一种基于视频监控的人体摔倒识别与预警系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于视频监控的人体摔倒识别与预警系统，包括有主机、接入主机的显示器，显示器顶部设置有图像采集盒，图像采集盒内置有彼此双向通讯连接的FPGA、DSP，图像采集盒侧壁上设置有一对分别对准塑料垫上人体的摄像头，两摄像头分别接入FPGA，DSP分别通过12C/SPI总线与两摄像头连接，DSP还通过USB总线与主机通讯连接。本主机对视频图像的处理方法是帧间差分法，所述帧间差分法是利用视频图像序列中当前两帧或当前帧与其前面某一帧之间的差分来提取出图像中的运动区域，然后对差分后的数据进行阈值化处理，得到只有运动目标的二值化图像，从而得到检测结果，发明专利技术具有较高的精度和真实度，能够快速识别出人体的摔倒行为并报警。

A human fall recognition and early warning system based on video surveillance

The invention discloses a fall recognition and early warning system of video surveillance based on the human body, including the host, host access and display, the display is arranged on the top of the image acquisition box, image acquisition box with each other two-way communication connection FPGA, DSP, image acquisition box is arranged on the side wall of a plastic pad body are respectively aligned the camera, two cameras are access to FPGA, DSP and two respectively through the 12C/SPI bus to connect the camera to DSP through the USB bus communication with host connection. Processing method of the host of the video image is the inter frame difference method, the frame difference method is used between the video image sequence of two frames or the current frame and a front frame difference to extract moving regions in the image, and then the difference of data after threshold processing get, only moving target binarization image, so as to get the test results, the invention has high precision and veracity, can quickly identify the body fall behavior and alarm.

【技术实现步骤摘要】
一种基于视频监控的人体摔倒识别与预警系统
本专利技术涉及人体行为分析预警领域，具体为一种基于视频监控的人体摔倒识别与预警系统。
技术介绍
基于视频的动作识别设备由主机、显示器、动作识别模块等构成，可通过动作识别设备中的摄像头采集人体的运动图像，并通过集成的图像算法芯片，对运动图像进行解析，形成人体运动的三维动态坐标，经主机的图像合成与仿真，最后在显示器中显示相应的动作。因此基于视频的动作识别技术可作为人体摔倒识别系统。现有技术中尚没有成熟的基于视频监控的人体摔倒识别与报警系统。
技术实现思路
本专利技术的所要解决的技术问题在于怎样基于视频来进行人体摔倒识别和报警。本专利技术采用以下技术方案解决上述技术问题的：为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案为:一种基于视频监控的人体摔倒识别与预警系统，包括有主机、接入主机的显示器，其特征在于，显示器前方设置铺设有供人体行走的塑料垫，显示器顶部设置有图像采集盒，图像采集盒内置有彼此双向通讯连接的FPGA、DSP，图像采集盒侧壁上设置有一对分别对准塑料垫上人体的摄像头，两摄像头分别通过信号线接入FPGA、DSP分别通过12C/SPI总线与两摄像头连接，DSP还通过USB总线与主机通讯连接，还包括佩戴在人体四肢的袖套，袖套内置有中心处理单元，以及分别接入中心处理单元的惯性测量单元、无线模块，袖套内的中心处理单元通过连接的无线模块与主机通讯连接；所述主机对视频图像的处理方法是帧间差分法，所述帧间差分法是利用视频图像序列中当前两帧或当前帧与其前面某一帧之间的差分来提取出图像中的运动区域，其中，第t帧图像为It(x，y),第t-1帧图像为It-1(x，y)，则第t帧图像和第t-1帧图像的差分为Dt，Dt＝It(x,y)-It-1(x,y)；然后对差分后的数据进行阈值化处理，得到只有运动目标的二值化图像，从而得到检测结果Rt(x,y)，式中T为二值化图像的阈值，运动目标区域对应的像素灰度值为255，背景区域对应的像素灰度值为0。优化的，所述惯性测量单元包括三维加速度传感器、三轴陀螺仪、三轴磁传感器。优化的，所述惯性测量单元为多组，所述惯性测量单元分别设置在上肢胳膊处、手臂处，大腿处和小腿处。优化的，所述塑料垫的周围设有塑料材质的凸台，凸台上还包覆有一层棉布。优化的，所述塑料垫下方设置多行多列压力传感器。优化的，还包括报警系统，所述报警系统与主机连接。本专利技术的优点在于：(1)本专利技术中，人体在塑料垫上行走，塑料垫和凸台可防止人体摔伤，由摄像头采集人体运动图像，由袖套内惯性测量单元采集人体运动数据，并分别传送至主机，通过主机内程序根据人体运动图像结合人体运动数据在显示器上模拟出相关动作画面。本专利技术具有较高的精度和真实度，能够快速识别出人体的摔倒行为并报警。(2)本专利技术中，主机对视频图像的处理方法是帧间差分法，当该场景中的光照条件比较稳定时，图像序列中的背景部分(未变化区域)的差值Dt对应值为零。但是，实际场景中存在噪声，非运动目标的区域之间的差值也可能不为零，这就会影响运动目标的检测结果。所以，需要对差分后的结果进行阈值化处理。我们可以通过对检测结果进行阈值化处理，得到只有运动目标的二值化图像，有效地抑制噪声的干扰，该方法的优点是运算量较小，容易实现，背景不随时间积累，更新速度较快。附图说明图1为本专利技术结构示意图。图2为本专利技术图像采集盒原理框图。图3为本专利技术袖套内部结构原理框图。图4为本专利技术帧间差分法原理图。具体实施方式如图1-4所示。一种基于视频监控的人体摔倒识别与预警系统，包括有主机1、接入主机1的显示器2，显示器2前方设置铺设有供人体行走的塑料垫3，塑料垫3的周围设有塑料材质的凸台4，凸台4上还包覆有一层棉布。塑料垫下方设置多行多列压力传感器。显示器2顶部设置有图像采集盒5，图像采集盒5内置有彼此双向通讯连接的FPGA、DSP，图像采集盒5侧壁上设置有一对分别对准塑料垫3上的人体的摄像头6，两摄像头6分别通过信号线接入FPGA，DSP分别通过12C/SPI总线与两摄像头6连接，DSP还通过USB总线与主机1通讯连接，还包括佩戴在人体四肢的袖套7，袖套7有中心处理单元，以及分别接入中心处理单元的惯性测量单元、无线模块，袖套7内的中心处理单元通过连接的无线模块与主机1通讯连接，主机外接有报警系统8。惯性测量单元包括三维加速度传感器、三轴陀螺仪、三轴磁传感器。所述惯性测量单元为多组，惯性测量单元分别设置在上肢胳膊处、手臂处，大腿处和小腿处。所述主机对视频图像的处理方法是帧间差分法，帧间差分法是利用视频图像序列中当前两帧或当前帧与其前面某一帧之间的差分来提取出图像中的运动区域，其中，第t帧图像为It(x，y),第t-1帧图像为It-1(x，y)，则第t帧图像和第t-1帧图像的差分为Dt，Dt＝It(x,y)-It-1(x,y)；然后对差分后的数据进行阈值化处理，得到只有运动目标的二值化图像，从而得到检测结果Rt(x,y)，式中T为二值化图像的阈值，运动目标区域对应的像素灰度值为255，背景区域对应的像素灰度值为0。主机对视频图像的处理方法是帧间差分法，当该场景中的光照条件比较稳定时，图像序列中的背景部分(未变化区域)的差值Dt对应值为零。但是，实际场景中存在噪声，非运动目标的区域之间的差值也可能不为零，这就会影响运动目标的检测结果。所以，需要对差分后的结果进行阈值化处理。我们可以通过对检测结果进行阈值化处理，得到只有运动目标的二值化图像，有效地抑制噪声的干扰，该方法的优点是运算量较小，容易实现，背景不随时间积累，更新速度较快。以上仅为本专利技术创造的较佳实施例而已，并不用以限制本专利技术创造，凡在本专利技术创造的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本专利技术创造的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于视频监控的人体摔倒识别与预警系统，包括有主机、接入主机的显示器，其特征在于，显示器前方设置铺设有供人体行走的塑料垫，显示器顶部设置有图像采集盒，图像采集盒内置有彼此双向通讯连接的FPGA、DSP，图像采集盒侧壁上设置有一对分别对准塑料垫上人体的摄像头，两摄像头分别通过信号线接入FPGA、DSP分别通过12C/SPI总线与两摄像头连接，DSP还通过USB总线与主机通讯连接，还包括佩戴在人体四肢的袖套，袖套内置有中心处理单元，以及分别接入中心处理单元的惯性测量单元、无线模块，袖套内的中心处理单元通过连接的无线模块与主机通讯连接；所述主机对视频图像的处理方法是帧间差分法，所述帧间差分法是利用视频图像序列中当前两帧或当前帧与其前面某一帧之间的差分来提取出图像中的运动区域，其中，第t帧图像为I

【技术特征摘要】
1.一种基于视频监控的人体摔倒识别与预警系统，包括有主机、接入主机的显示器，其特征在于，显示器前方设置铺设有供人体行走的塑料垫，显示器顶部设置有图像采集盒，图像采集盒内置有彼此双向通讯连接的FPGA、DSP，图像采集盒侧壁上设置有一对分别对准塑料垫上人体的摄像头，两摄像头分别通过信号线接入FPGA、DSP分别通过12C/SPI总线与两摄像头连接，DSP还通过USB总线与主机通讯连接，还包括佩戴在人体四肢的袖套，袖套内置有中心处理单元，以及分别接入中心处理单元的惯性测量单元、无线模块，袖套内的中心处理单元通过连接的无线模块与主机通讯连接；所述主机对视频图像的处理方法是帧间差分法，所述帧间差分法是利用视频图像序列中当前两帧或当前帧与其前面某一帧之间的差分来提取出图像中的运动区域，其中，第t帧图像为It(x，y),第t-1帧图像为It-1(x，y)，则第t帧图像和第t-1帧图像的差分为Dt，Dt＝It(x,y)-It-1(x,y)；然后对差分后的数据进行阈值化处理，得到只有运动目标的二值化图像，从而得到检测结果...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈拥权，季乐，鲁加旺，侯曼曼，
申请(专利权)人：合肥寰景信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34