专利名称：一种人体姿态的检测方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及数据处理领域，尤其涉及一种人体姿态的检测方法及装置。
背景技术：
如今，电视走进了千家万户，在它给人们带来了温馨与快乐的同时，人们如果不懂得自我保健，有时也会损害我们的健康。譬如，有人总喜欢头枕在或斜躺在沙发上，甚至躺在床上看电视，殊不知这是导致颈椎病的发生的一种原因。又譬如电视机里的画面主要是负离子形成的，而正电离子穿过屏幕，聚集在屏幕周围形成一个电磁场，若近距离看电视， 时间一长会使得人面部皮肤变得粗糙，并同时影响人体的中枢神经系统，使人头痛烦躁，视力下降，还会受到电视产生的低频辐射。目前对电视机方面的研发主要还是侧重与电视内容本身的浏览，如高清晰度电视码流的传输，机顶盒的中相关电视内容的检索等，没有人关注作为受用者的电视观众的观看状态，譬如观赏电视时健康的姿势和距离等。因此现有技术中还没有对人体姿态进行检测的技术。
发明内容
为了解决现有技术中还没有对人体姿态进行检测的技术的问题，本发明提供了一种人体姿态的检测方法及装置。本发明实施例提供的一种人体姿态的检测方法，包括对输入被测者的人体图像进行光照检测，得到的人脸部分灰度的平均值；将检测得到灰度平均值和灰度阈值进行比较，当比较结果符合预定的条件时，进行人脸检测以确定被测者的姿势状态。本发明实施例还提供了一种人体姿态的检测装置，包括参数检测单元，用于对输入被测者的人体图像进行光照检测，得到的人脸部分灰度的平均值；确定单元，用于将检测得到灰度平均值和灰度阈值进行比较，当比较结果符合预定的条件时，进行人脸检测以确定被测者的姿势状态。通过以上技术方案，首先对输入被测者的人体图像进行光照检测，当条件满足时再进行人脸检测，提供了一种对人体姿势的检测方法。
图1为本发明第一实施例的方法流程图；图2为本发明第一实施例的人脸向垂直方向上作投影示意图；图3为本发明第一实施例的被测者双肩以及拟合的抛物线示意图；图4为本发明第二实施例的装置的结构图。
具体实施例方式现结合说明书附图对本发明实施例的技术方案进行详细说明，分为两个部分进行光照检测和人脸检测。基本框架如图1包括如下步骤步骤101，对光照条件进行检测，若检测结果符合健康条件则进行人脸检测。对通过摄像头输入的人体图像进行光照检测，得到人脸部分的各像素点的灰度值，求各像素点的灰度值的平均值，将该平均值和灰度阈值进行比较，其中灰度阈值是事先设定的值，具体实施时，比较理想状态下的光照条件白天和晚上不同，以晚间为例，室内的光照以一只15W的白炽灯的亮度为佳。以白天和晚上的理想状态下的光照条件提取灰度值参数，同时顾及到人脸检测的效果，作为参照的标准。例如，白天时的标准灰度值为198，晚间的标准灰度值为175。实际应用时可以根据室内获得的光照条件和标准灰度值进行比较， 估计出室内的光照条件是否符合观赏电视时健康的需求。例如，各像素点的灰度值的平均值为185，判断当前时间是白天还是晚上，若是白天则和白天的标准灰度值198进行比较， 由于平均值185小于标准灰度值198，不进行人脸检测，发送进行光照调整的调整信息。同样，各像素点的灰度值的平均值为185，判断当前时间是白天还是晚上，若是晚上则和晚上的标准灰度值175进行比较，由于标准灰度值175小于平均值185，确定符合健康条件，进行人脸检测。步骤102，通过瞳孔11定位检测检测人脸与摄像头的距离，确定被测者的姿势状态。由于人脸检测技术的日益成熟，适应多角度变化的AdaBoost检测器可以正确检测出一定光照环境下，左右偏移60度的人脸图像，通过定位出人脸和瞳孔11，并根据检测得到的瞳孔距离和标准情况下的瞳孔距离的比较，可以得到被测者与摄像头的距离。先限定摄像时的图像格式和大小，譬如设定图像大小为640x 480像素，标准情况下被测者在距离摄像头60cm远时，所摄入的图像中人脸中瞳孔水平距离为L ；这样，如果在摄像头前，摄入图像中一个人的两眼瞳孔水平距离为L’，则人离电脑屏幕距离为χ = 60*L，/L cm ；人脸头部姿态估计。对应于人眼定位，通过AdaBoost检测算法对眼睛进行检测， 定位眼睛(矩形区域)中心也就是瞳孔11。步骤103，检测两个瞳孔连线与水平线的角度，确定被测者的姿势状态。由于人脸检测算法已经可以正确检测左右偏60度方位的人脸，定位出瞳孔11后， 确定两个瞳孔的连线是否和电脑屏幕的水平线基本平行，如果基本平行则说明人脸已经对正摄像头，被测者人脸的两个瞳孔在水平方向上不需要调整，若不是基本平行，则表明被测者的人脸没有正对，需要调整。在确定两个瞳孔连线是否在水平线上时，可以在定位出人脸和瞳孔11位置后，先计算两个瞳孔所在的直线和水平线的锐角夹角θ ,若θ小于阈值10度，则说明基本平行， 否则不是基本平行。步骤104，检测人脸瞳孔11、鼻孔12、嘴巴之间的比例关系，确定被测者的姿势状态。确定被测者人脸的两个瞳孔在水平方向上不需要调整后，还需要进一步检测人脸是前倾还是后仰，并给出角度。下面讨论判定前倾和后仰程度的方法。采集后仰、前倾、标准正面三种情况下的人脸图像，同时确定两个瞳孔连线，两个鼻孔连线和嘴所在的矩形中心。得出人脸图像中瞳孔11所在直线和鼻孔12所在直线之间的距离M，两个鼻孔所在直线和嘴所在矩形的中心点的距离N，根据大量的统计可以确定标准正面情况下M/N的比例关系大约是1 1，这样，可以根据统计得到标准正面情况下M/N 的比例关系标准，或者针对具体被测者，在确定其标准正面对着摄像头的情况下得到的M/N 的比例，以此作为该被测者标准正面情况下M/N的比例关系标准。M/N的比例关系标准是一个范围值，作为优选的方案本实施例中的M/N的比值在0. 9-1. 1之间。将检测得到的M/N 与M/N的比例关系标准进行比较，若检测得到的M/N在预定的M/N的比例关系标准范围内， 则确定人脸不需要进行前倾或后仰的调节，否则，确定人脸需要进行前倾或后仰的调节。本实施例确定M和N的方法如下，在对瞳孔11定位之后，确定鼻孔12和嘴所在矩形的中心13，因为瞳孔11的位置确定，将两个瞳孔所在直线的下方区域的人脸向垂直方向上作投影，即把水平方向的各平行线上的像素求和，然后作平均，将得到的平均值画成bin 图，如图2所示，将人脸做垂直方向上的投影，鼻子和嘴，会有2个局部极小值出现，由于瞳孔11的位置已知，因此可以定位鼻孔12和嘴所在矩形的中心13的位置，即得到的平均值最小的2条平行线，将这2条平行线作为两个鼻孔所在直线和嘴所在矩形的中心点所在直线，由此得到M和N。此外亦可以考虑采集大量的嘴和鼻子的图像，用类似于人脸检测，眼睛检测的Adaboost算法，得到嘴和鼻子的检测器，以此确定鼻孔12和嘴所在矩形的中心13 所在的位置。上述步骤中，如确定被测者姿势状态为头部前倾或人脸距离屏幕太近等，进而确定对应的调整指示信息如“头部向后仰”或“远离屏幕”等，都是基于人脸检测，判断被测者的姿势状态。步骤105，检测双肩的位置参数，确定被测者的姿势状态。通过前面的描述可知可以通过人脸检测器对输入图像进行人脸检测，得到人脸的位置参数。同样可以对输入图像进行双肩检测，得到双肩的位置参数，双肩的位置在一个人脸下，约在人脸大小3x1. 5 (宽χ高)倍的矩形范围内，首先通过边缘提取算法对图像进行处理后获得双肩的边缘线21，例如通过带权的Hough变换对图像处理后获得双肩的边缘线，之后对得到的双肩的边缘线用2次抛物线进行拟合。以两个瞳孔的连线中心为坐标原点，确定2D坐标系，抛物线22可描述为f (x) = ax2+bx+c,x为横坐标值，系数a，b，c，被测者双肩图像以及拟合的抛物线如图3所示，本实施例中采用a，b，c作为检测得到的双肩的位置参数。对合乎规范的双肩和不合健康习惯的双肩图像，分别进行采集，通过抛物线拟合， 得到不同的系数参数，这不同的参数组，确定了正确的双肩姿势和不合乎健康的姿势，将参数组作为向量，得到两组数据。具体实施时，基于得到的系数a，b，c用Fisher判别准则或者SVM(支持向量机，Support VectorMachine)训练得到判定函数Φ (a, b，c)，以Φ0值作为双肩姿势的判定阈值，这样对不同条件下的人的双肩，根据Φ (a，b，c)与Otl值的比较可以做出姿势的判定，例如Φ (a，b，c)值若小于Otl值，则确定双肩的姿势需要调整，否则，确定双肩的姿势不需要调整。步骤105是在在前面步骤的基础上，对输入被测者的人体图像进行双肩检测，得到双肩的位置参数，根据得到的双肩位置参数，确定被测者的姿势状态。
对输入被测者的人体图像进行双肩检测，得到双肩的位置参数具体具体实施时， 可以通过边缘提取算法对图像进行处理后获得双肩的边缘线，对双肩的边缘线进行抛物线拟合，得到抛物线f (X)，其中f (X) = ax2+bx+c, χ为横坐标值，a, b，c为系数，采用a，b，c 作为双肩的位置参数，进而将得到的双肩位置参数a，b，c对应的判定函数Φ (a, b，c)值， 通过和阈值Otl的比较确定被测者的姿势状态以及对应的调整指示信息。本发明第二实施例提供了一种人体姿态的检测装置，如图4所示，该装置包括参数检测单元201，用于对输入被测者的人体图像进行光照检测，得到的人脸部分灰度的平均值；确定单元202，用于将检测得到灰度平均值和灰度阈值进行比较，当比较结果符合预定的条件时，进行人脸检测以确定被测者的姿势状态。进一步，参数检测单元201，还用于对输入被测者的人体图像进行人脸检测，得到人脸的位置参数；确定单元202，还用于根据得到的人脸的位置参数确定被测者的姿势状态以及对应的调整指示信息。进一步，参数检测单元201，还用于将检测得到的人脸两个瞳孔的距离和标准情况下的人脸两个瞳孔的距离进行比较，得到人脸与图像获取装置的距离，检测人脸的两个瞳孔所在直线和水平线的锐角夹角；确定单元202，还用于若人脸与图像获取装置的距离在预定的范围内，则确定人脸与图像获取装置之间的距离不需要调整，否则，确定人脸与图像获取装置之间的距离需要调整，若锐角夹角小于阈值，则确定人脸的两个瞳孔在水平方向上不需要调整，否则，确定人脸的两个瞳孔在水平方向上需要调整。进一步，参数检测单元201，还用于当确定人脸的两个瞳孔在水平方向上不需要调整后，检测人脸的两个瞳孔所在直线和人脸的两个鼻孔所在直线之间的距离M，检测人脸的两个鼻孔所在直线和嘴所在矩形的中心点的距离N ；确定单元202，还用于若M/N的比值在预定的范围内，则被测者的姿势状态为标准正面，确定调整指示信息为人脸不需要进行前倾或后仰的调节，否则，确定被测者的姿势状态前倾或后仰，调整指示信息为人脸需要进行前倾或后仰的调节。进一步，参数检测单元201，还用于对人脸的两个瞳孔所在直线的下方区域的各条水平方向的平行线中每一条平行线上的像素分别求和后取平均值，确定其中平均值最小和次小的两条平行线，将上方的一条作为两个鼻孔所在直线，将下方的一条作为嘴所在矩形的中心点所在直线。进一步，参数检测单元201，用于对输入被测者的人体图像进行双肩检测，得到双肩的位置参数；确定单元202，用于根据得到的双肩位置参数，确定被测者的姿势状态。进一步，参数检测单元201，还用于通过边缘提取算法对图像进行处理后获得双肩的边缘线，对双肩的边缘线进行抛物线拟合，得到抛物线f(X)，其中f(X) = ax2+bx+c, χ为横坐标值，a, b，c为系数，采用a，b，c作为双肩的位置参数；确定单元202，还用于将得到的双肩位置参数a，b，c对应的判定函数Φ (a, b，c) 值，与预定义的双肩位置参数a'，b' ,c'对应的判定函数Φ (a'，b' ,c')值进行比较，确定被测者的姿势状态。 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。这样，倘若本发明的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，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
权利要求
1.一种人体姿态的检测方法，其特征在于，包括对输入被测者的人体图像进行光照检测，得到的人脸部分灰度值的平均值； 将检测得到灰度值的平均值和灰度阈值进行比较，当灰度阈值小于平均值时，进行人脸检测以确定被测者的姿势状态。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进行人脸检测以确定被测者的姿势状态具体为对输入被测者的人体图像进行人脸检测，得到人脸的位置参数； 根据得到的人脸的位置参数确定被测者的姿势状态以及对应的调整指示信息。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，对输入被测者的人体图像进行人脸检测，得到人脸的位置参数具体为将检测得到的人脸两个瞳孔的距离和标准情况下的人脸两个瞳孔的距离进行比较，得到人脸与图像获取装置的距离；检测人脸的两个瞳孔所在直线和水平线的锐角夹角；根据得到的人脸的位置参数确定被测者的姿势状态以及对应的调整指示信息具体为若人脸与图像获取装置的距离在预定的范围内，则确定人脸与图像获取装置之间的距离不需要调整，否则，确定人脸与图像获取装置之间的距离需要调整；若锐角夹角小于阈值，则确定人脸的两个瞳孔在水平方向上不需要调整，否则，确定人脸的两个瞳孔在水平方向上需要调整。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，对输入被测者的人体图像进行人脸检测，得到人脸的位置参数具体为当确定人脸的两个瞳孔在水平方向上不需要调整后，检测人脸的两个瞳孔所在直线和人脸的两个鼻孔所在直线之间的距离M，检测人脸的两个鼻孔所在直线和嘴所在矩形的中心点的距离N ；根据得到的人脸的位置参数确定被测者的姿势状态以及对应的调整指示信息具体为若M/N的比值在预定的范围内，则被测者的姿势状态为标准正面，确定调整指示信息为人脸不需要进行前倾或后仰的调节，否则，确定被测者的姿势状态前倾或后仰，调整指示信息为人脸需要进行前倾或后仰的调节。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括对人脸的两个瞳孔所在直线的下方区域的各条水平方向的平行线中每一条平行线上的像素分别求和后取平均值，确定其中平均值最小和次小的两条平行线，将上方的一条作为两个鼻孔所在直线，将下方的一条作为嘴所在矩形的中心点所在直线。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括对输入被测者的人体图像进行双肩检测，得到双肩的位置参数；根据得到的双肩位置参数，确定被测者的姿势状态。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括对输入被测者的人体图像进行双肩检测，得到双肩的位置参数具体为通过边缘提取算法对图像进行处理后获得双肩的边缘线，对双肩的边缘线进行抛物线拟合，得到抛物线f (X)，其中f (X) = ax2+bx+c, χ为横坐标值，a, b，c为系数，采用a，b，c 作为双肩的位置参数；根据得到的双肩位置参数，确定被测者的姿势状态具体为将得到的双肩位置参数a，b，c对应的判定函数Φ (a, b，c)值，与预定义的双肩姿势的判定阈值进行比较，确定被测者的姿势状态。
8.一种人体姿态的检测装置，其特征在于，包括参数检测单元，用于对输入被测者的人体图像进行光照检测，得到的人脸部分灰度的平均值；确定单元，用于将检测得到灰度平均值和灰度阈值进行比较，当比较结果符合预定的条件时，进行人脸检测以确定被测者的姿势状态。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，参数检测单元，还用于对输入被测者的人体图像进行人脸检测，得到人脸的位置参数；确定单元，还用于根据得到的人脸的位置参数确定被测者的姿势状态以及对应的调整指不信息。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，参数检测单元，还用于将检测得到的人脸两个瞳孔的距离和标准情况下的人脸两个瞳孔的距离进行比较，得到人脸与图像获取装置的距离，检测人脸的两个瞳孔所在直线和水平线的锐角夹角；确定单元，还用于若人脸与图像获取装置的距离在预定的范围内，则确定人脸与图像获取装置之间的距离不需要调整，否则，确定人脸与图像获取装置之间的距离需要调整，若锐角夹角小于阈值，则确定人脸的两个瞳孔在水平方向上不需要调整，否则，确定人脸的两个瞳孔在水平方向上需要调整。
11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，参数检测单元，还用于当确定人脸的两个瞳孔在水平方向上不需要调整后，检测人脸的两个瞳孔所在直线和人脸的两个鼻孔所在直线之间的距离M，检测人脸的两个鼻孔所在直线和嘴所在矩形的中心点的距离N ；确定单元，还用于若M/N的比值在预定的范围内，则被测者的姿势状态为标准正面，确定调整指示信息为人脸不需要进行前倾或后仰的调节，否则，确定被测者的姿势状态前倾或后仰，调整指示信息为人脸需要进行前倾或后仰的调节。
12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，参数检测单元，还用于对人脸的两个瞳孔所在直线的下方区域的各条水平方向的平行线中每一条平行线上的像素分别求和后取平均值，确定其中平均值最小和次小的两条平行线，将上方的一条作为两个鼻孔所在直线，将下方的一条作为嘴所在矩形的中心点所在直线。
13.如权利要求8所述的装置，其特征在于，参数检测单元，还用于对输入被测者的人体图像进行双肩检测，得到双肩的位置参数；确定单元，还用于根据得到的双肩位置参数，确定被测者的姿势状态。
14.如权利要求13所述的装置，其特征在于，参数检测单元，还用于通过边缘提取算法对图像进行处理后获得双肩的边缘线，对双肩的边缘线进行抛物线拟合，得到抛物线f(X)， 其中f (χ) = ax2+bx+c, χ为横坐标值，a, b，c为系数，采用a，b，c作为双肩的位置参数；确定单元，还用于将得到的双肩位置参数a，b，c对应的判定函数Φ (a, b，c)值，与预定义的双肩姿势的判定阈值进行比较，确定被测者的姿势状态。
全文摘要
本发明涉及数据处理领域，尤其涉及一种人体姿态的检测方法及装置，解决了现有技术中还没有对人体姿态进行检测的技术的问题，该方法包括对输入被测者的人体图像进行光照检测，得到的人脸部分灰度值的平均值，将检测得到灰度值的平均值和灰度阈值进行比较，当灰度阈值小于平均值时，进行人脸检测以确定被测者的姿势状态，通过本发明的技术方案可以实现对人体姿势的检测。
文档编号G06T7/00GK102298702SQ20101022066
公开日2011年12月28日 申请日期2010年6月28日 优先权日2010年6月28日
发明者崔国勤, 邱嵩 申请人:北京中星微电子有限公司