一种基于背景建模和双目视觉的人体身高测量方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105956539A(43)申请公布日2016.09.21(21)申请号201610268252.1(22)申请日2016.04.27(71)申请人武汉大学地址430072湖北省武汉市武昌区珞珈山武汉大学(72)发明人杨光义邱晨力王雪迪刘晨岑(74)专利代理机构武汉科皓知识产权代理事务所(特殊普通合伙)42222代理人张火春(51)Int.Cl.G06K9/00(2006.01)G06K9/62(2006.01)权利要求书3页说明书7页附图2页(54)发明名称一种基于背景建模和双目视觉的人体身高测量方法(57)摘要本发明提供一种基于背景建模和双目视觉的人体身高测量方法；本发明通过双目摄像机中的左摄像机先对当前无人体的干净背景建立混合高斯模型，并实时更新模型参数；当人体进入双目视觉测量装置的成像区域时，利用左摄像头建立的混合高斯背景模型清晰准确地分割出人体前景，同时检测人体阴影并消除，然后对生成的人体前景图像做形态学处理来去噪，进而得到完整的人体外轮廓；利用人体外轮廓在左摄像头图像像素坐标系下的人体最高点与最低点像素坐标，以及双目视觉三维测量原理，计算在左摄像头坐标系下的人体最高点与最低点的世界坐标，进而得到目标人体的身高；本发明适应性强，操作简单，速度快。CN105956539ACN105956539A权利要求书1/3页1.一种基于背景建模和双目视觉的人体身高测量方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：平行固定双目视觉三维测量装置于与地面平行的同一水平线，调整双摄像头焦距，RGB增益，对比度，曝光参数，白平衡参数为一致，获取双目视觉图像；步骤2：对步骤1中的左右摄像头先进行单目标定，再进行立体标定，获取双目摄像头内参数焦距fx，fy与主点坐标cx，cy，以及左右摄像头间的旋转矩阵R与平移向量T；对步骤1中的左右摄像头视图进行立体校正使双目摄像头前向平行对准；步骤3：对步骤2中立体校正后的左视图建立混合高斯背景模型，学习100帧的当前背景后，对进入双目成像区域的人体进行运动前景的提取；步骤4：对步骤3中提取出的人体运动前景图像进行检测，对检测出的人体前景中的阴影部分进行消除，同时对人体运动前景做形态学处理，消除图像噪声，运用连通域算法得到完整人体前景；步骤5:根据步骤4得到的消除阴影和形态学处理后的人体前景图像，提取人体前景轮廓，并得到左摄像头图像像素坐标系下人体最高点与最低点像素坐标；步骤6：根据步骤2得到的立体校正后的左右视图，对左右摄像头视图进行特征点匹配，得到人体轮廓最高点与最低点像素坐标处的视差信息；步骤7：根据步骤5得到的人体坐标和步骤6得到的对应点视差信息，计算人体轮廓最高点与最低点在以左摄像头坐标系为世界坐标系下的三维坐标，继而计算得到目标人体的真实身高。2.根据权利要求1所述的一种基于背景建模和双目视觉的人体身高测量方法，其特征在于：所述的步骤1中搭建双目视觉三维测量装置步骤如下：步骤1.1：将双目摄像头用微距板平行固定于摄影三脚架上，利用水平仪保证双目摄像头垂直于水平地面，建立以左摄像头坐标系为世界坐标系的三维空间；步骤1.2：将双目摄像头的焦距，RGB增益，对比度，曝光参数，白平衡参数均设置为相同参数，左右视图没有明显的差异。3.根据权利要求1所述的一种基于背景建模和双目视觉的人体身高测量方法，其特征在于：所述的步骤3中对混合高斯背景模型的建立步骤如下：T步骤3.1：对每个像素点It，xy＝[RI，t，GI，t，BI，t]，xy为像素点坐标，t为对应时刻帧，R，G，B分别为红绿蓝三通道值，建立K(3～5)个高斯分布函数并在100帧内初始化参数，如式(1)所示：式中，ωi，t，xy代表第i个高斯分布的权重，并且η(It，xy|μi，t，xy，∑i，t，xy)代表t时刻在该像素点处的第i个高斯分布，其均值为μi，t，xy，其协方差矩阵为∑i，t，xy，高斯分布函数表达式如式(2)：式中，n为像素点It，xy的维数；如对RGB图像来说，n即为3；步骤3.2：新读入的一帧图像内所有像素点与当前像素点的高斯混合模型进行匹配，匹2CN105956539A权利要求书2/3页配条件如式(3)所示：|It，xy-μi，t，xy|≤λσi，t，xy(3)式中，λ为匹配常数，一般取为2.5；σi，t，xy为对应像素点在当前帧第i个高斯分布的方差值；步骤3.3：判断当前像素点是否与混合高斯模型的前B个背景分布相匹配；匹配成功则认为是背景像素点，否则认为是前景像素点；背景像素点用黑色标记，前景像素点用白色标记；所有的黑色像素点组成背景图像，所有的白色像素点组成前景图像；B的表达式如下：式中，1-cf是权重阈值；b为满足式4括号内的式子的i的最小值；步骤3.