一种基于视频采集的多目标室外定位系统和定位方法_4

文档序号:8340237阅读:来源:国知局
为投影的中心,得到的凸包半径作为投影的范围半径,得到的视频采集设备到生命体质心的射线方向作为投影方向,如此模拟投影即可以保证生命体恰好落在该投影范围内。
[0083]④位置确定:
[0084]针对每个集合,根据③中多脉搏信息点归一法求出的每个摄像头各自的投影角度、中心和范围,结合这些摄像头在室外的位置模拟投影,所有投影的交集即为该集合内脉搏波数据来自的生命体在室外的位置。集合U1的投影结果即为甲的位置。针对每个集合以此操作即可得知所有生命体在室外的位置,实现室外三维空间定位。
[0085](5)行动模拟:
[0086]针对位置计算单元在不同时间所计算出的各个生命体的位置,行动模拟单元可以先根据其脉搏波信息将同一个生命体的位置信息匹配,再结合周边的环境情况,拟合出这段时间内所定位生命体的行动轨迹,以及对该生命体未来一段时间内的行动趋势进行预测。具体地,如当日中午12点5分、12点10分、12点15分这三个时间点共采集到甲、乙、丙这三个人的身份信息,行动模拟单元可以先根据所有的脉搏波信息间的相似度将其归至这三个不同的生命体,再分别对甲、乙、丙找出位置计算单元所计算出的其在12点5分、12点10分、12点15分这三个时间点的位置信息。以甲为例,之后,行动模拟单元根据这三个时间点甲所在的位置周边的环境情况,如公园道路情况、建筑物和景点的分布情况、人群密集程度等建模,限制出甲可能行动的区域;再根据这三个时间点甲所处的位置初步拟合出甲的行动方向和轨迹。最后,综合所有信息,对甲的的行动趋势进行预测和判断。例如甲在这三个时间点的位置分别处于公园的某景点出口、某景点到餐饮中心的路上、餐饮中心门口,则结合当时的时间和人流情况可以初步判断出甲接下来有较大的可能要在餐饮中心吃午饭,等等。
[0087]实施例2:
[0088]下面以在某小区室外自助ATM机附近进行定位为例,具体说明本发明基于视频采集的多目标室外定位系统和定位方法,包括如何与身份识别相结合。本实施例中,以单台摄像头作为视频采集设备,以一台具备视频图像处理、信息分析和数据处理能力的PC机作为脉搏波提取单元、位置计算单元和行动模拟单元,摄像头和PC机间通过有线方式实现数据传输。
[0089]借助该系统,工作人员可以通过下述5个步骤实现基于视频采集的多目标室外定位:
[0090](I)场景布置:
[0091]在小区室外自助ATM附近布置摄像头,连线数据线使得摄像头和智能手机间能够通讯。布置摄像头时应根据小区室外自助ATM附近的具体环境,尽量使得小区室外自助ATM附近的各个位置都在该摄像头的采集范围内,以保证室外定位的效果。由于在该实施例中,所需定位的目标均位于地面上,所以仅需测得摄像头和到地面的垂直距离即可得知待定位目标和摄像头间的垂直高度。将该距离和摄像头的拍摄参数和在室外的精确位置记录在PC机中,格式为“设备编号-设备拍摄参数-设备位置U,y, z) ”,此处坐标系可任意选取。
[0092](2)视频采集:
[0093]在需要进行小区室外自助ATM附近的多目标定位时,摄像头获取生命体的视频信息,并将所获得的视频信息通过WIFI实时传输给PC机。
[0094](3)脉搏波提取:
[0095]PC机对步骤(2)中摄像头所传递的视频信息进行分析,基于视频内的脉搏信息点提取出视频中所包含的脉搏波数据,所述的脉搏信息点是指视频中的生命体身体上能够提取出脉搏波信息的部位。由于本实施例中PC机同时充当了本发明的脉搏波提取单元和位置计算单元,其将所提取的每一条脉搏波数据及其所对应的摄像头和脉搏信息点在视频图像中的位置可以直接运用于下一步骤的计算。此处,基于视频提取脉搏波数据的方法可参照已授权专利《一种非约束目标的非接触式脉搏波采集系统及采集方法》(201310082729.3)。
[0096](4)位置计算:
[0097]由于本实施例中采用了单个摄像头且提供了待定位目标和摄像头间的垂直高度,因此步骤(4)采用方法一处理。PC机对(3)中提取的来自于摄像头的所有脉搏波数据进行比对和归一化处理,再根据这些脉搏波数据所对应的脉搏信息点在视频图像中的位置,综合摄像头的拍摄参数和在室外的位置,计算出该生命体的位置,实现三维空间定位,具体分为下述四个步骤:
[0098]①数据比对:
[0099]PC机将步骤(3)中提取出的所有脉搏波数据来进行比对,根据相似度将所有的脉搏波数据划入若干集合,如U1、U2、U3;同一集合内的脉搏波数据有较高的相似度因此认为来自于同一个生命体,集合数量即代表所采集的区域内生命体的个数;
[0100]②脉搏波选取:
[0101]针对每个集合,任选I条脉搏波数据。
[0102]③参数计算:
[0103]针对每个集合所选取的脉搏波数据,找出摄像头所采集到的所有在此集合内的脉搏波数据,即,所有来自于该生命体的脉搏波数据。以集合仏中选取了 3条脉搏波数据a、b、c为例,找出摄像头采集到的所有脉搏波数据,如a、、b、c、d、e这5条。在步骤(3)中,这些脉搏波数据提取自该视频信息中不同的脉搏信息点,即代表同一生命体身上的不同部位,如手腕、额头、脖颈、耳后等。所述的多脉搏信息点归一法如附图3所示,步骤为:找到这些脉搏信息点在视频图像中的位置,用一个最小的平面多边形覆盖这些点,即得到一个凸包。利用计算几何知识求出该凸包的质心和半径,即可以基本确定该生命体的位置和所占范围。再根据质心的位置和该视频采集设备的拍摄参数,如焦距,可以计算出生命体质心和视频采集设备连线和视频采集设备镜头法线之间的入射角,即可以基本确定该生命体相对于该视频采集设备的方向。通过多脉搏信息点归一法,将得到的凸包质心作为投影的中心,得到的凸包半径作为投影的范围半径,得到的视频采集设备到生命体质心的射线方向作为投影方向,如此模拟投影即可以保证生命体恰好落在该投影范围内。
[0104]④位置确定:
[0105]针对每个集合,根据③中多脉搏信息点归一法求出的摄像头各自的投影角度、中心和范围,结合这些摄像头在室外的位置模拟投影。由于已经获知待定位目标和所布置的视频采集单元间的垂直高度,仅需在该高度截取投影的结果即可获得该生命体在室外的位置。集合U1的投影结果即为甲的位置。针对每个集合以此操作即可得知所有生命体在室外的位置,实现室外三维空间定位。
[0106]当PC机计算出所定位目标的位置后,本发明系统可以和具备卫星定位系统功能的移动设备和/或各类实名制证件相结合,以实现被定位目标的身份识别。例如在定位出甲的位置以后,本系统通过GPS对该位置具备卫星定位功能的移动设备,如手机进行搜索,将甲和该手机匹配,根据手机的物主信息得知甲的身份;也可以通过检测该位置所能检测到的各类实名制证件信息,如该ATM机此刻所处理的银行卡信息,获知甲的身份。
[0107](5)行动模拟:
[0108]针对位置计算单元在不同时间所计算出的各个生命体的位置,行动模拟单元可以先根据其脉搏波信息将同一个生命体的位置信息匹配,再结合周边的环境情况,拟合出这段时间内所定位生命体的行动轨迹,以及对该生命体未来一段时间内的行动趋势进行预测。具体地,如当日下午16点25分、16点30分、16点35分这三个时间点共采集到甲、乙这两个人的身份信息,行动模拟单元可以先根据所有的脉搏波信息间的相似度将其归至这两个不同的生命体,再分别对甲、乙找出位置计算单元所计算出的其在16点25分、16点30分、16点35分这三个时间点的位置信息。以甲为例,之后,行动模拟单元根据这三个时间点甲所在的位置周边的环境情况,如小区ATM机附近的道路情况、建筑物分布情况、人群密集程度等建模,限制出甲可能行动的区域;再根据这三个时间点甲所处的位置初步拟合出甲的行动方向和轨迹。最后,综合所有信息,对甲的的行动趋势进行预测和判断。例如甲在这三个时间点的位置分别处于小区门口、小区ATM机边、附近的便利超市门口,则结合当时的
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