一种煤矿井下人员目标跟踪方法与流程

本公开涉及图像数据分析，尤其涉及一种煤矿井下人员目标跟踪方法。

背景技术：

1、在井下作业过程中，确定井下人员的位置和实时状态，并采取适当的措施，可以大大减少矿工面临的危险，提高整个煤矿的安全性；可以实现自动化监测和无人值守，从而减少了资源的浪费；通过实时监测人员的位置和状态，并及时反馈给操作者，减少了操作者的巡视时间和工作强度，可以提高工作效率；还可以适用于地铁安全、船舶安全等领域。同时其技术也可用于机器人自主导航等领域，为后续应用提供了基础。

2、目前，主要采用位置识别卡对煤矿井下人员进行位置跟踪，但是会出现煤矿井下人员未携带位置识别卡、人卡不符、一人多卡等问题，导致对煤矿井下人员跟踪的效率较低。

技术实现思路

1、本公开提供了一种煤矿井下人员目标跟踪方法。

2、根据本公开的第一方面，提供了一种煤矿井下人员目标跟踪方法。该方法包括：

3、采集目标区域的各视频帧；

4、判断各所述视频帧的闭合边缘区域是否为人体区域；

5、根据各所述视频帧中人体区域，计算得到对应的区域光照复杂度、人员姿态复杂度、光照姿态相关度；

6、根据所述区域光照复杂度、人员姿态复杂度、光照姿态相关度，计算得到对应的滑动窗口系数；

7、根据所述滑动窗口系数、预设初始滑动窗口长度，通过harris角点检测算法对所述视频帧进行人员目标跟踪。

8、进一步地，所述判断各所述视频帧的闭合边缘区域是否为人体区域，包括：

9、根据当前视频帧、上一视频帧，通过帧间差分法得到对应的差分图像；

10、根据所述差分图像，通过canny算子获取各闭合边缘区域；

11、根据所述闭合边缘区域的面积、所述差分图像的面积，计算得到人体区域可能值；

12、若所述人体区域可能值大于等于预设可能值，则所述闭合边缘区域为人体区域。

13、进一步地，所述根据各所述视频帧中人体区域，计算得到对应的区域光照复杂度、人员姿态复杂度、光照姿态相关度，包括：

14、创建移动窗口，所述移动窗口的中心点为所述视频帧中人体区域的中心位置，所述移动窗口的长度、宽度分别为所述视频帧中人体区域长度、宽度的两倍；

15、根据所述移动窗口的光照分量最大值所在位置、所述人体区域的中心位置，得到人员与光照之间的距离；

16、根据所述移动窗口的光照分量的最大值、均值，计算得到区域光照强度；

17、根据所述人员与光照之间的距离、区域光照强度，计算得到区域光照复杂度。

18、进一步地，所述根据各所述视频帧中人体区域，计算得到对应的区域光照复杂度、人员姿态复杂度、光照姿态相关度，还包括：

19、通过hog算子对所述人体区域的梯度幅值和方向进行统计，得到直方图；

20、根据所述直方图，计算得到所述人员姿态复杂度。

21、进一步地，所述根据各所述视频帧中人体区域，计算得到对应的区域光照复杂度、人员姿态复杂度、光照姿态相关度，还包括：

22、通过pearson相关性分析方法对预设帧数的视频帧中人体区域对应的人员与光照之间的距离、区域光照强度、人员姿态复杂度进行分析，得到光照姿态相关性矩阵；

23、根据所述光照姿态相关性矩阵，计算得到光照姿态相关度。

24、进一步地，所述光照姿态相关性矩阵的元素为人员与光照之间的距离、区域光照强度之间的相关性系数或区域光照强度、人员姿态复杂度之间的相关性系数或人员与光照之间的距离、人员姿态复杂度之间的相关性系数。

25、进一步地，若所述相关性系数大于-1且小于0，则人员与光照之间的距离、区域光照强度之间负相关或区域光照强度、人员姿态复杂度之间负相关或人员与光照之间的距离、人员姿态复杂度之间负相关；

26、若所述相关性系数大于0且小于1，则人员与光照之间的距离、区域光照强度之间正相关或区域光照强度、人员姿态复杂度之间正相关或人员与光照之间的距离、人员姿态复杂度之间正相关；

27、若所述相关性系数等于0，则人员与光照之间的距离、区域光照强度之间不相关或区域光照强度、人员姿态复杂度之间不相关或人员与光照之间的距离、人员姿态复杂度之间不相关。

28、进一步地，所述方法还包括：

29、通过双边滤波算法对各所述视频帧进行预处理；

30、将预处理后的各所述视频帧的格式由rgb图像转换为灰度图像。

31、进一步地，通过使用防爆相机来采集目标区域的各视频帧。

32、进一步地，所述预设初始滑动窗口长度的设置步骤为：

33、获取所述视频帧的尺寸；

34、根据所述尺寸，计算得到所述预设初始滑动窗口长度。

35、根据本公开的第二方面，提供了一种煤矿井下人员目标跟踪装置。该装置包括：

36、采集模块，用于采集目标区域的各视频帧；

37、判断模块，用于判断各所述视频帧的闭合边缘区域是否为人体区域；

38、第一计算模块，用于根据各所述视频帧中人体区域，计算得到对应的区域光照复杂度、人员姿态复杂度、光照姿态相关度；

39、第二计算模块，用于根据所述区域光照复杂度、人员姿态复杂度、光照姿态相关度，计算得到对应的滑动窗口系数；

40、跟踪模块，用于根据所述滑动窗口系数、预设初始滑动窗口长度，通过harris角点检测算法对所述视频帧进行人员目标跟踪。

41、根据本公开的第三方面，提供了一种电子设备。该电子设备包括：存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现一种煤矿井下人员目标跟踪方法。

42、根据本公开的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现一种煤矿井下人员目标跟踪方法。

43、本公开通过采集目标区域的各视频帧；判断各所述视频帧的闭合边缘区域是否为人体区域；根据各所述视频帧中人体区域，计算得到对应的区域光照复杂度、人员姿态复杂度、光照姿态相关度；根据所述区域光照复杂度、人员姿态复杂度、光照姿态相关度，计算得到对应的滑动窗口系数；根据所述滑动窗口系数、预设初始滑动窗口长度，通过harris角点检测算法对所述视频帧进行人员目标跟踪，实现对使用harris角点检测算法时的滑动窗口的动态调整，提高对煤矿井下人员目标跟踪的跟踪效率。

44、应当理解，
技术实现要素：
部分中所描述的内容并非旨在限定本公开的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。

技术特征：

1.一种煤矿井下人员目标跟踪方法，包括：

2.根据权利要求1所述的一种煤矿井下人员目标跟踪方法，其特征在于，所述判断各所述视频帧的闭合边缘区域是否为人体区域，包括：

3.根据权利要求1所述的一种煤矿井下人员目标跟踪方法，其特征在于，所述根据各所述视频帧中人体区域，计算得到对应的区域光照复杂度、人员姿态复杂度、光照姿态相关度，包括：

4.根据权利要求1所述的一种煤矿井下人员目标跟踪方法，其特征在于，所述根据各所述视频帧中人体区域，计算得到对应的区域光照复杂度、人员姿态复杂度、光照姿态相关度，还包括：

5.根据权利要求1所述的一种煤矿井下人员目标跟踪方法，其特征在于，所述根据各所述视频帧中人体区域，计算得到对应的区域光照复杂度、人员姿态复杂度、光照姿态相关度，还包括：

6.根据权利要求5所述的一种煤矿井下人员目标跟踪方法，其特征在于，所述光照姿态相关性矩阵的元素为人员与光照之间的距离、区域光照强度之间的相关性系数或区域光照强度、人员姿态复杂度之间的相关性系数或人员与光照之间的距离、人员姿态复杂度之间的相关性系数。

7.根据权利要求6所述的一种煤矿井下人员目标跟踪方法，其特征在于：

8.根据权利要求1所述的一种煤矿井下人员目标跟踪方法，其特征在于，所述方法还包括：

9.根据权利要求1所述的一种煤矿井下人员目标跟踪方法，其特征在于，通过使用防爆相机来采集目标区域的各视频帧。

10.根据权利要求1所述的一种煤矿井下人员目标跟踪方法，其特征在于，所述预设初始滑动窗口长度的设置步骤为：

技术总结
本公开的实施例提供了一种煤矿井下人员目标跟踪方法。应用于图像数据分析技术领域，所述方法包括采集目标区域的各视频帧；判断各所述视频帧的闭合边缘区域是否为人体区域；根据各所述视频帧中人体区域，计算得到对应的区域光照复杂度、人员姿态复杂度、光照姿态相关度；根据所述区域光照复杂度、人员姿态复杂度、光照姿态相关度，计算得到对应的滑动窗口系数；根据所述滑动窗口系数、预设初始滑动窗口长度，通过Harris角点检测算法对所述视频帧进行人员目标跟踪。以此方式，实现对使用Harris角点检测算法时的滑动窗口的动态调整，提高对煤矿井下人员目标跟踪的跟踪效率。

技术研发人员：毛庆福,郭金星,李鹏,张洋,周波,马新伟,韩传磊,荣维涛,周海勇,张洪建,王晓光
受保护的技术使用者：汶上义桥煤矿有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15