一種基于視頻處理的人體身高測(cè)量方法
【專利說明】一種基于視頻處理的人體身高測(cè)量方法 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)視覺測(cè)量領(lǐng)域，特別是涉及一種基于視頻處理的人體身高測(cè)量 方法。 【【背景技術(shù)】】
[0002] 身高信息是人體特征的重要組成部分，在醫(yī)療體檢，安防，行人識(shí)別等領(lǐng)域有著重 大的應(yīng)用價(jià)值。傳統(tǒng)的身高信息獲取方式，需要待測(cè)人體站立在固定位置，利用接觸式身高 測(cè)量裝置進(jìn)行量測(cè)身高，這種方法雖然具有較高的精度，但卻具有較低的效率，而且在安防 領(lǐng)域中，不可能用此法獲取嫌疑人的身高特征。
[0003] 當(dāng)然，隨著科技的發(fā)展，出現(xiàn)了不少新的測(cè)量方法，包括利用超聲波探測(cè)儀對(duì)人體 身高進(jìn)行測(cè)量，還有利用測(cè)距儀以及光學(xué)成像原理獲取人體身高等。
[0004] 上述方法相對(duì)于傳統(tǒng)測(cè)量方法雖然有所改進(jìn)，但都需要特殊的硬件，包括超聲波 探測(cè)儀，紅外測(cè)距儀，深度傳感器等予以支持，成本較高，難以推廣。 【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0005] 本發(fā)明的目的在于克服上述【背景技術(shù)】的不足，提供一種基于視頻處理的人體身高 測(cè)量方法，通過圖像處理算法獲取人體特征點(diǎn)，并利用投影變換比例關(guān)系不變?cè)砗腿?形相似原理計(jì)算出人體的身高，該方法為非接觸式測(cè)量方法，無(wú)需特殊硬件支持，無(wú)需待測(cè) 人體保持固定姿勢(shì)長(zhǎng)時(shí)間等待，實(shí)時(shí)性較強(qiáng)。
[0006] 本發(fā)明公開了一種基于視頻處理的身高測(cè)量方法，包括：
[0007] 在相機(jī)視野范圍內(nèi)設(shè)置含有三條水平參考線的參照面，三條參考線距離地面的距 離分別是，相機(jī)距離地面高度為匕，拍攝參考線圖像并獲取參考線在成像平面中的 像素 y坐標(biāo)分別為χ2、χ3;
[0008] 獲取成像平面中人體最高點(diǎn)以及最低點(diǎn)所在的像素 y坐標(biāo)，分別記為t，b ;
[0009] 依據(jù)投影中比例關(guān)系不變?cè)碛?jì)算出人體在參考面上的投影高度hT,和hB,，再利 用三角形相似原理計(jì)算出實(shí)際人體身高H。
[0010] 優(yōu)選地，所述方法還包括：
[0011] 運(yùn)用投影中比例關(guān)系不變?cè)碛?jì)算出的人體最高點(diǎn)在參考面上的投影點(diǎn)距離地 面hT，由以下公式得到：
[0013] 其中，t表示人體在圖像中的最高點(diǎn)y坐標(biāo)，Xl，x2, x3分別表示圖像中三條水平參 考線的像素 y坐標(biāo)，hi，h2, h3分別表示三條水平參考線實(shí)際距離地面的高度。
[0014] 類似的，人體最低點(diǎn)在參考面上的投影點(diǎn)距離地面hB，由下述公式得到：
[0016] 利用相似原理計(jì)算出的實(shí)際人體身高Η由以下公式得到：
[0018] 其中，1^和h Β，分別表示人體最高點(diǎn)和最低點(diǎn)在參考面上的投影點(diǎn)距離地面的高 度，當(dāng)投影點(diǎn)在地面之上時(shí)為正方向，he表示相機(jī)距離地面的高度。
[0019] 在上述方法中，相機(jī)的鏡頭光軸與豎直方向的夾角不影響身高測(cè)量的準(zhǔn)確性，上 述身高計(jì)算公式無(wú)需修正。
[0020] 在上述方法中，人體可位于相機(jī)與參考面之間，亦可位于參考面之后，只要人體完 整位于相機(jī)視野范圍即可；在計(jì)算hTjPhB，時(shí)，應(yīng)將這兩個(gè)量看做有正負(fù)方向的量，假定地 面之上為正方向，那么當(dāng)人體位于相機(jī)與參考面之間時(shí)，人體的最高和最低點(diǎn)在參考面上 的投影點(diǎn)分別位于地面之上和地面之下，所得hr為正，hB，為負(fù)；當(dāng)人體位于參考面之后時(shí)， 人體的最高點(diǎn)和最低點(diǎn)在參考面上的投影點(diǎn)均位于地面之上，此時(shí)所得的hT4PhB，均為正。
[0021] 在上述方法中，參考面的作用在于確定投影參數(shù)以及計(jì)算人體在其上的投影高 度，而與參考面相關(guān)的常量只有攝像機(jī)與參考面的距離以及鏡頭光軸與參考面的交點(diǎn)。所 以只要確定了攝像機(jī)的位置和攝像機(jī)與參考面的距離（此距離固定但可為未知量），就相 當(dāng)于確定了參考面的空間位置。故而參考面的選擇并非必須是現(xiàn)實(shí)中真實(shí)存在的豎直面， 它完全可以是想象中的平面，但參考線必須真實(shí)存在，在標(biāo)定完成（得到參考線在圖像中 的像素 y坐標(biāo)）后可撤銷。
[0022] 在上述方法中，所述相機(jī)為普通相機(jī)或普通攝像機(jī)。
[0023] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下：
[0024] 本發(fā)明為非接觸式視覺測(cè)量，易于實(shí)現(xiàn)，無(wú)需待測(cè)人體以固定姿勢(shì)站立較長(zhǎng)時(shí)間， 處理靈活，實(shí)時(shí)性好；所需硬件僅僅是普通相機(jī)或攝像機(jī)，無(wú)需紅外測(cè)距儀，超聲探測(cè)器，深 度傳感器等特殊硬件支持，成本低廉，具有良好的隱蔽性，適合安防領(lǐng)域?qū)θ梭w身高信息的 獲取。 【【附圖說明】】
[0025] 圖la是攝像機(jī)針孔模型示意圖
[0026] 圖lb是使用虛擬像面的針孔模型示意圖
[0027] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例所用到的投影變換比例關(guān)系不變?cè)韴D；
[0028] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例場(chǎng)景模型的示意圖；
[0029] 圖4是本發(fā)明實(shí)施例基于視頻處理的身高測(cè)量方法的方法流程圖；
[0030] 圖5a是本發(fā)明實(shí)施例一種場(chǎng)景模型的正視圖；
[0031] 圖5b是本發(fā)明實(shí)施例另一種場(chǎng)景模型的正視圖；
[0032] 圖6是本發(fā)明實(shí)施例相機(jī)鏡頭上下轉(zhuǎn)動(dòng)引起的場(chǎng)景模型變動(dòng)示意圖。 【【具體實(shí)施方式】】
[0033] 下面結(jié)合附圖并通過【具體實(shí)施方式】來(lái)進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0034] 圖la是攝像機(jī)針孔模型示意圖，在攝像機(jī)模型中，針孔成像模型是適合于計(jì)算機(jī) 視覺應(yīng)用的一個(gè)近似。針孔攝像機(jī)完成中心投影，即任何點(diǎn)P在圖像中的投影位置P，為焦 心〇與P點(diǎn)的連線0P與圖像平面的交點(diǎn)。
[0035] 圖lb使用虛擬像面的針孔模型示意圖，在實(shí)際中物體距離焦心的長(zhǎng)度一般都會(huì) 遠(yuǎn)大于焦距。所以在實(shí)際圖像平面關(guān)于焦平面對(duì)稱的位置上設(shè)置一個(gè)虛擬圖象平面。并且 把圖像平面上的點(diǎn)經(jīng)焦心作中心對(duì)稱映射到這個(gè)虛擬平面上。
[0036] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例所用到的投影變換比例關(guān)系不變?cè)韴D；
[0037] 對(duì)于投影變換中點(diǎn)（A，B，C，D)和點(diǎn)（A'，B'，C'，D'）存在關(guān)系R(A，B，C，D)= R(A，，B，，C，，D，），即
[0039]圖3是本發(fā)明實(shí)施例場(chǎng)景t旲型的不意圖，CE表不尚度為1\的攝像機(jī)，TB表不人體， 灰色面表示地面，與灰色面垂直的白色面表示參考面，該參考面包含了三條與地面平行且 已知距離地面高度的水平參考線，其距離地面的高度分別為匕，h2, h3, Τ'，B'分別表示人體 ΤΒ在參考面上的投影，ΧρΧ2，Χ3表示Τ'Β'與三條參考線的交點(diǎn)。位于CE和ΤΒ之間的是成 像平面，t，b分別表示人體ΤΒ在成像平面上的端點(diǎn)像素值，Xl，χ2, χ3表示Τ' Β'與三條參考 線的交點(diǎn)^&在成像平面上的像素高度坐標(biāo)。不難看出，參考面上的點(diǎn)（1''，父1，&，&) 與圖像中的點(diǎn)（t，Xl，x2，x3)滿足上述比例關(guān)系，即
[0041] 由此計(jì)算出hT，（人體最高點(diǎn)在參考面上的投影點(diǎn)）的實(shí)際高度，同樣，h B，（人體最 低點(diǎn)在參考面上的投影點(diǎn)）也可由此法得出。
[0042] 身高Η可以通過點(diǎn)Τ'和B'的高度以及交點(diǎn)（即XpXyXj的投影計(jì)算出來(lái)，其過 程如下所述：
[0045] 其中，ΤΒ = H，表示人的身高；CE = he，表示相機(jī)的高度，經(jīng)手動(dòng)測(cè)量得到；FB' = -hB，，F(xiàn)T' =hr以及T'B' =hr-hB，，由于B'點(diǎn)位于地面以下，所以此處hB，為負(fù)值，整理 以上公式可得人體身高Η表示為
[0047] 圖4是本發(fā)明實(shí)施例基于視頻處理的身高測(cè)量方法的方法流程圖，所述方法包括 以下步驟：
[0048] 步驟1，標(biāo)定參考線以獲得投影參數(shù)。
[0049] 在該步驟中，首先固定相機(jī)保證正常人體可完全進(jìn)入視野