专利名称：一种基于人脸特征的固定场景运动目标检测系统及方法
技术领域：
本发明属于视频图像处理技术领域，涉及一种运动目标检测系统，尤其涉及一种基于人脸特征的固定场景运动目标检测系统；同时，本发明还涉及一种基于人脸特征的固定场景运动目标检测方法。
背景技术：
固定场景视频领域中，图像分析运动目标时具有无序性，然而视频图像分析应用于课堂教学领域和导录播系统中(尤其是针对学生和导录播系统这一特定群体)时，运动目 标其实是有序或者更关注在某个方向的运动量。目前针对该类目标检测采用方法是通过手动方式，根据桌椅位置设置。一种方案是在每个或几个相对应的位置手动设置运动目标检测区域，其他未被设定的区域即使有运动目标也不被关注。第二种方案是根据每个位置通过设置预置位的方式，来调动摄像机到指定位置发现该运动目标。现有方法存在如下缺陷针对目前教学领域的互动教学以及课桌位置的不固定性，操作非常困难，而且失灵。提出的解决方法为提供固定的几种桌椅摆放次序，但是仍然无法满足要求。另外，如果按照正常整幅画面做视频检测分析，则面临干扰问题非常严重第一，前排观众的举手图像尺寸大小会超过后排观众站起来时的尺寸大小；第二，后排观众在整幅画面中(针对教学领域和导录播系统中，一台摄像机兼顾整个教室画面，往往需要提供广角摄像机或者78。以上镜头)后排学生在摄像机视野场景中占据的画面像素量本身就很有限，全屏图像检测分析，会出现混乱状态。此外，现有导录播系统经常遇到由于人员高矮变动、桌椅摆放位置次序变更等因固定位置的变化而无法使用的尴尬。同时，实时全屏运动目标检测，干扰信息比较多，远距离场景中人脸目标非常小，比对过程较为复杂，且无法实现实时捕捉并定位。有鉴于此，如今迫切需要设计一种新的运动目标检测方法，以便解决上述不足之处。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于人脸特征的固定场景运动目标检测系统，可提闻检测效率及精准度。此外，本发明还提供一种基于人脸特征的固定场景运动目标检测方法，可提高检测效率及精准度。为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案一种基于人脸特征的固定场景运动目标检测系统，所述系统包括图像获取单元，用以获取设定区域的视频或/和图像；目标特征提取单元，用以检测前一帧或前一段时间内拍摄画面中人脸，自动提取出人脸特征，然后从人脸特征中提取出人脸目标大小，根据人脸目标大小进而确定运动目标的活动区域；区域分割单元，用以根据所述目标特征提取单元提取的人脸目标大小及活动区域将所述图像获取单元拍摄的画面分割为一个或多个检测区域和遮盖区域，所述检测区域与提取到的活动区域相对应；检测参数设定单元，用以设定检测区域中运动目标的运动检测参数，仅检测运动目标设定方向上的运动分量；目标检测单元，用以检测各个检测区域内运动目标在设定方向上的运动情况，从而判断运动目标的运动状态。作为本发明的一种优选方案，所述系统进一步包括跟踪定位单元、第二图像获取单元；所述跟踪定位单元用以在目标检测单元判断有运动目标运动后，控制第二图像获取单元将镜头转至该运动目标，对该运动目标进行定位跟踪。
作为本发明的一种优选方案，所述检测参数设定单元设定运动目标的运动检测参数为仅检测运动目标在垂直方向上的运动分量。作为本发明的一种优选方案，所述系统包括若干图像获取单元，分别获取设定区域不同角度的画面；所述目标特征提取单元分别提取不同图像获取单元获取的画面，进而由区域分割单元分割；当目标检测单元检测到一个图像获取单元获取画面中有人脸在运动时，即判断该运动目标正在运动。一种上述基于人脸特征的固定场景运动目标检测系统的检测方法，所述方法包括如下步骤步骤SI、图像获取单元获取设定区域的视频或/和图像；步骤S2、目标特征提取单元检测前一帧或前一段时间内拍摄画面中人脸，自动提取出人脸特征，然后从人脸特征中提取出人脸目标大小，根据人脸目标大小进而确定运动目标的活动区域；步骤S3、区域分割单元根据所述目标特征提取单元提取的人脸目标大小及活动区域将所述图像获取单元拍摄的画面分割为一个或多个检测区域和遮盖区域，所述检测区域与提取到的活动区域相对应；步骤S4、检测参数设定单元设定检测区域中运动目标的运动检测参数，仅检测运动目标设定方向上的运动分量；步骤S5、目标检测单元检测各个检测区域内运动目标在设定方向上的运动情况，从而判断运动目标的运动状态。作为本发明的一种优选方案，所述系统进一步包括跟踪定位单元、第二图像获取单元；所述方法进一步包括步骤S6 :跟踪定位单元在目标检测单元判断有运动目标运动后，控制第二图像获取单元将镜头转至该运动目标，对该运动目标进行定位跟踪。作为本发明的一种优选方案，所述检测参数设定单元设定运动目标的运动检测参数为仅检测运动目标在垂直方向上的运动分量。作为本发明的一种优选方案，所述系统包括若干图像获取单元，分别获取设定区域不同角度的画面；所述方法中，所述目标特征提取单元分别提取不同图像获取单元获取的画面，进而由区域分割单元分割；当目标检测单元检测到一个图像获取单元获取画面中有运动目标在运动时，即判断该运动目标正在运动。本发明的有益效果在于本发明提出的基于人脸特征的固定场景运动目标检测系统及方法，通过将画面中包含有运动目标(人脸)的区域分割出来，只需要检测分割区域的运动目标，提高检测效率及精确度。同时，本发明仅检测某个设定方向的运动分量，从而进一步提闻检测效率，避免干扰，提闻检测精确度。
图I为本发明目标检测系统的组成示意图。图2为本发明目标检测方法的流程图。
具体实施例方式下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。 实施例一请参阅图1，本发明揭示了一种基于人脸特征的固定场景运动目标检测系统，所述系统包括图像获取单元20、目标特征提取单元11、区域分割单元12、检测参数设定单元13、目标检测单元14、跟踪定位单元15、第二图像获取单元30。所述目标特征提取单元11、区域分割单元12、检测参数设定单元13、目标检测单元14、跟踪定位单元15可以设置于一计算机10内，该计算机10分别与图像获取单元20、第二图像获取单元30连接。所述系统可以连接若干图像获取单元20、若干第二图像获取单元30。图像获取单元20用以获取设定区域的视频或/和图像。图像获取单元20可以为一个固定设置的摄像机。第二图像获取单元30则是通过控制系统驱动的可移动摄像机，通常根据计算机10获取的运动目标(人脸)而被计算机10控制、转向该目标。目标特征提取单元11用以检测前一帧或前一段时间内拍摄画面中人脸，自动提取出人脸特征，然后从人脸特征中提取出人脸目标大小，根据人脸目标大小进而确定运动目标(人脸)的活动区域。区域分割单元12用以根据所述目标特征提取单元提取的人脸目标大小及活动区域将所述图像获取单元拍摄的画面分割为一个或多个检测区域和遮盖区域，所述检测区域与提取到的活动区域相对应。检测参数设定单元13用以设定检测区域中运动目标的运动检测参数，仅检测运动目标设定方向上的运动分量。由于在教学领域和导录播系统，针对“学生或观众”的活动不需要关注水平运动分量，仅需关注垂直运动分量，进而就可以自动设置不同位置不同情况下的运动目标检测区域“块”。本实施例中，所述检测参数设定单元13设定运动目标的运动检测参数为仅检测运动目标(即人脸)在垂直方向上的运动分量。目标检测单元14用以检测各个检测区域内运动目标在设定方向上的运动情况，从而判断运动目标的运动状态。具体地，当设定好参数后，系统自动记忆保存当前参数，接下来正常的教学或导录播开始时，系统将根据该参数作为标准判断检测运动目标(人脸)的位置，然后将位置参数发送给受控制的第二图像获取单元(第二摄像机)。所述跟踪定位单元15用以在目标检测单元判断有运动目标运动后，控制第二图像获取单元30将镜头转至该人脸，对该人脸进行定位跟踪。以上介绍了本发明基于人脸特征的固定场景运动目标检测系统的组成，本发明在揭示上述系统的同时，还揭示一种上述检测系统的检测方法；请参阅图2，所述方法包括如下步骤步骤SI图像获取单元获取设定区域的视频或/和图像；步骤S2目标特征提取单元检测前一帧或前一段时间内拍摄画面中人脸，自动提取出人脸特征，然后从人脸特征中提取出人脸目标大小，根据人脸目标大小进而确定运动目标的活动区域；步骤S3区域分割单元根据所述目标特征提取单元提取的人脸目标大小及活动区域将所述图像获取单元拍摄的画面分割为一个或多个检测区域和遮盖区域，所述检测区域与提取到的活动区域相对应；
步骤S4检测参数设定单元设定检测区域中运动目标的运动检测参数，仅检测运动目标设定方向上的运动分量；本实施例中，所述检测参数设定单元设定运动目标的运动检测参数为仅检测运动目标在垂直方向上的运动分量。步骤S5目标检测单元检测各个检测区域内运动目标在设定方向上的运动情况，从而判断运动目标的运动状态。步骤S6跟踪定位单元在目标检测单元判断有运动目标运动后，控制第二图像获取单元将镜头转至该运动目标，对该运动目标进行定位跟踪。实施例二本实施例与实施例一的区别在于，本实施例中，所述系统包括若干图像获取单元，分别获取设定区域不同角度的画面；所述目标特征提取单元分别提取不同图像获取单元获取的画面，进而由区域分割单元分割；当目标检测单元检测到一个图像获取单元获取画面中有运动目标在运动时，即判断该运动目标正在运动。本实施例可以更好地避免人脸被遮挡而引起检测不到，从而提高系统的精确度。综上所述，本发明提出的基于人脸特征的固定场景运动目标检测系统及方法，通过将画面中包含有运动目标(人脸)的区域分割出来，只需要检测分割区域的运动目标，提高检测效率及精确度。同时，本发明仅检测某个设定方向的运动分量，从而进一步提高检测效率，避免干扰，提高检测精确度。这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。
权利要求
1.一种基于人脸特征的固定场景运动目标检测系统，其特征在于，所述系统包括 图像获取单元，用以获取设定区域的视频或/和图像； 目标特征提取单元，用以检测前一帧或前一段时间内拍摄画面中人脸，自动提取出人脸特征，然后从人脸特征中提取出人脸目标大小，根据人脸目标大小进而确定运动目标的活动区域； 区域分割单元，用以根据所述目标特征提取单元提取的人脸目标大小及活动区域将所述图像获取单元拍摄的画面分割为一个或多个检测区域和遮盖区域，所述检测区域与提取到的活动区域相对应； 检测参数设定单元，用以设定检测区域中运动目标的运动检测参数，仅检测运动目标设定方向上的运动分量； 目标检测单元，用以检测各个检测区域内运动目标在设定方向上的运动情况，从而判断运动目标的运动状态。
2.根据权利要求I所述的基于人脸特征的固定场景运动目标检测系统，其特征在于 所述系统进一步包括跟踪定位单元、第二图像获取单元； 所述跟踪定位单元用以在目标检测单元判断有运动目标运动后，控制第二图像获取单元将镜头转至该运动目标，对该运动目标进行定位跟踪。
3.根据权利要求I所述的基于人脸特征的固定场景运动目标检测系统，其特征在于 所述检测参数设定单元设定运动目标的运动检测参数为仅检测运动目标在垂直方向上的运动分量。
4.根据权利要求I所述的基于人脸特征的固定场景运动目标检测系统，其特征在于 所述系统包括若干图像获取单元，分别获取设定区域不同角度的画面； 所述目标特征提取单元分别提取不同图像获取单元获取的画面，进而由区域分割单元分割；当目标检测单元检测到一个图像获取单元获取画面中有人脸在运动时，即判断该运动目标正在运动。
5.一种权利要求I所述基于人脸特征的固定场景运动目标检测系统的检测方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤 步骤SI、图像获取单元获取设定区域的视频或/和图像； 步骤S2、目标特征提取单元检测前一帧或前一段时间内拍摄画面中人脸，自动提取出人脸特征，然后从人脸特征中提取出人脸目标大小，根据人脸目标大小进而确定运动目标的活动区域； 步骤S3、区域分割单元根据所述目标特征提取单元提取的人脸目标大小及活动区域将所述图像获取单元拍摄的画面分割为一个或多个检测区域和遮盖区域，所述检测区域与提取到的活动区域相对应； 步骤S4、检测参数设定单元设定检测区域中运动目标的运动检测参数，仅检测运动目标设定方向上的运动分量； 步骤S5、目标检测单元检测各个检测区域内运动目标在设定方向上的运动情况，从而判断运动目标的运动状态。
6.根据权利要求5所述的检测方法，其特征在于 所述系统进一步包括跟踪定位单元、第二图像获取单元；所述方法进一步包括步骤S6 :跟踪定位单元在目标检测单元判断有运动目标运动后，控制第二图像获取单元将镜头转至该运动目标，对该运动目标进行定位跟踪。
7.根据权利要求5所述的检测方法，其特征在于 所述检测参数设定单元设定运动目标的运动检测参数为仅检测运动目标在垂直方向上的运动分量。
8.根据权利要求5所述的检测方法，其特征在于 所述系统包括若干图像获取单元，分别获取设定区域不同角度的画面； 所述方法中，所述目标特征提取单元分别提取不同图像获取单元获取的画面，进而由区域分割单元分割；当目标检测单元检测到一个图像获取单元获取画面中有运动目标在运动时，即判断该运动目标正在运动。
全文摘要
本发明揭示了一种基于人脸特征的固定场景运动目标检测系统及方法，所述系统包括图像获取单元、目标特征提取单元、区域分割单元、检测参数设定单元、目标检测单元。目标特征提取单元用以检测前一帧或前一段时间内拍摄画面中人脸，自动提取出人脸目标大小及活动区域；区域分割单元用以根据提取的人脸目标大小及活动区域将图像获取单元拍摄的画面分割为一个或多个检测区域和遮盖区域；检测参数设定单元用以设定检测区域中运动目标的运动检测参数，仅检测运动目标设定方向上的运动分量；目标检测单元用以检测各检测区域内运动目标在设定方向上的运动情况，从而判断运动目标的运动状态。本发明提出的目标检测系统及方法，可有效提高检测效率及精确度。
文档编号G06T7/20GK102902963SQ20121036729
公开日2013年1月30日 申请日期2012年9月27日 优先权日2012年9月27日
发明者陈进友, 孟蜀锴 申请人:无锡天授信息科技有限公司