本發(fā)明涉及人體行為分析預(yù)警領(lǐng)域，具體為一種基于視頻監(jiān)控的人體摔倒識別與預(yù)警系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

基于視頻的動作識別設(shè)備由主機(jī)、顯示器、動作識別模塊等構(gòu)成，可通過動作識別設(shè)備中的攝像頭采集人體的運動圖像，并通過集成的圖像算法芯片，對運動圖像進(jìn)行解析，形成人體運動的三維動態(tài)坐標(biāo)，經(jīng)主機(jī)的圖像合成與仿真，最后在顯示器中顯示相應(yīng)的動作。因此基于視頻的動作識別技術(shù)可作為人體摔倒識別系統(tǒng)?，F(xiàn)有技術(shù)中尚沒有成熟的基于視頻監(jiān)控的人體摔倒識別與報警系統(tǒng)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的所要解決的技術(shù)問題在于怎樣基于視頻來進(jìn)行人體摔倒識別和報警。本發(fā)明采用以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題的：

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:

一種基于視頻監(jiān)控的人體摔倒識別與預(yù)警系統(tǒng)，包括有主機(jī)、接入主機(jī)的顯示器，其特征在于，顯示器前方設(shè)置鋪設(shè)有供人體行走的塑料墊，顯示器頂部設(shè)置有圖像采集盒，圖像采集盒內(nèi)置有彼此雙向通訊連接的FPGA、DSP，圖像采集盒側(cè)壁上設(shè)置有一對分別對準(zhǔn)塑料墊上人體的攝像頭，兩攝像頭分別通過信號線接入FPGA、DSP分別通過12C/SPI總線與兩攝像頭連接，DSP還通過USB總線與主機(jī)通訊連接，還包括佩戴在人體四肢的袖套，袖套內(nèi)置有中心處理單元，以及分別接入中心處理單元的慣性測量單元、無線模塊，袖套內(nèi)的中心處理單元通過連接的無線模塊與主機(jī)通訊連接；

所述主機(jī)對視頻圖像的處理方法是幀間差分法，所述幀間差分法是利用視頻圖像序列中當(dāng)前兩幀或當(dāng)前幀與其前面某一幀之間的差分來提取出圖像中的運動區(qū)域，其中，

第t幀圖像為I_t(x，y),第t-1幀圖像為I_t-1(x，y)，則第t幀圖像和第t-1幀圖像的差分為D_t，D_t＝I_t(x,y)-I_t-1(x,y)；

然后對差分后的數(shù)據(jù)進(jìn)行閾值化處理，得到只有運動目標(biāo)的二值化圖像，從而得到檢測結(jié)果R_t(x,y)，

式中T為二值化圖像的閾值，運動目標(biāo)區(qū)域?qū)?yīng)的像素灰度值為255，背景區(qū)域?qū)?yīng)的像素灰度值為0。

優(yōu)化的，所述慣性測量單元包括三維加速度傳感器、三軸陀螺儀、三軸磁傳感器。

優(yōu)化的，所述慣性測量單元為多組，所述慣性測量單元分別設(shè)置在上肢胳膊處、手臂處，大腿處和小腿處。

優(yōu)化的，所述塑料墊的周圍設(shè)有塑料材質(zhì)的凸臺，凸臺上還包覆有一層棉布。

優(yōu)化的，所述塑料墊下方設(shè)置多行多列壓力傳感器。

優(yōu)化的，還包括報警系統(tǒng)，所述報警系統(tǒng)與主機(jī)連接。

本發(fā)明的優(yōu)點在于：

(1)本發(fā)明中，人體在塑料墊上行走，塑料墊和凸臺可防止人體摔傷，由攝像頭采集人體運動圖像，由袖套內(nèi)慣性測量單元采集人體運動數(shù)據(jù)，并分別傳送至主機(jī)，通過主機(jī)內(nèi)程序根據(jù)人體運動圖像結(jié)合人體運動數(shù)據(jù)在顯示器上模擬出相關(guān)動作畫面。本發(fā)明具有較高的精度和真實度，能夠快速識別出人體的摔倒行為并報警。

(2)本發(fā)明中，主機(jī)對視頻圖像的處理方法是幀間差分法，當(dāng)該場景中的光照條件比較穩(wěn)定時，圖像序列中的背景部分(未變化區(qū)域)的差值D_t對應(yīng)值為零。但是，實際場景中存在噪聲，非運動目標(biāo)的區(qū)域之間的差值也可能不為零，這就會影響運動目標(biāo)的檢測結(jié)果。所以，需要對差分后的結(jié)果進(jìn)行閾值化處理。我們可以通過對檢測結(jié)果進(jìn)行閾值化處理，得到只有運動目標(biāo)的二值化圖像，有效地抑制噪聲的干擾，該方法的優(yōu)點是運算量較小，容易實現(xiàn)，背景不隨時間積累，更新速度較快。

附圖說明

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明圖像采集盒原理框圖。

圖3為本發(fā)明袖套內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理框圖。

圖4為本發(fā)明幀間差分法原理圖。

具體實施方式

如圖1-4所示。一種基于視頻監(jiān)控的人體摔倒識別與預(yù)警系統(tǒng)，包括有主機(jī)1、接入主機(jī)1的顯示器2，顯示器2前方設(shè)置鋪設(shè)有供人體行走的塑料墊3，塑料墊3的周圍設(shè)有塑料材質(zhì)的凸臺4，凸臺4上還包覆有一層棉布。塑料墊下方設(shè)置多行多列壓力傳感器。顯示器2頂部設(shè)置有圖像采集盒5，圖像采集盒5內(nèi)置有彼此雙向通訊連接的FPGA、DSP，圖像采集盒5側(cè)壁上設(shè)置有一對分別對準(zhǔn)塑料墊3上的人體的攝像頭6，兩攝像頭6分別通過信號線接入FPGA，DSP分別通過12C/SPI總線與兩攝像頭6連接，DSP還通過USB總線與主機(jī)1通訊連接，還包括佩戴在人體四肢的袖套7，袖套7有中心處理單元，以及分別接入中心處理單元的慣性測量單元、無線模塊，袖套7內(nèi)的中心處理單元通過連接的無線模塊與主機(jī)1通訊連接，主機(jī)外接有報警系統(tǒng)8。慣性測量單元包括三維加速度傳感器、三軸陀螺儀、三軸磁傳感器。所述慣性測量單元為多組，慣性測量單元分別設(shè)置在上肢胳膊處、手臂處，大腿處和小腿處。

所述主機(jī)對視頻圖像的處理方法是幀間差分法，幀間差分法是利用視頻圖像序列中當(dāng)前兩幀或當(dāng)前幀與其前面某一幀之間的差分來提取出圖像中的運動區(qū)域，其中，

第t幀圖像為I_t(x，y),第t-1幀圖像為I_t-1(x，y)，則第t幀圖像和第t-1幀圖像的差分為D_t，D_t＝I_t(x,y)-I_t-1(x,y)；

然后對差分后的數(shù)據(jù)進(jìn)行閾值化處理，得到只有運動目標(biāo)的二值化圖像，從而得到檢測結(jié)果R_t(x,y)，

式中T為二值化圖像的閾值，運動目標(biāo)區(qū)域?qū)?yīng)的像素灰度值為255，背景區(qū)域?qū)?yīng)的像素灰度值為0。

主機(jī)對視頻圖像的處理方法是幀間差分法，當(dāng)該場景中的光照條件比較穩(wěn)定時，圖像序列中的背景部分(未變化區(qū)域)的差值D_t對應(yīng)值為零。但是，實際場景中存在噪聲，非運動目標(biāo)的區(qū)域之間的差值也可能不為零，這就會影響運動目標(biāo)的檢測結(jié)果。所以，需要對差分后的結(jié)果進(jìn)行閾值化處理。我們可以通過對檢測結(jié)果進(jìn)行閾值化處理，得到只有運動目標(biāo)的二值化圖像，有效地抑制噪聲的干擾，該方法的優(yōu)點是運算量較小，容易實現(xiàn)，背景不隨時間積累，更新速度較快。

以上僅為本發(fā)明創(chuàng)造的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明創(chuàng)造，凡在本發(fā)明創(chuàng)造的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍之內(nèi)。