多模式人体识别方法及装置与流程

本发明涉及人体识别技术领域，更具体地说，涉及一种多模式人体识别方法及装置。

背景技术：

人体检测、识别和跟踪技术是计算机视觉研究的重要领域之一。它在智能监控、虚拟现实、人机交互、辅助临床医疗诊断等领域均具有广阔的应用前景和经济价值。

热释电红外传感器(pyroelectricinfrared，pir)，亦称为热红外传感器，是一种能检测人体发射的红外线的新型高灵敏度红外探测元件。它能以非接触形式检测出人体辐射的红外线能量的变化，并将其转换成电压信号输出。将输出的电压信号加以放大，便可驱动各种控制电路。由于其低成本、低功耗及环境适应性强等特点，利用热释电红外传感器进行人体识别得到越来越广泛的应用。

但是，利用热释电红外传感器进行人体识别存在以下缺点：

(1)只对运动的人体有信号输出，对静止的人体没有响应输出；

(2)只对运动频率较低(0.1hz-10hz)的人体产生信号输出，对运动频率超过10hz的人体活动无响应输出。

为解决上述问题，人们尝试用热电堆红外传感器(thermopilesensor，tps)代替热释电红外传感器进行人体识别，但也存在以下缺点：

(1)检测目标温度和本真温度的差异，无法区分人体和热源；

(2)多热源环境对人体识别误报大。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述人体识别误报大的缺陷，提供一种多模式人体识别方法及装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种多模式人体识别方法，包括：

s1：获取n个第一传感器的第一状态信息，判断探测区域内是否存在动态人体；

s2：获取n个第二传感器的第二状态信息，并根据第二状态信息得到静态判断数据；

s3：获取n个环境传感器的环境状态信息，判断探测区域的当前环境状态；

s4：根据当前环境状态，结合静态判断数据，判断探测区域内是否存在静态人体。

优选地，步骤s1包括：

s11：获取n个第一传感器的第一传感器电压值；

s12：判断n个第一传感器电压值是否大于第一预设阈值；

若n个第一传感器电压值中任意一个电压值大于第一预设阈值，则判定探测区域内存在动态人体，控制第二传感器工作；

否则，则判定探测区域内不存在动态人体，重复步骤s11-s12；

步骤s2包括：

s21：获取n个第二传感器的第二传感器电压值，第二传感器电压值包括第二传感器当前时刻的当前电压值(vi)以及第二传感器下一时刻的下一电压值(vi+1)；

s22：若n为1，将n个第二传感器当前时刻的当前电压值(vi)保存至第一存储单元；将n个第二传感器下一时刻的下一电压值(vi+1)保存至第二存储单元；

若n为2，计算n个第二传感器当前时刻的当前电压值(vi)的平均值并保存至第一存储单元，计算n个第二传感器下一时刻的下一电压值(vi+1)的平均值并保存至第二存储单元；

若n大于2，去掉n个第二传感器当前时刻的当前电压值(vi)中的最高值和最低值后计算平均值并保存至第一存储单元；去掉n个第二传感器下一时刻的下一电压值(vi+1)中的最高值和最低值后计算平均值并保存至第二存储单元；

步骤s3包括：

s31：获取n个环境传感器的环境电压值；

s32：判断n个环境电压值是否小于第二预设阈值；

若n个环境电压值均小于第二预设阈值，则判定探测区域处于第一状态；

若n个环境电压值中任意一个电压值大于或等于第二预设阈值，则判定探测区域处于第二状态；

步骤s4包括：

s41-1：当探测区域处于第一状态时，判断静态判断数据是否满足第一预设条件，从而判断探测区域内是否存在静态人体；

若满足第一预设条件，则判定探测区域内存在静态人体，并将第二存储单元中数据保存至第一存储单元，继续获取n个第二传感器下一时刻的下一电压值(vi+1)并得到静态判断数据后保存至第二存储单元，重复步骤s31-s32；

若不满足第一预设条件，则判定探测区域内不存在静态人体，控制第二传感器停止工作，重复步骤s11-s12；或者，

s41-2：当探测区域处于第二状态时，判断静态判断数据是否满足第二预设条件，从而判断探测区域内是否存在静态人体；

若满足第二预设条件，则判定探测区域内存在静态人体；并将第二存储单元中数据保存至第一存储单元；继续获取n个第二传感器下一时刻的下一电压值(vi+1)并得到静态判断数据后保存至第二存储单元，重复步骤s31-s32；

若不满足第二预设条件，则判定探测区域内不存在静态人体，控制第二传感器停止工作，重复步骤s11-s12。

优选地，设第一存储单元中数据为ni，第二存储单元中数据为ni+1，则，

第一预设条件为：ni+1>ni×80％；

第二预设条件为：ni+1<ni×120％。

优选地，第一传感器为热释电红外传感器；第二传感器为热电堆红外传感器、微波探测仪，或者声控探测仪；环境传感器为热敏电阻。

优选地，n的取值大于或者等于1。

另，本发明还构造一种多模式人体识别装置，包括：

n个第一传感器，用于采集第一状态信息；

n个第二传感器，用于采集第二状态信息；

n个环境传感器，用于采集环境状态信息；

控制处理单元，与第一传感器、第二传感器、环境传感器通信连接，用于获取n个第一传感器的第一状态信息，判断探测区域内是否存在动态人体；获取n个第二传感器的第二状态信息，并根据第二状态信息得到静态判断数据；获取n个环境传感器的环境状态信息，判断探测区域的当前环境状态；根据当前环境状态，结合静态判断数据，判断是否存在静态人体。

优选地，控制处理单元包括：

第一获取模块，与第一传感器通信连接，用于获取n个第一传感器的第一传感器电压值；

第一判断模块，用于判断n个第一传感器电压值是否大于第一预设阈值；

第二获取模块，与第二传感器通信连接，用于获取n个第二传感器的第二传感器电压值，第二传感器电压值包括第二传感器当前时刻的当前电压值(vi)以及第二传感器下一时刻的下一电压值(vi+1)；

第二传感器计算模块，包括计算单元、第一存储单元，以及第二存储单元，用于根据第二传感器当前时刻的当前电压值(vi)以及第二传感器下一时刻的下一电压值(vi+1)得到静态判断数据；

若n为1，将n个第二传感器当前时刻的当前电压值(vi)保存至第一存储单元；将n个第二传感器下一时刻的下一电压值(vi+1)保存至第二存储单元；

若n为2，计算n个第二传感器当前时刻的当前电压值(vi)的平均值并保存至第一存储单元，计算n个第二传感器下一时刻的下一电压值(vi+1)的平均值并保存至第二存储单元；

若n大于2，去掉n个第二传感器当前时刻的当前电压值(vi)中的最高值和最低值后计算平均值并保存至第一存储单元；

去掉n个第二传感器下一时刻的下一电压值(vi+1)中的最高值和最低值后计算平均值并保存至第二存储单元；

环境获取模块，与环境传感器通信连接，用于获取n个环境传感器的环境电压值；

环境判断模块，用于判断n个环境电压值是否小于第二预设阈值，从而判断探测区域处于第一状态或者处于第二状态；

第二判断单元，用于根据第一预设条件判断探测区域内是否存在静态人体或者根据第二预设条件判断探测区域内是否存在静态人体。

优选地，设第一存储单元中数据为ni，第二存储单元中数据为ni+1，则，

第一预设条件为：ni+1>ni×80％；

第二预设条件为：ni+1<ni×120％。

优选地，还包括n个金属块，金属块套在第一传感器及第二传感器外壳上，且金属块高度不超过第一传感器及第二传感器高度。

优选地，第一传感器为热释电红外传感器；第二传感器为热电堆红外传感器、微波探测仪，或者声控探测仪；环境传感器为热敏电阻。

优选地，n的取值大于或者等于1。

实施本发明的多模式人体识别方法及装置，具有以下有益效果：本发明以非接触被动式探测方式实现了指定区域内的人体识别感应，无隐私泄露；通过热释电红外传感器和热电堆红外传感器相结合，可识别静止人体或者运动频率较低的人体，并且在多热源环境下可正确识别人体，识别准确率大大提升。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明多模式人体识别方法的流程示意图；

图2是本发明实施例的多模式人体识别方法第一状态的流程示意图；

图3是本发明实施例的多模式人体识别方法第二状态的流程示意图；

图4是本发明多模式人体识别装置的结构示意图；

图5是本发明实施例的多模式人体识别装置的结构示意图；

图6是本发明实施例的第二传感器计算模块的结构示意图；

图7是本发明实施例的金属块结构示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，本发明多模式人体识别方法包括：

s1：获取n个第一传感器的第一状态信息，判断探测区域内是否存在动态人体。

具体的，可通过热释电红外传感器获取第一状态信息，判断探测区域内是否存在动态人体，若存在，则控制第二传感器工作。动态人体包括有人体进入探测区域或者有人体在探测区域移动。

s2：获取n个第二传感器的第二状态信息，并根据第二状态信息得到静态判断数据。

具体的，可通过热电堆红外传感器、微波探测仪，或者声控探测仪获取第二状态信息，根据第二状态信息进行计算得到静态判断数据。

s3：获取n个环境传感器的环境状态信息，判断探测区域的当前环境状态。

具体的，可通过温度传感器获取环境状态信息，判断探测区域当前环境状态。判断当前环境状态主要用于区分人体和热源。

s4：根据当前环境状态，结合静态判断数据，判断探测区域内是否存在静态人体。

具体的，根据当前环境状态，结合静态判断数据，判断探测区域内是否存在静态人体。静态人体包括静止的人体或者运动频率较低的人体。

优选地，n的取值大于或者等于1。

可以理解地，若探测区域内存在动态人体和/或静态人体，则判断探测区域内存在人体，否则判断探测区域内没有人体或者人体离开。以下通过具体实施例进行说明。

如图2、图3所示，本发明实施例多模式人体识别方法包括：

s11：获取n个第一传感器的第一传感器电压值；

s12：判断n个第一传感器电压值是否大于第一预设阈值；

若n个第一传感器电压值中任意一个电压值大于第一预设阈值，则判定探测区域内存在动态人体，控制第二传感器工作；

否则，则判定探测区域内不存在动态人体，重复步骤s11-s12。

优选地，第一传感器为热释电红外传感器，当有人进入或者有人体移动，以非接触形式检测出人体辐射的红外线能量的变化，并将其转换成电压信号输出，并将输出的电压信号加以放大，控制第二传感器工作。

s21：获取n个第二传感器的第二传感器电压值，第二传感器电压值包括第二传感器当前时刻的当前电压值(vi)以及第二传感器下一时刻的下一电压值(vi+1)；

s22：根据第二传感器电压值得到静态判断数据；

若n为1，将n个第二传感器当前时刻的当前电压值(vi)保存至第一存储单元；将n个第二传感器下一时刻的下一电压值(vi+1)保存至第二存储单元；

若n为2，计算n个第二传感器当前时刻的当前电压值(vi)的平均值并保存至第一存储单元，计算n个第二传感器下一时刻的下一电压值(vi+1)的平均值并保存至第二存储单元；

若n大于2，去掉n个第二传感器当前时刻的当前电压值(vi)中的最高值和最低值后计算平均值并保存至第一存储单元；去掉n个第二传感器下一时刻的下一电压值(vi+1)中的最高值和最低值后计算平均值并保存至第二存储单元。

优选地，n大于2。

优选地，第二传感器为热电堆红外传感器，热电堆红外传感器以非接触形式直接感应热辐射，由于其具有非常低的温度灵敏系数，测量精度高，并且通过计算热电堆红外传感器所感测到的电压值的平均值，进一步提高测量精度。

s31：获取n个环境传感器的环境电压值；

s32：判断n个环境电压值是否小于第二预设阈值；

若n个环境电压值均小于第二预设阈值，则判定探测区域处于第一状态；

若n个环境电压值中任意一个电压值大于或等于第二预设阈值，则判定探测区域处于第二状态。

优选地，环境传感器为高精度热敏电阻，用高精度热敏电阻来测量热电堆红外传感器所处的环境温度，根据第二阈值判断当前环境温度情况，可实现区分探测区域内人体和热源。

s41-1：当探测区域处于第一状态时，判断静态判断数据是否满足第一预设条件，从而判断探测区域内是否存在静态人体；

若满足第一预设条件，则判定探测区域内存在静态人体，并将第二存储单元中数据保存至第一存储单元，继续获取n个第二传感器下一时刻的下一电压值(vi+1)并得到静态判断数据后保存至第二存储单元，重复步骤s31-s32；

若不满足第一预设条件，则判定探测区域内不存在静态人体，控制第二传感器停止工作，重复步骤s11-s12；或者，

s41-2：当探测区域处于第二状态时，判断静态判断数据是否满足第二预设条件，从而判断探测区域内是否存在静态人体；

若满足第二预设条件，则判定探测区域内存在静态人体；并将第二存储单元中数据保存至第一存储单元；继续获取n个第二传感器下一时刻的下一电压值(vi+1)并得到静态判断数据后保存至第二存储单元，重复步骤s31-s32；

若不满足第二预设条件，则判定探测区域内不存在静态人体，控制第二传感器停止工作，重复步骤s11-s12。

优选地，设第一存储单元中数据为ni，第二存储单元中数据为ni+1，则，

第一预设条件为：ni+1>ni×80％；

第二预设条件为：ni+1<ni×120％。

通过两种预设条件进行判断，可提高热电堆判断的准确率。

如图4所示，本发明多模式人体识别装置包括：

n个第一传感器1，用于采集第一状态信息；

n个第二传感器2，用于采集第二状态信息；

n个环境传感器3，用于采集环境状态信息；

控制处理单元4，与第一传感器1、第二传感器2、环境传感器3通信连接，用于获取n个第一传感器1的第一状态信息，判断探测区域内是否存在动态人体；获取n个第二传感器2的第二状态信息，并根据第二状态信息得到静态判断数据；获取n个环境传感器3的环境状态信息，判断探测区域的当前环境状态；根据当前环境状态，结合静态判断数据，判断是否存在静态人体。

具体的，可通过热释电红外传感器获取第一状态信息，判断探测区域内是否存在动态人体，若存在，则控制第二传感器2工作，第二传感器2包括热电堆红外传感器、微波探测仪，或者声控探测仪。动态人体包括有人体进入探测区域或者有人体在探测区域移动。通过第二传感器2获取第二状态信息，根据第二状态信息进行计算得到静态判断数据。通过环境传感器3获取环境状态信息，判断探测区域当前环境状态。判断当前环境状态主要用于区分人体和热源。根据当前环境状态，结合静态判断数据，判断探测区域内是否存在静态人体。静态人体包括静止的人体或者运动频率较低的人体。

优选地，n的取值大于或者等于1。

可以理解地，若探测区域内存在动态人体和/或静态人体，则判断探测区域内存在人体，否则判断探测区域内没有人体或者人体离开。以下通过具体实施例进行说明。

如图5、图6所示，本发明实施例多模式人体识别装置中，包括：n个第一传感器1、n个第二传感器2、n个环境传感器3，以及控制处理单元4。其中，控制处理单元4包括：

第一获取模块41，与第一传感器1通信连接，用于获取n个第一传感器1的第一传感器电压值；

第一判断模块41，用于判断n个第一传感器电压值是否大于第一预设阈值，从而判断探测区域内是否存在动态人体。

优选地，第一传感器1为热释电红外传感器，当有人进入或者有人体移动，以非接触形式检测出人体辐射的红外线能量的变化，并将其转换成电压信号输出，并将输出的电压信号加以放大，控制第二传感器2工作。

控制处理单元4还包括：

第二获取模块43，与第二传感器2通信连接，用于获取n个第二传感器2的第二传感器电压值，第二传感器电压值包括第二传感器当前时刻的当前电压值vi以及第二传感器下一时刻的下一电压值vi+1；

第二传感器计算模块44，包括计算单元441、第一存储单元442，以及第二存储单元443，用于根据第二传感器当前时刻的当前电压值vi以及第二传感器下一时刻的下一电压值vi+1得到静态判断数据；

若n为1，将n个第二传感器当前时刻的当前电压值vi保存至第一存储单元442；将n个第二传感器下一时刻的下一电压值vi+1保存至第二存储单元443；

若n为2，计算n个第二传感器当前时刻的当前电压值vi的平均值并保存至第一存储单元442，计算n个第二传感器下一时刻的下一电压值vi+1的平均值并保存至第二存储单元443；

若n大于2，去掉n个第二传感器当前时刻的当前电压值vi中的最高值和最低值后计算平均值并保存至第一存储单元442；

去掉n个第二传感器下一时刻的下一电压值vi+1中的最高值和最低值后计算平均值并保存至第二存储单元443。

优选地，n大于2。

优选地，第二传感器2为热电堆红外传感器，热电堆红外传感器以非接触形式直接感应热辐射，由于其具有非常低的温度灵敏系数，测量精度高，并且通过计算热电堆红外传感器所感测到的电压值的平均值，进一步提高测量精度。

控制处理单元4还包括：

环境获取模块45，与环境传感器3通信连接，用于获取n个环境传感器3的环境电压值；

环境判断模块46，用于判断n个环境电压值是否小于第二预设阈值，从而判断探测区域处于第一状态或者处于第二状态；

优选地，环境传感器3为高精度热敏电阻，用高精度热敏电阻来测量热电堆红外传感器所处的环境温度，根据第二阈值判断当前环境温度情况，可实现区分探测区域内人体和热源。

控制处理单元4还包括：

第二判断模块47，用于根据第一预设条件判断探测区域内是否存在静态人体或者根据第二预设条件判断探测区域内是否存在静态人体。

设第一存储单元442中数据为ni，第二存储单元443中数据为ni+1，则，

第一预设条件为：ni+1>ni×80％；

第二预设条件为：ni+1<ni×120％。

通过区分两种预设条件进行判断，可提高热电堆判断的准确率。

如图7所示，本发明多模式人体识别装置还包括n个金属块6，金属块6套在第一传感器1及第二传感器2外壳上，且金属块6高度不超过第一传感器1及第二传感器2高度。通过套上金属块6，可增加第一传感器1及第二传感器2的热容。

本发明多模式人体识别方法及装置通过至少一个热释电红外传感器和至少一个热电堆红外传感器相结合的方式进行人体识别，不仅可识别动态人体或者运动频率高的人体，还可以识别静态人体或者运动频率较低的人体，通过高精度热敏电阻感测环境温度情况，实现在多热源环境下可正确识别人体，人体识别准确率大大提升。

可以理解的，以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，凡跟本发明权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。