基于影像处理的老年跌倒侦测方法技术

基于影像处理的老年跌倒侦测方法，属于影像数据处理技术领域，包括以下步骤：步骤S1，物件侦测；步骤S2，人员追踪;步骤S3，人员定位：根据该人员与座椅或座凳的距离，判断人员状态；步骤S4，姿态辨识。本发明专利技术通过追踪人员，根据人员与座椅的关系定位人员，并通过人员状态的改变和其位置辨识人员的姿态，最终确认人员是否有发生跌倒意外。与现有的图像处理方法不同，本方案重点关注于坐下和起身的跌倒，因为该两种跌倒的比例高于行走时跌倒的比例。种跌倒的比例高于行走时跌倒的比例。种跌倒的比例高于行走时跌倒的比例。

【技术实现步骤摘要】
基于影像处理的老年跌倒侦测方法


[0001]本专利技术属于影像数据处理
，具体涉及为基于影像处理的老年跌倒侦测方法。

技术介绍

[0002]人体步态研究成为现今重要的客体，步态信息研究可以给人类生活带来许多益处和方便，特别是将步态信息应用于侦测跌倒。传统侦测跌倒，多半是基于在照护者身上配戴一个跌倒侦测装置。长久配戴装置，对于照护者而言，非常不友好，照护者的佩戴意愿低。
[0003]目前，已有许多研究基于影像的跌倒侦测方法。例如，公开号为CN105718886A的中国专利技术专利，公开了一种活动人员安全异常的跌倒检测方法，其通过背景建模、前景侦测的方式，对运动的物体进行判断，且据活动人员的纵横比判断当前任务是直立还是跌倒状态。这种方法，有些不切实际，因为活动的人员可能会因为坐在座椅上而改变纵横比，从而导致被判定为跌倒状态。
[0004]因此，有必要研究活动人员与座椅之间的相对关系，从而区分坐在座椅的状态以及跌倒状态。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服上述现有技术之不足，提供基于影像处理的老年跌倒侦测方法。
[0006]基于影像处理的老年跌倒侦测方法，包括以下步骤：步骤S1，物件侦测：使用目标检测算法侦测人员、座椅和座凳，并使用Camshift方法进行人员追踪；步骤S2，人员追踪：如果侦测出的物件为人员时，使用Camshift方法以确认该人员是否仍然出现在下一张帧中；步骤S3，人员定位：根据该人员与座椅或座凳的距离，判断人员状态；步骤S4，姿态辨识：人员状态为座椅或座凳旁边时，进行姿态辨识，得该人员状态为座椅或座凳旁边的边界框；如果人员的边界框的高度P.H小于或等于7.5/8的当前人员在人员状态为靠近椅子的边界框的高度P.H
B
，则判定该人员状态为动作进行中；否则判定该人员状态仍为座椅或座凳旁边；在上一张帧中，人员状态为动作进行中、坐着或者危险，如果人员边界框的顶部低于座椅或座凳的边界框的顶部，则判定该人员状态为危险，执行跌倒侦测；否则继续侦测；继续侦测时，当座椅或座凳的边界框的中心C.C位于人员边界框内部，且人员边界框的中心位P.C于座椅或座凳的边界框内部，且人员边界框的中心和座椅或座凳的边界框中心的垂直距离D.C
y
小于或等于1/2的座椅或座凳的边界框高度C.H，且人员边界框的高度P.H小于等于7/8的当前人员状态为座椅或座凳旁边的边界框的高度P.H
B
，则判定该人员状
态为坐着；否则，判定该人员状态为动作进行中，并继续侦测；人员状态为危险，或者无法侦测到该人员时，执行跌倒侦测。
[0007]进一步，步骤S1中，从影像中获取出的当下帧命名为F，然后加载目标检测算法的模型参数，使用目标检测器进行物件侦测，取得所有侦测出的物件边界框O
i
；如果侦测出的物件为座椅或座凳，则将座椅或座凳的物件边界框命名为C
i
，其中，对于座凳，为了将其与座椅等同应用，将其边界框的高度设定为原先的两倍；如果侦测出的物件为人员时，则将人员的边界框命名为P
i
。
[0008]进一步，步骤S2中，将上一个帧F
′
从RGB转换为HSV色彩空间，然后获取HSV中的直方图，取得影像H；从影像H获取上一帧的人员1.5秒前的边界框中的色调直方图P
i，fid
‑
1H
；然后使用计算机视觉库OpenCV中的BackProject函式取得每个色调直方图P
i，fid
‑
1H
在影像H中的反向投影以获取影像中的相似特征。
[0009]进一步，步骤S2中，将反向投影转换为二值化的背景投影影像B
i
；然后，使用上一帧第i个人员1.5秒前的边界框P
i，fid
‑1和背景投影影像B
i
作为输入，使用Camshift方法，持续地在每张帧中进行均值偏移；如果人员追踪视窗的中心，有在1.5秒前的人员边界框P
i，fid
中，则表示人员追踪成功；否则，执行跌倒侦测。
[0010]进一步，步骤S3中，对于每一个在影像中被侦测出来的人员边界框，寻找与其直线距离最短的座椅或座凳的物件边界框，从而找到距离该人员最近的座椅或座凳；当人员边界框和座椅或座凳的X轴距离D
x
小于或等于2的人员边界框宽度P.W，且人员边界框和座椅或座凳的Y轴距离D
y
小于或等于1/2的座椅或座凳的高度C.H时，则判定该人员状态为靠近椅子，否则判定该人员状态为远离椅子；对于人员状态为远离椅子的人员，则对其执行站立状态的跌倒侦测；如果此时该人员无法被定位，则仍执行跌倒侦测；对于人员状态为靠近椅子的人员，对其继续定位，当人员边界框和座椅或座凳的X轴距离D
x
小于1/2的人员边界框P
i
宽度P.W，则判定该人员状态为座椅或座凳旁边；否则，判定该人员状态为仍为靠近椅子；基于影像处理的老年跌倒侦测方法，还包括步骤S5，跌倒侦测：如果在上一张帧中，人员状态为站立，则表示着人员是在行走时发生跌倒；当人员边界框的高度P.H，小于等于5.5/8的当前人员状态为站立的边界框的高度P.H
S
，则判定该人员状态为跌倒；如果人员无法侦测且最后侦测到的人员状态为站立，则提取该人员最后的边界框的高度P.H
P
；如果人员最后的边界框的高度P.H
P
小于或等于6.75/8的当前人员状态为站立的边界框的高度P.H
S
，则判定该人员状态为跌倒。
[0011]进一步，步骤S5中，如果在上一张帧中，人员状态为危险，则表示人员是在坐下时或从座椅起身时发生跌倒意外；进行姿态辨识预处理，取得该人员状态为座椅或座凳旁边的边界框；当前人员边界框的高度P.H，小于等于5.5/8的当前人员状态为座椅或座凳旁边的边界框的高度P.H
B
，则判定该人员状态为跌倒；如果人员无法侦测且最后侦测到的人员状态为为动作进行中、坐着或者危险，则
提取该人员最后的边界框的高度P.H
P
；如果人员最后的边界框的高度P.H
P
小于或等于6.75/8的当前人员状态为座椅或座凳旁边的边界框的高度P.H
B
，则判定该人员状态为跌倒；如果人员状态持续保持跌倒超过三秒，则发出警报。
[0012]本专利技术涉及到应用摄像头监控的基于影像处理的老年跌倒侦测方法，用于养老院、家庭、医院、学校、托儿所等室内看护场所，通过图像处理跌倒检测算法，识别室内活动人员的一些安全异常情况下的警报，及时给于看护人员当前被看护人员的安全提醒和报警。
[0013]本专利技术提高了预警精度、节省了系统的资源消耗、提高了程序运行速度，实现了快速准确识别活动人员的跌倒情况，能够快速响应、精准定位，并能回放人员跌倒的前后过程。给看护人员了解跌倒前后过程保留依据。
[0014]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于影像处理的老年跌倒侦测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1，物件侦测：使用目标检测算法侦测人员、座椅和座凳，并使用Camshift方法进行人员追踪；步骤S2，人员追踪：如果侦测出的物件为人员时，使用Camshift方法以确认该人员是否仍然出现在下一张帧中；步骤S3，人员定位：根据该人员与座椅或座凳的距离，判断人员状态；步骤S4，姿态辨识：人员状态为座椅或座凳旁边时，进行姿态辨识，得该人员状态为座椅或座凳旁边的边界框；如果人员的边界框的高度P.H小于或等于7.5/8的当前人员在人员状态为靠近椅子的边界框的高度P.H
B
，则判定该人员状态为动作进行中；否则判定该人员状态仍为座椅或座凳旁边；在上一张帧中，人员状态为动作进行中、坐着或者危险，如果人员边界框的顶部低于座椅或座凳的边界框的顶部，则判定该人员状态为危险，执行跌倒侦测；否则继续侦测；继续侦测时，当座椅或座凳的边界框的中心C.C位于人员边界框内部，且人员边界框的中心位P.C于座椅或座凳的边界框内部，且人员边界框的中心和座椅或座凳的边界框中心的垂直距离D.C
y
小于或等于1/2的座椅或座凳的边界框高度C.H，且人员边界框的高度P.H小于等于7/8的当前人员状态为座椅或座凳旁边的边界框的高度P.H
B
，则判定该人员状态为坐着；否则，判定该人员状态为动作进行中，并继续侦测；人员状态为危险，或者无法侦测到该人员时，执行跌倒侦测。2.根据权利要求1所述的基于影像处理的老年跌倒侦测方法，其特征在于，步骤S1中，从影像中获取出的当下帧命名为F，然后加载目标检测算法的模型参数，使用目标检测器进行物件侦测，取得所有侦测出的物件边界框O
i
；如果侦测出的物件为座椅或座凳，则将座椅或座凳的物件边界框命名为C
i
，其中，对于座凳，为了将其与座椅等同应用，将其边界框的高度设定为原先的两倍；如果侦测出的物件为人员时，则将人员的边界框命名为P
i
。3.根据权利要求2所述的基于影像处理的老年跌倒侦测方法，其特征在于，步骤S2中，将上一个帧F
′
从RGB转换为HSV色彩空间，然后获取HSV中的直方图，取得影像H；从影像H获取上一帧的人员1.5秒前的边界框中的色调直方图P
i，fid
‑
1H
；然后使用计算机视觉库OpenCV中的BackProject函式取得每个色调直方图P
i，fid
‑
1H
在影像H中的反向投影以获取影像中的相似特征。4.根据权利要求3所述的基于影像处理的老年跌倒侦测方法，其特征在于，步骤S2中，将反向投影转换为二值化的背景投影影像B
i
；然后，使用上一帧第i个人员1.5秒前的边界框P...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜干成，应霖伟，张锣成，林志领，王东华，
申请(专利权)人：杭州乐湾科技有限公司，
类型：发明
国别省市：