[发明专利]基于两台深度相机的人体跌倒检测装置和方法

权利要求书

1.一种基于两台深度相机的人体跌倒检测方法，其特征在于：包括如下步骤：

第一深度相机采集图像进行目标身份验证；

第一深度相机采集图像对已登记身份用户进行目标追踪，并对被追踪目标提取特征判断是否跌倒；

当第一深度相机追踪目标失败进而无法判断目标是否跌倒时，第二深度相机利用直线导轨移动到第一深度相机追踪失败的目标的上方的巡航点处，确认目标是否跌倒；

通过身份验证检测到已登记人员后，第一深度相机开始对已登记人员对应的前景区域进行目标追踪，所述目标追踪的步骤如下：

步骤1：使用检测到的已登记人员对应的前景区域的外接矩形作为初始搜索窗口，计算目标的深度直方图，将此深度直方图作为深度直方图模板；

步骤2：利用目标的深度直方图模板计算反向投影图中每个像素点的概率；

D＝||(x_center,y_center)-(x,y)||₂

式中，R代表搜索窗口；f_R(x,y)代表搜索窗口(x,y)坐标处的深度值；M，N分别代表搜索窗口的长、宽；n代表某一深度值，H(n)代表深度值在深度直方图模板中的归一化比值；(x_center,y_center)代表搜索窗口中心，D代表窗口(x,y)坐标处到搜索窗口中心的距离；c₂代表距离衰减半径，c₁代表衰减半径处的衰减幅度；I(x,y)为反向投影图中每个坐标点的概率，δ(·)代表冲激函数；

步骤3：计算搜索窗口的零阶矩M₀₀，x坐标的一阶矩M₁₀，y坐标的一阶矩M₀₁分别如下：

步骤4：计算搜索窗口的质心(x_c,y_c)：

步骤5：将搜索窗口质心移动到新的质心(x_c,y_c)处，如果移动距离大于预设的固定阈值，则重新计算调整后的搜索窗口质心，直到窗口中心与质心间的移动距离小于预设的固定阈值，或者循环运算的次数达到最大次数，认为收敛条件满足，获取下一帧图像进行新的搜索，用得到的搜索窗口的中心和大小来初始化当前帧的搜索窗口，重新计算当前搜索窗口深度直方图后转到步骤2。

2.根据权利要求1所述的基于两台深度相机的人体跌倒检测方法，其特征在于：第一深度相机对追踪目标提取特征进行跌倒检测的步骤如下：

对于被追踪目标计算其高度状态特征，具体计算公式如下：

式中，H_state代表高度状态特征；H_max、H_cent代表追踪目标的最大高度和质心高度；k_max为已登记用户的平均高度，k_cent为已登记用户的平均高度的一半；当高度状态特征H_state在一段时间内与1的差值，小于设定的阈值，第一深度相机判断目标跌倒。

3.根据权利要求1所述的基于两台深度相机的人体跌倒检测方法，其特征在于：当第一深度相机目标追踪失败时，将第二深度相机移动到被遮挡目标上方巡航点处确认目标是否跌倒；第二深度相机移动到被遮挡目标上方的第N号巡航点，N的计算公式如下：

D＝|L-Z_cent|

N＝D/d

式中，Z_cent为目标的质心在第一深度相机中的Z轴坐标，L为房间长度，D为目标质心到第二深度相机的距离在地面上的投影距离，d为巡航点间的距离间隔，N为巡航点的编号。