duì)所述步驟S2所攝取的紅外圖像信號(hào)進(jìn)行人體目標(biāo)異常姿態(tài)檢測(cè)，獲得人體目標(biāo)形心。具體步驟如下:
[0030]S41:對(duì)所采集的全景紅外圖像不同尺度大小上進(jìn)行滑動(dòng)窗口采樣，提取滑窗區(qū)域的HOG特征；
[0031]S42:將提取得到的特征向量送入步驟S13中得到的分類模型，對(duì)人體目標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)分類；
[0032]S43:當(dāng)檢測(cè)到人體目標(biāo)躺下的姿態(tài)時(shí)，獲取人體目標(biāo)團(tuán)塊形心。
[0033]S5:評(píng)判人體目標(biāo)是否出現(xiàn)異常行為。具體步驟如下:
[0034]S51:根據(jù)S3中得到的語(yǔ)義地圖判定通人體目標(biāo)形心是否位于床、沙發(fā)區(qū)域上方；
[0035]S52:如果人體目標(biāo)形心不在床、沙發(fā)區(qū)域上方，且時(shí)間序列大于設(shè)定閾值，則返回人體目標(biāo)行為異常；
[0036]S54:當(dāng)返回人體目標(biāo)行為異常狀態(tài)時(shí)，發(fā)送緊急短信。
[0037]所述步驟S54中發(fā)送的短消息基于SMS短消息服務(wù)實(shí)現(xiàn)，SMS通信模塊通過(guò)串口實(shí)現(xiàn)信息的發(fā)送。如圖2所示，短消息服務(wù)企業(yè)SP(Service Provider業(yè)務(wù)提供者)通過(guò)TCP/IP網(wǎng)絡(luò)，將短消息應(yīng)用服務(wù)器通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)連接到移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商的短消息網(wǎng)關(guān)ISMG(InternetShort Message Gateway)，按照CMPP協(xié)議(ChinaMobile Peer to Peer中國(guó)移動(dòng)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議)，與ISMG進(jìn)行短消息發(fā)送和接受；短消息網(wǎng)關(guān)ISMG按照SMPP協(xié)議(ShortMessage Peerto Peer，短消息點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議)與SMSC(短消息業(yè)務(wù)中心)進(jìn)行通信;最后由SMSC完成與移動(dòng)用戶短消息的收發(fā).當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)出老人的異常行為之后，電腦通過(guò)編程在基于SMS的基礎(chǔ)上發(fā)送出老人跌倒的時(shí)間、所在位置的經(jīng)瑋度等必要而簡(jiǎn)短的信息給醫(yī)院的接收中心或老人的家人。家人和醫(yī)院接收到緊急短信后，可利用GPS網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)快速定位，方便采取及時(shí)有效的救助措施。
[0038]最后說(shuō)明的是，以上優(yōu)選實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管通過(guò)上述優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對(duì)其作出各種各樣的改變，而不偏離本發(fā)明權(quán)利要求書(shū)所限定的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于全景紅外線攝像機(jī)的獨(dú)居老人異常行為檢測(cè)方法，其特征在于:包括以下步驟: S1:離線采集用于人體目標(biāo)檢測(cè)的紅外圖像樣本，分別提取其梯度直方圖(HOG)特征，進(jìn)行支持向量機(jī)(SVM)分類器訓(xùn)練，得到用于在線人體目標(biāo)檢測(cè)的SVM分類器模型； 52:利用全景紅外線攝像機(jī)進(jìn)行紅外線攝像，獲取視頻圖像信號(hào)； 53:構(gòu)建家庭場(chǎng)景下的語(yǔ)義地圖； S4:對(duì)所攝取全景紅外圖像序列在不同尺度的滑動(dòng)窗口下進(jìn)行采樣，提取滑窗區(qū)域HOG特征，將該特征送入步驟一中得到的分類器模型中，對(duì)人體目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行分類，檢測(cè)當(dāng)前視角下的人體姿態(tài)，并獲得人體目標(biāo)團(tuán)塊形心； S5:當(dāng)S4中獲得的人體姿態(tài)屬于躺下姿態(tài)時(shí)候，根據(jù)語(yǔ)義地圖判定人體目標(biāo)是否處于床或沙發(fā)上方，判定人體不在床或沙發(fā)上方且時(shí)間序列超過(guò)設(shè)定閾值時(shí)，發(fā)送緊急短信。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于全景紅外線攝像機(jī)的獨(dú)居老人異常行為檢測(cè)方法，其特征在于:在SI中具體包括以下步驟:11離線采集用于人體目標(biāo)檢測(cè)的正負(fù)樣本，其中正樣本是指人體目標(biāo)躺下的姿態(tài)，負(fù)樣本的選取較隨意，但需與人體目標(biāo)躺下姿態(tài)無(wú)關(guān)；12:分別提取正負(fù)樣本的HOG特征，將采集樣本映射至一個(gè)特征向量空間，并相應(yīng)地做好樣本的標(biāo)簽；13:將提取的特征向量及相應(yīng)標(biāo)簽輸入SVM訓(xùn)練算法中，得到一個(gè)用于全景紅外圖像人體目標(biāo)檢測(cè)的分類器模型。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于全景紅外線攝像機(jī)的獨(dú)居老人異常行為檢測(cè)方法，其特征在于:在S3中具體包括以下步驟:31:現(xiàn)場(chǎng)獲取家庭場(chǎng)景下的全景紅外線圖像;32:對(duì)紅外線圖像中的床、沙發(fā)區(qū)域坐標(biāo)進(jìn)行手動(dòng)標(biāo)定;33根據(jù)床、沙發(fā)區(qū)域坐標(biāo)構(gòu)建家庭場(chǎng)景下的語(yǔ)義地圖。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于全景紅外線攝像機(jī)的獨(dú)居老人異常行為檢測(cè)方法，其特征在于:在S4中具體包括以下步驟:41:對(duì)所采集的全景紅外圖像不同尺度大小上進(jìn)行滑動(dòng)窗口采樣，提取滑窗區(qū)域的HOG特征;42:將提取得到的特征向量送入權(quán)利要求1所述SI中得到的分類模型，對(duì)人體目標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)分類;43:當(dāng)檢測(cè)到人體目標(biāo)躺下的姿態(tài)時(shí)，獲取人體目標(biāo)團(tuán)塊形心。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于全景紅外線攝像機(jī)的獨(dú)居老人異常行為檢測(cè)方法，其特征在于:在S5中具體包括以下步驟:51權(quán)利要求1所述S3中得到的語(yǔ)義地圖判定人體目標(biāo)形心是否位于沙發(fā)、床上方;52當(dāng)目標(biāo)不在沙發(fā)、床上方時(shí)，判定時(shí)間序列是否超過(guò)設(shè)定閾值;53判定時(shí)間序列超過(guò)閾值時(shí)，發(fā)送緊急短信。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于全景紅外線攝像機(jī)的獨(dú)居老人異常行為檢測(cè)方法，其特征在于:所述S5中發(fā)送緊急短信是基于互聯(lián)網(wǎng)的SMS模塊實(shí)現(xiàn)的。
【文檔編號(hào)】G06K9/00GK106022284SQ201610366769
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年5月30日
【發(fā)明人】尹宏鵬, 柴毅, 王唯, 李天柱, 陳波
【申請(qǐng)人】重慶大學(xué)