專利名稱：一種人體姿態(tài)的檢測方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域，尤其涉及一種人體姿態(tài)的檢測方法及裝置。
背景技術(shù)：
對人的行為和本身性質(zhì)的監(jiān)控和判定具有廣泛的應(yīng)用，由于過于含糊，或者是因為難以捕捉，聳肩、眨眼、搖頭這些行為的跟蹤本身是個困難的課題，現(xiàn)有技術(shù)是通過電腦前的攝像頭采集被測者的圖像，對輸入被測者的人體圖像進(jìn)行人臉檢測，進(jìn)而判斷被測者的姿勢狀態(tài)?，F(xiàn)在的人臉檢測技術(shù)，對正面人臉的檢測可以達(dá)到實用的程度，典型的如通過 Adaboost算法實現(xiàn)對人臉的檢測?，F(xiàn)有技術(shù)通過電腦前的攝像頭采集人臉圖像，對采集的人臉圖像進(jìn)行檢測得到人臉的相關(guān)位置參數(shù)，例如對瞳孔進(jìn)行定位得到瞳孔的中心點所在位置，將檢測得到的人臉位置參數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)的人臉位置參數(shù)進(jìn)行對比，確定人在電腦前的姿勢狀態(tài)，通過電腦發(fā)送短消息的形式給出健康信息提示，如確定被測者姿勢狀態(tài)為頭部前傾或人臉距離屏幕太近等，進(jìn)而確定對應(yīng)的調(diào)整指示信息如“頭部向后仰”或“遠(yuǎn)離屏幕” 等，以上的方案都是基于人臉檢測，判斷被測者的姿勢狀態(tài)。因此現(xiàn)有技術(shù)中由于都是基于檢測得到的人臉位置參數(shù)，確定被測者的姿勢狀態(tài)，存在被測者的有些姿勢狀態(tài)無法確定的問題。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中由于基于檢測得到的人臉位置參數(shù)，確定被測者的姿勢狀態(tài)，存在被測者的有些姿勢狀態(tài)無法確定，因此處理能力較弱的問題，本發(fā)明提供了一種人體姿態(tài)的檢測方法及裝置。本發(fā)明實施例提供的一種人體姿態(tài)的檢測方法，包括對輸入被測者的人體圖像進(jìn)行雙肩檢測，通過邊緣提取算法對所述人體圖像進(jìn)行處理后獲得雙肩的邊緣線，對雙肩的邊緣線進(jìn)行拋物線擬合，得到雙肩的位置參數(shù)；根據(jù)得到的雙肩位置參數(shù)，確定被測者的姿勢狀態(tài)。本發(fā)明實施例還提供了一種人體姿態(tài)的檢測裝置，包括參數(shù)檢測單元，用于對輸入被測者的人體圖像進(jìn)行雙肩檢測，通過邊緣提取算法對所述人體圖像進(jìn)行處理后獲得雙肩的邊緣線，對雙肩的邊緣線進(jìn)行拋物線擬合，得到雙肩的位置參數(shù)；確定單元，用于根據(jù)得到的雙肩位置參數(shù)，確定被測者的姿勢狀態(tài)。本發(fā)明實施例提供了一種新的人體姿態(tài)的檢測方案，對輸入圖像進(jìn)行雙肩檢測和人臉瞳孔定位結(jié)合進(jìn)而確定被測者的姿勢狀態(tài)。


圖1為本發(fā)明第一實施例的方法流程圖；圖2為本發(fā)明第一實施例的人臉向垂直方向上作投影示意圖3為本發(fā)明第一實施例的被測者雙肩以及擬合的拋物線示意圖；圖4為本發(fā)明第二實施例的裝置的結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式現(xiàn)結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明實施例的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明，分為兩個部分人臉檢測和姿態(tài)估計，以及雙肩檢測和姿態(tài)估計。正確的坐姿態(tài)包括兩個部分，一個是頭部姿態(tài)，另一個是雙肩姿態(tài)。第一部分是人臉檢測和姿態(tài)估計，第二部分是雙肩檢測和姿態(tài)估計?；究蚣苋鐖D1包括如下步驟步驟101，通過瞳孔11定位檢測檢測人臉與攝像頭的距離，確定被測者的姿勢狀態(tài)。由于人臉檢測技術(shù)的日益成熟，適應(yīng)多角度變化的AdaBoost檢測器可以正確檢測出一定光照環(huán)境下，左右偏移60度的人臉圖像，通過定位出人臉和瞳孔11，并根據(jù)檢測得到的瞳孔距離和標(biāo)準(zhǔn)情況下的瞳孔距離的比較，可以得到被測者與攝像頭的距離。先限定攝像時的圖像格式和大小，譬如設(shè)定圖像大小為640x 480像素，標(biāo)準(zhǔn)情況下被測者在距離攝像頭60cm遠(yuǎn)時，所攝入的圖像中人臉中瞳孔水平距離為L ；這樣，如果在攝像頭前，攝入圖像中一個人的兩眼瞳孔水平距離為L’，則人離電腦屏幕距離為χ = 60*L，/L cm ；人臉頭部姿態(tài)估計。對應(yīng)于人眼定位，通過AdaBoost檢測算法對眼睛進(jìn)行檢測， 定位眼睛(矩形區(qū)域)中心也就是瞳孔11。步驟102，檢測兩個瞳孔連線與水平線的角度，確定被測者的姿勢狀態(tài)。由于人臉檢測算法已經(jīng)可以正確檢測左右偏60度方位的人臉，定位出瞳孔11后， 確定兩個瞳孔的連線是否和電腦屏幕的水平線基本平行，如果基本平行則說明人臉已經(jīng)對正攝像頭，被測者人臉的兩個瞳孔在水平方向上不需要調(diào)整，若不是基本平行，則表明被測者的人臉沒有正對，需要調(diào)整。在確定兩個瞳孔連線是否在水平線上時，可以在定位出人臉和瞳孔11位置后，先計算兩個瞳孔所在的直線和水平線的銳角夾角θ ,若θ小于閾值10度，則說明基本平行， 否則不是基本平行。步驟103，檢測人臉瞳孔11、鼻孔12、嘴巴之間的比例關(guān)系，確定被測者的姿勢狀態(tài)。確定被測者人臉的兩個瞳孔在水平方向上不需要調(diào)整后，還需要進(jìn)一步檢測人臉是前傾還是后仰，并給出角度。下面討論判定前傾和后仰程度的方法。采集后仰、前傾、標(biāo)準(zhǔn)正面三種情況下的人臉圖像，同時確定兩個瞳孔連線，兩個鼻孔連線和嘴所在的矩形中心。得出人臉圖像中瞳孔11所在直線和鼻孔12所在直線之間的距離Μ，兩個鼻孔所在直線和嘴所在矩形的中心點的距離N，根據(jù)大量的統(tǒng)計可以確定標(biāo)準(zhǔn)正面情況下Μ/Ν的比例關(guān)系大約是1 1，這樣，可以根據(jù)統(tǒng)計得到標(biāo)準(zhǔn)正面情況下Μ/Ν 的比例關(guān)系標(biāo)準(zhǔn)，或者針對具體被測者，在確定其標(biāo)準(zhǔn)正面對著攝像頭的情況下得到的Μ/Ν 的比例，以此作為該被測者標(biāo)準(zhǔn)正面情況下Μ/Ν的比例關(guān)系標(biāo)準(zhǔn)。Μ/Ν的比例關(guān)系標(biāo)準(zhǔn)是一個范圍值，作為優(yōu)選的方案本實施例中的M/N的比值在0. 9-1. 1之間。將檢測得到的M/N 與M/N的比例關(guān)系標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，若檢測得到的M/N在預(yù)定的M/N的比例關(guān)系標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)， 則確定人臉不需要進(jìn)行前傾或后仰的調(diào)節(jié)，否則，確定人臉需要進(jìn)行前傾或后仰的調(diào)節(jié)。本實施例確定M和N的方法如下，在對瞳孔11定位之后，確定鼻孔12和嘴所在矩形的中心13，因為瞳孔11的位置確定，將兩個瞳孔所在直線的下方區(qū)域的人臉向垂直方向上作投影，即把水平方向的各平行線上的像素求和，然后作平均，將得到的平均值畫成bin 圖，如圖2所示，將人臉做垂直方向上的投影，鼻子和嘴，會有2個局部極小值出現(xiàn)，由于瞳孔11的位置已知，因此可以定位鼻孔12和嘴所在矩形的中心13的位置，即得到的平均值最小的2條平行線，將這2條平行線作為兩個鼻孔所在直線和嘴所在矩形的中心點所在直線，由此得到M和N。此外亦可以考慮采集大量的嘴和鼻子的圖像，用類似于人臉檢測，眼睛檢測的Adaboost算法，得到嘴和鼻子的檢測器，以此確定鼻孔13和嘴所在矩形的中心13 所在的位置。步驟104，檢測雙肩的位置參數(shù)，確定被測者的姿勢狀態(tài)。通過前面的描述可知可以通過人臉檢測器對輸入圖像進(jìn)行人臉檢測，得到人臉的位置參數(shù)。同樣可以對輸入圖像進(jìn)行雙肩檢測，得到雙肩的位置參數(shù)，本步驟可獨立于之前的步驟單獨實施，當(dāng)然本步驟也可以先于步驟101實施。雙肩的位置在一個人臉下，約在人臉大小3x1. 5 (寬X高)倍的矩形范圍內(nèi)，首先通過邊緣提取算法對圖像進(jìn)行處理后獲得雙肩的邊緣線21，例如通過帶權(quán)的Hough變換對圖像處理后獲得雙肩的邊緣線，之后對得到的雙肩的邊緣線用2次拋物線進(jìn)行擬合。以兩個瞳孔的連線中心為坐標(biāo)原點，確定2D坐標(biāo)系，拋物線22可描述為f (χ) = ax2+bx+c, χ為橫坐標(biāo)值，系數(shù)a，b，c，被測者雙肩圖像以及擬合的拋物線如圖3所示，本實施例中采用a，b，c作為檢測得到的雙肩的位置參數(shù)。對合乎規(guī)范的雙肩和不合健康習(xí)慣的雙肩圖像，分別進(jìn)行采集，通過拋物線擬合，得到不同的系數(shù)參數(shù)，這不同的參數(shù)組，確定了正確的雙肩姿勢和不合乎健康的姿勢，將參數(shù)組作為向量，得到兩組數(shù)據(jù)。具體實施時，基于得到的系數(shù)a，b，c用Fisher判別準(zhǔn)則訓(xùn)練得到判定函數(shù)0(a，b，c)，以，b'，c')值作為雙肩姿勢的判定標(biāo)準(zhǔn)值，其中a'，b'，c' 是正確的合乎健康的參數(shù)，這樣對不同條件下的人的雙肩，根據(jù)Φ (a'，b'，c')值可以做出姿勢的判定，例如Φ (a，b，c)值若小于Φ (a'，b' ,c')值，則確定雙肩的姿勢需要調(diào)整，否則，確定雙肩的姿勢不需要調(diào)整。具體實施時可對有代表性的一些合乎健康習(xí)慣的雙肩圖像進(jìn)行雙肩檢測，得到(al、bl、cl)，(a2,b2,c2)··· (am.bm.cm)構(gòu)成正樣本，對不合乎健康的雙肩邊緣提取，獲得的系數(shù)(al，、bl，、cl，)，(a2，、b2，、c2，)··· (an\bn\cn') 構(gòu)成負(fù)樣本。為了更精確地表示雙肩姿態(tài)，亦可用3次以上的曲線，擬合雙肩邊緣，其方法與上類似。本發(fā)明第二實施例提供了一種人體姿態(tài)的檢測裝置，如圖4所示，該裝置包括參數(shù)檢測單元201，用于對輸入被測者的人體圖像進(jìn)行雙肩檢測，通過邊緣提取算法對所述人體圖像進(jìn)行處理后獲得雙肩的邊緣線，對雙肩的邊緣線進(jìn)行拋物線擬合，得到雙肩的位置參數(shù)；確定單元202，用于根據(jù)得到的雙肩位置參數(shù)，確定被測者的姿勢狀態(tài)。進(jìn)一步，參數(shù)檢測單元201，還用于根據(jù)對雙肩的邊緣線進(jìn)行拋物線擬合，得到拋物線f (X)，其中f(x) = ax2+bx+c，x為橫坐標(biāo)值，a，b，c為系數(shù)，采用a，b，c作為雙肩的位
置參數(shù)；確定單元202，還用于將得到的雙肩位置參數(shù)a，b，c對應(yīng)的判定函數(shù)Φ (a, b，c) 值，與預(yù)定義的雙肩位置參數(shù)a'，b'，c'對應(yīng)的判定函數(shù)Φ (a'，b'，c')值進(jìn)行比較， 確定被測者的姿勢狀態(tài)。進(jìn)一步，參數(shù)檢測單元201，還用于對輸入被測者的人體圖像進(jìn)行人臉檢測，得到人臉的位置參數(shù)；確定單元202，根據(jù)得到的人臉的位置參數(shù)確定被測者的姿勢狀態(tài)以及對應(yīng)的調(diào)整指示信息。進(jìn)一步，參數(shù)檢測單元201，還用于將檢測得到的人臉兩個瞳孔的距離和標(biāo)準(zhǔn)情況下的人臉兩個瞳孔的距離進(jìn)行比較，得到人臉與圖像獲取裝置的距離，檢測人臉的兩個瞳孔所在直線和水平線的銳角夾角；確定單元202，還用于若人臉與圖像獲取裝置的距離在預(yù)定的范圍內(nèi)，則確定人臉與圖像獲取裝置之間的距離不需要調(diào)整，否則，確定人臉與圖像獲取裝置之間的距離需要調(diào)整，若銳角夾角小于閾值，則確定人臉的兩個瞳孔在水平方向上不需要調(diào)整，否則，確定人臉的兩個瞳孔在水平方向上需要調(diào)整。進(jìn)一步，參數(shù)檢測單元201，還用于當(dāng)確定人臉的兩個瞳孔在水平方向上不需要調(diào)整后，檢測人臉的兩個瞳孔所在直線和人臉的兩個鼻孔所在直線之間的距離M，檢測人臉的兩個鼻孔所在直線和嘴所在矩形的中心點的距離N ；確定單元202，還用于若M/N的比值在預(yù)定的范圍內(nèi)，則被測者的姿勢狀態(tài)為標(biāo)準(zhǔn)正面，確定調(diào)整指示信息為人臉不需要進(jìn)行前傾或后仰的調(diào)節(jié)，否則，確定被測者的姿勢狀態(tài)前傾或后仰，調(diào)整指示信息為人臉需要進(jìn)行前傾或后仰的調(diào)節(jié)。進(jìn)一步，參數(shù)檢測單元201，還用于對人臉的兩個瞳孔所在直線的下方區(qū)域的各條水平方向的平行線中每一條平行線上的像素分別求和后取平均值，確定其中平均值最小和次小的兩條平行線，將上方的一條作為兩個鼻孔所在直線，將下方的一條作為嘴所在矩形的中心點所在直線。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種人體姿態(tài)的檢測方法，其特征在于，包括對輸入被測者的人體圖像進(jìn)行雙肩檢測，通過邊緣提取算法對所述人體圖像進(jìn)行處理后獲得雙肩的邊緣線，對雙肩的邊緣線進(jìn)行拋物線擬合，得到雙肩的位置參數(shù)； 根據(jù)得到的雙肩位置參數(shù)，確定被測者的姿勢狀態(tài)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，得到雙肩的位置參數(shù)具體為根據(jù)對雙肩的邊緣線進(jìn)行拋物線擬合，得到拋物線f (χ)，其中f (χ) = ax2+bx+c,x為橫坐標(biāo)值，a, b，c為系數(shù)，采用a，b，c作為雙肩的位置參數(shù)； 根據(jù)得到的雙肩位置參數(shù)，確定被測者的姿勢狀態(tài)具體為將得到的雙肩位置參數(shù)a，b，c對應(yīng)的判定函數(shù)Φ (a, b，c)值，與預(yù)定義的雙肩位置參數(shù)a'，b' ,c'對應(yīng)的判定函數(shù)，b' ,c')值進(jìn)行比較，確定被測者的姿勢狀態(tài)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括對輸入被測者的人體圖像進(jìn)行人臉檢測，得到人臉的位置參數(shù)； 根據(jù)得到的人臉的位置參數(shù)確定被測者的姿勢狀態(tài)以及對應(yīng)的調(diào)整指示信息。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，對輸入被測者的人體圖像進(jìn)行人臉檢測，得到人臉的位置參數(shù)具體為將檢測得到的人臉中的兩個瞳孔的距離和標(biāo)準(zhǔn)情況下的人臉中的兩個瞳孔的距離進(jìn)行比較，得到人臉與圖像獲取裝置的距離；檢測人臉的兩個瞳孔所在直線和水平線的銳角夾角；根據(jù)得到的人臉的位置參數(shù)確定被測者的姿勢狀態(tài)以及對應(yīng)的調(diào)整指示信息具體為若人臉與圖像獲取裝置的距離在預(yù)定的范圍內(nèi)，則確定人臉與圖像獲取裝置之間的距離不需要調(diào)整，否則，確定人臉與圖像獲取裝置之間的距離需要調(diào)整；若銳角夾角小于閾值，則確定人臉的兩個瞳孔在水平方向上不需要調(diào)整，否則，確定人臉的兩個瞳孔在水平方向上需要調(diào)整。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，對輸入被測者的人體圖像進(jìn)行人臉檢測，得到人臉的位置參數(shù)具體為當(dāng)確定人臉的兩個瞳孔在水平方向上不需要調(diào)整后，檢測人臉的兩個瞳孔所在直線和人臉的兩個鼻孔所在直線之間的距離M，檢測人臉的兩個鼻孔所在直線和嘴所在矩形的中心點的距離N ；根據(jù)得到的人臉的位置參數(shù)確定被測者的姿勢狀態(tài)以及對應(yīng)的調(diào)整反饋信息具體為若M/N的比值在預(yù)定的范圍內(nèi)，則被測者的姿勢狀態(tài)為標(biāo)準(zhǔn)正面，確定調(diào)整指示信息為人臉不需要進(jìn)行前傾或后仰的調(diào)節(jié)，否則，確定被測者的姿勢狀態(tài)前傾或后仰，調(diào)整指示信息為人臉需要進(jìn)行前傾或后仰的調(diào)節(jié)。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，還包括對人臉的兩個瞳孔所在直線的下方區(qū)域的各條水平方向的平行線中每一條平行線上的像素分別求和后取平均值，確定其中平均值最小和次小的兩條平行線，將上方的一條作為兩個鼻孔所在直線，將下方的一條作為嘴所在矩形的中心點所在直線。
7.一種人體姿態(tài)的檢測裝置，其特征在于，包括參數(shù)檢測單元，用于對輸入被測者的人體圖像進(jìn)行雙肩檢測，通過邊緣提取算法對所述人體圖像進(jìn)行處理后獲得雙肩的邊緣線，對雙肩的邊緣線進(jìn)行拋物線擬合，得到雙肩的位置參數(shù)；確定單元，用于根據(jù)得到的雙肩位置參數(shù)，確定被測者的姿勢狀態(tài)。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，參數(shù)檢測單元，還用于根據(jù)對雙肩的邊緣線進(jìn)行拋物線擬合，得到拋物線f (χ)，其中 f(x) = ax2+bx+c, χ為橫坐標(biāo)值，a, b，c為系數(shù)，采用a，b，c作為雙肩的位置參數(shù)；確定單元，還用于將得到的雙肩位置參數(shù)a，b，c對應(yīng)的判定函數(shù)Φ (a, b，c)值，與預(yù)定義的雙肩位置參數(shù)a'，b' ,c'對應(yīng)的判定函數(shù)Φ (a'，b' ,c')值進(jìn)行比較，確定被測者的姿勢狀態(tài)。
9.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，參數(shù)檢測單元，還用于對輸入被測者的人體圖像進(jìn)行人臉檢測，得到人臉的位置參數(shù)；確定單元，根據(jù)得到的人臉的位置參數(shù)確定被測者的姿勢狀態(tài)以及對應(yīng)的調(diào)整指示信息。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，參數(shù)檢測單元，還用于將檢測得到的人臉兩個瞳孔的距離和標(biāo)準(zhǔn)情況下的人臉兩個瞳孔的距離進(jìn)行比較，得到人臉與圖像獲取裝置的距離，檢測人臉的兩個瞳孔所在直線和水平線的銳角夾角；確定單元，還用于若人臉與圖像獲取裝置的距離在預(yù)定的范圍內(nèi)，則確定人臉與圖像獲取裝置之間的距離不需要調(diào)整，否則，確定人臉與圖像獲取裝置之間的距離需要調(diào)整，若銳角夾角小于閾值，則確定人臉的兩個瞳孔在水平方向上不需要調(diào)整，否則，確定人臉的兩個瞳孔在水平方向上需要調(diào)整。
11.如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，參數(shù)檢測單元，還用于當(dāng)確定人臉的兩個瞳孔在水平方向上不需要調(diào)整后，檢測人臉的兩個瞳孔所在直線和人臉的兩個鼻孔所在直線之間的距離M，檢測人臉的兩個鼻孔所在直線和嘴所在矩形的中心點的距離N ；確定單元，還用于若M/N的比值在預(yù)定的范圍內(nèi)，則被測者的姿勢狀態(tài)為標(biāo)準(zhǔn)正面，確定調(diào)整指示信息為人臉不需要進(jìn)行前傾或后仰的調(diào)節(jié)，否則，確定被測者的姿勢狀態(tài)前傾或后仰，調(diào)整指示信息為人臉需要進(jìn)行前傾或后仰的調(diào)節(jié)。
12.如權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，參數(shù)檢測單元，還用于對人臉的兩個瞳孔所在直線的下方區(qū)域的各條水平方向的平行線中每一條平行線上的像素分別求和后取平均值，確定其中平均值最小和次小的兩條平行線，將上方的一條作為兩個鼻孔所在直線，將下方的一條作為嘴所在矩形的中心點所在直線。
全文摘要
本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域，尤其涉及一種人體姿態(tài)的檢測方法及裝置，解決了現(xiàn)有技術(shù)中只是基于檢測得到的人臉位置參數(shù)，確定被測者的姿勢狀態(tài)，存在被測者的有些姿勢狀態(tài)無法確定，因此處理能力較弱的問題，該方法包括對輸入被測者的人體圖像進(jìn)行雙肩檢測，通過邊緣提取算法對所述人體圖像進(jìn)行處理后獲得雙肩的邊緣線，對雙肩的邊緣線進(jìn)行拋物線擬合，得到雙肩的位置參數(shù)；根據(jù)得到的雙肩位置參數(shù)，確定被測者的姿勢狀態(tài)，通過本發(fā)明的技術(shù)方案可以實現(xiàn)基于雙肩檢測進(jìn)而確定被測者的姿勢狀態(tài)，因此處理能力得到加強。
文檔編號G06K9/00GK102298692SQ201010217970
公開日2011年12月28日 申請日期2010年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月24日
發(fā)明者崔國勤, 邱嵩 申請人:北京中星微電子有限公司