范围；然后在视野内选 择垂直于地面的参考面，并在参考面上绘制三条水平参考线或三个标记点；接着拍摄包含 参考线（或标记点）的场景图像，最后获取所拍摄图像中参考线（或标记点）所处的像素 y坐标χρ χ2, χ3作为投影参数备用。
[0050] 步骤2,处理视频帧以获取人体特征点坐标。
[0051] 在该步骤中，需要对相机所拍摄的视频进行逐帧处理，或进行实时帧处理，首先需 要检测出帧图像中的人体，本发明中运用行人检测算法来检测是否存在人体，并绘制方框 大致将人体与背景分离已达到消除大部分噪声的目的；然后运用混合高斯背景建模的方法 对场景进行模型建立，当人体进入视野中时会被当做前景分割出来，加上行人检测的方法， 分割过程可以较为精确的将人体轮廓图像与场景分离；最后运用一定的图像处理算法，对 人体轮廓图像进行滤波，并提取人体的最高点和最低点的像素 y坐标t，b作为计算参数备 用。
[0052] 步骤3,手工测量相关参数。
[0053] 在该步骤中，需要手工测量的参数包括相机距离地面高度he和三条水平参考线 (或三个标记点）距离地面的实际高度比，h2, h3。
[0054] 步骤4,计算人体身高。
[0055] 在该步骤中，需要整合前三个步骤中所得到的所有参数，包括投影参数，手工测量 参数以及人体特征点参数；首先，根据投影变换比例关系不变原理，以相机镜头为投影源将 人体中心投影至参考面上，得到人体最高点T的投影点Τ'以及人体最低点B的投影点B'。 参考面上的最高点投影点距离地面的高度hT，由以下公式得到：
[0057] 最低点投影点距离地面的高度hB，也可由此公式形式得到，只需将公式中t和h r 换为b和hB，即可。接着根据相似三角形原理导出人体实际身高与所计算出的h τ，和h B，的 关系：
[0059] 此处的hT^hB，均为有方向量，当人体投影点位于地面以上时，其与地面见得距离 记为正数，反之极为负数，此法恰对应于人体在视野中的不同位置。
[0060] 图5a是本发明实施例一种场景模型的正视图，即人体位于相机与参考面之间，此 时，人体最高点经过中心投影到参考面上的投影点位于地面之上，但最低点的投影点位于 地面之下，此时取最低点投影点与地面的距离为负值。
[0061] 图5b是本发明实施例另一种场景模型的正视图，即人体位于参考面之后，可以看 出，此时人体最高点和最低点在参考面上的投影点均位于地面以上，相似关系略有改变，具 体如下公式所示：
[0064] 其中，TB = H，表示人的身高；CE = h。，表示相机的高度，经手动测量得到；FB' = hB，，FT' =hr以及T'B' =111，-11[5，，此时11[5，为正。然而对于人体身高!1的计算公式却未发 生改变。
[0065] 图6是本发明实施例相机镜头上下转动引起的场景模型变动示意图，考虑到镜头 上下转动会造成参考线的纵向改变，即三条水平参考线在图像中相对距离发生改变，现假 定摄像头光轴与地面夹角为α，场景几何模型正视图如图6所示，三条黑色虚线分别表示 未发生上下转动的摄像头的上下视野，以及平行于地面的光轴延长线，此处将参考面当成 其成像面；三条点划线表示镜头向下转动α角度后的上下视野，以及其光轴延长线，与参 考面相交的点划线表示其成像面。CE表示摄像头的高度，ΤΒ表示人体，Τ'Β'表示人体在非 偏摄像头成像面上的投影高度，Τ"Β"表示人体在有偏摄像头成像面上的投影高度。EF表示 地面，三条黑色点线分别表示三条水平参考线与镜头C点所形成的平面，其正视图为线段， 分别交非转动摄像头成像面于Χρ Χ2, Χ3三点，交有转动摄像头成像面于X /，Χ2'，Χ3'三点。 不难看出，当镜头转动后，三条水平参考线在图像中的相对距离会发生非线性变化，然而这 一非线性变化并不影响人体高度的计算。
[0066] 在无转动情况下，人体最高点Τ点在参考面上投影高度hT"的计算公式为
[0068] 在有转动情况下，人体最高点T点在参考面上投影高度hT"的计算公式为
[0070] 然而由投影变换中的线段比例关系不变性可知
[0072] 所以，上述两种情况（摄像头没有上下转动和有上下转动）下计算出的hT4Ph T" 相等，同理在计算摄像头有偏情况下的hB，也不会改变，因此人体身高Η也不会发生改变。
[0073] 显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精 神和范围，倘若这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明 包含这些改动和变型在内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知 的现有技术。
【主权项】
1. 一种基于视频处理的人体身高测量方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤A:在相机视野范围内设置含有三条水平参考线的参照面，三条参考线距离地面 的距离分别是，相机距离地面高度为匕，拍摄参考线图像并获取参考线在成像平面 中的像素y坐标分别为Χι、χ2、χ3; 步骤B:获取成像平面中人体最高点以及最低点所在的像素y坐标，分别记为t，b; 步骤C:根据步骤A和步骤B的结论，依据投影中比例关系不变原理计算出人体在参考 面上的投影高度hT,和hB,，再利用三角形相似原理计算出实际人体身高H。2. 如权利要求1所述的基于视频处理的人体身高测量方法，其特征在于：运用投影中 比例关系不变原理计算出的人体最高点在参考面上的投影点距离地面hr由以下公式得 到：3. 如权利要求2所述的基于视频处理的人体身高测量方法，其特征在于：运用投影中 比例关系不变原理计算出的人体最低点在参考面上的投影点距离地面hB，由以下公式得 到：4. 如权利要求1所述的基于视频处理的人体身高测量方法，其特征在于：利用相似原 理计算出实际人体身高Η由以下公式得到：5. 如权利要求1所述的基于视频处理的人体身高测量方法，其特征在于：人体最高点 和最低点在参考面上的投影高度hT,和hB,是具有正负方向的量，当该投影点位于地面之上 时为正，当该投影点位于地面之下时为负。6. 如权利要求5所述的基于视频处理的人体身高测量方法，其特征在于：当人体位于 相机与参考面之间时，人体的最高和最低点在参考面上的投影点分别位于地面之上和地面 之下；当人体位于参考面之后时，人体的最高点和最低点在参考面上的投影点均位于地面 之上。7. 如权利要求1所述的基于视频处理的人体身高测量方法，其特征在于：在标定时，参 考面可以是真实存在的参考面，也可以是假想的参考面，但三条水平参考线必须真实存在， 在得到参考线在成像平面中的像素y坐标后撤销参考线。8. 如权利要求1所述的基于视频处理的人体身高测量方法，其特征在于：所述相机为 普通相机或普通摄像机。
【专利摘要】本发明公开了一种基于视频处理的人体身高测量方法，所述方法以单目相机作为实现平台。该方法首先通过对包含参考线的图像进行标定以获得三条参考线的投影参数，然后对包含待测人体的视频进行处理，具体包括1.准确识别出视频帧中的人体，2.运用图像处理算法分割出前景人体，3.提取人体特征点(头顶点与脚底点)像素坐标，最后将投影参数，相机高度，以及特征点像素坐标等数据输入核心投影算法便得到人体身高信息。该方法在硬件上只需要一台普通相机，其他皆由软件实现，简单易行，可信度高，大大提高了身高测量的效率。
【IPC分类】A61B5/107
【公开号】CN105286871
【申请号】CN201510851798
【发明人】王飞, 周晓, 姜沛林, 王迪
【申请人】西安交通大学
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2015年11月27日