[发明专利]一种人体运动速度估计方法

权利要求书

1.一种人体运动速度估计方法，包括以下步骤：

S1,获取视频图像中的人体结构框架，人体结构框架上设定N个关节点；

S2,序列化N个关节点，序列化的数据有[f,j,x,y,θ,v]，其中f表示视频帧，j表示N个关节点的索引值，x表示关节点的横坐标，y表示关节点的纵坐标，θ表示关节点相对图像X轴正方向的顺时针方向角度，v表示关节点的速度大小，初始速度为0；

S3,计算关节点j(j∈[0,N-1])的速度大小v_j和方向θ_j，利用连续帧间权重递增法估计下一帧关节点的运动速度；

S4,计算人体躯干重心位置C(X，Y)，得到当前的人体躯干重心C的运动速度并作为人体整体运动速度，利用连续帧间权重递增法估计下一帧人体整体运动速度即人体躯干重心C的运动速度；

S5,将人体结构框架划分为6个部位，每个部位包含至少一个关节点，分别为首部、右上肢、左上肢、躯干、右下肢和左下肢，每个部位选择一个关节点设定为轴心节点，同时每个部位中的所有节点都为速度节点；

S6,利用提出的关节点-轴心节点速度法线距离权重法，计算每个部位中的各个关节点的速度，将同一部位中的所有关节点速度乘以权重系数后进行累加得到该部位的运动速度；

所述步骤S3具体为：

设关节点j连续两帧的图像为f_j0(x₀,y₀)和f_j1(x₁,y₁)，则该两帧图像之间坐标满足即f_j1(x₁,y₁)＝f_j0(x₀+Δx,y₀+Δy)，其中(x₀,y₀)、(x₁,y₁)为节点j的图像像素坐标，Δx为x₀到x₁的X轴坐标偏移量，Δy为y₀到y₁的Y轴坐标偏移量；

通过傅里叶变换将图像坐标转化为相位坐标，其中(u,v)为对应节点j坐标(x,y)的相位坐标，F_j1(u,v)、F_j0(u,v)分别为f_j1(x₁,y₁)、f_j0(x₀,y₀)对应的相位值，x_j0、y_j0为节点j的连续两帧中的第一帧像素坐标；

F_j1(u,v)＝F_j0(u,v)exp{-n2π(x_j0u+y_j0v)}

根据傅里叶变换的相位相移特性，关节点j连续两帧之间的相位差为

ΔF(u,v)＝F_j0(u,v)-F_j1(u,v)＝2π(x_j0u+y_j0v)，

对ΔF(u,v)进行反傅里叶变换即可求得相邻两帧间的平移位移Δf_j(x,y)，计算速度大小其中Δt为节点j平移位移Δf_j(x,y)所用时间，速度方向

利用连续临近帧权重递增法估计关节点j下一帧的运动速度，计算运动速度加权平均值，该加权平均值即为下一帧关节点j的估计速度大小关节点j的速度方向加权平均值其中n为连续帧数，m∈[1,n]且为整数，v_jm为节点j的临近第m帧的速度，θ_jm为节点j的临近第m帧的运动角度，同时更新序列化数据中所有关节点的速度大小和速度方向；

所述步骤S6具体为：

计算关节点的速度时分别计算得到各个关节点在X轴、Y轴方向的速度权重，其中p为各个部位的轴心节点，q为所有的关节点，w_qx为关节点q X轴方向的速度权重，w_qy为关节点q Y轴方向的速度权重；

将同一部位的X轴、Y轴方向的速度乘以权利系数后分别累加，计算X轴、Y轴方向速度的加权平均值，

其中v_p为轴心节点p的速度，θ_p为轴心节点p的速度角度，v_qx为同一部位节点集合中节点q沿X轴方向的速度，v_qy为同一部位节点集合中节点q沿Y轴方向的速度，θ_q为同一部位节点集合中节点q的速度方向；

则v_x和v_y合成后即为该部位速度，该部位速度的角度为

该部位速度大小为