[发明专利]一种基于探测信号的3D成像与人体识别方法

摘要

本发明公开了一种基于探测信号的3D成像与人体识别方法，是基于无线探测网络中采集到的探测信号强度值进行3D成像与人体识别，首先通过记录信号接收器检测到的信号强度值，将数据上传到上位机进行反投影，然后进行规范化标准操作，将得到随时间变化的剖面图合并起来输出3D成像图，最后将成像图与数据库存储的图像进行比照，得到识别结果。总之，相比现有技术，本发明方法简单、新颖，能很好地得到3D成像结果并有效识别目标。

主权项

1.一种基于探测信号的3D成像与人体识别方法，其特征在于：首先，通过记录信号接收器检测到的信号强度值，将数据上传到上位机进行3D成像，并将成像图与数据库存储的图像进行比照，最后输出成像以及识别结果；其具体包括以下步骤：1)在兴趣区域部署信号发生器与信号接收器，每一个信号接收器均能接收到至少一个信号发生器产生的信号，采集并存储每个信号发生器标识ID和对应的信号强度值读数；其中，在兴趣区域部署信号发生器与信号接收器需要满足预定条件：在兴趣区域范围内，存在信号发生器生成的信号穿过被成像目标；2)将数据传送到上位机进行预处理，包括清洗、过滤；3)兴趣区域里没有兴趣目标，即在空场景离线条件下，采集并保存传感器的数据，作为区域信号强度的基准值y₀；4)兴趣区域存在兴趣目标，即在线条件下，采集并保存t时刻信号接收器数据，作为区域信号强度的实时测量值即在线条件下的信号强度观测值；5)向量化处理信号传输网络中的信号强度值，得到相应的观测值，然后采用信号强度在空场景离线条件以及存在目标的在线条件下的变差值作为观测值y；具体地，式中，为在线条件下的信号强度观测值，y₀为基准值，维度均为R^N×1，N为门竖直平面上的从信号发生器到信号接收器形成的信号链路总数；6)将兴趣区域分为满足预定条件大小的像素块，根据信号发生器与信号接收器的个数，计算出穿过第x_i像素块的直射信号个数，记为cnt(x_i)，x_i∈x,i∈[1,2,3,4...]，x为所有像素块构成的衰减成像图；其中，所述预定条件大小为使获得成像效果最好的像素块大小；7)将当前t时刻检测到的信号强度值与基准数据进行比较，得到信号强度变化量y；8)利用信号的传播特性得出的椭圆模型设计测量矩阵，构建出成像的数学模型y＝φx+n，得到在t时刻第x_i像素块的阴影衰减值；其中，y为步骤7)变差法得到的当前时刻信号强度的变化量，φ为根据椭圆模型设计的测量矩阵，n为测量噪声；由椭圆模型设计得到的测量矩阵，其具体地表示及含义为：φ的每个列向量表示特定某像素对所有链路的权重因子，T为对向量求转置，N为门禁竖直平面上的从信号发生器到信号接收器形成的信号链路总数；9)将得到的阴影衰减值进行规范化标准操作，所述规范化标准操作是指为减小因步骤6)中每个像素块的cnt(x_i)不一致给衰减值带来的影响，设定第一阈值，进行均值处理，其中具体阴影衰落密度估计为：式中，p′(x_i,t)为计算得到的阴影衰减值，α为设定的第一阈值；10)设定第二阈值去除伪影，以提高成像质量，其具体表达式为：式中，β为设定的第二阈值，阴影衰落密度不大于β时，认为该处为伪影，将其密度置0，从而提高成像质量；11)利用不同t时刻的数据得到随时间变化的剖面图，将所有剖面图合并起来就能够获得运动目标的3D影像，即为：式中，分别为在时刻t₁,t₂,…t_M时的阴影衰落密度；12)建立3D影像数据库，将当前3D影像与数据库中的影像比对以识别目标身份，计算模块将3D影像数据传送到控制模块，并由控制模块决定是否触发警报模块以及确定警报级别；其中，所述计算模块完成信号存储、计算、成像任务；所述控制模块完成配置、判断、定时任务；所述警报模块完成提醒、警告、紧急、报警任务；所述影像比对方式为提取当前3D影像的形状特征与运动边缘直方图特征，形成该运动3D影像的最终表达方式，并与数据库作比较，最高相似度低于阈值，则认为能触发警报模块。