CN105828024B - 一种基于视频采集的多目标室内定位系统和定位方法 - Google Patents
一种基于视频采集的多目标室内定位系统和定位方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及室内定位领域,具体涉及一种基于视频采集的多目标室内定位系统及相应的方法。所述的定位为三维空间定位。所述的多目标为一个或一个以上的具有脉搏的生命体。本发明系统包括视频采集单元,脉搏波提取单元和位置计算单元这三个组成部分,本发明方法包括场景布置、视频采集、脉搏波提取和位置计算这四个步骤。相比传统的室内定位系统,本发明提供的室内定位技术精度高、成本低、实时性好,同时具备优秀的可扩展性和可移植性。
Description
技术领域
本发明涉及室内定位领域,具体涉及一种基于视频采集的多目标室内定位系统及相应的方法。
背景技术
近年来,随着科学技术的进步,定位技术也备受关注且发展迅速。当今,基于GPS的室外定位技术已经非常成熟并开始被广泛使用,但是作为定位技术的末端,室内定位技术发展一直相对缓慢。现有的室内定位技术或是通过红外线、超声波等手段对室内物体的位置和运动进行感知,或是通过Wi-Fi、蓝牙或ZigBee等无线通讯手段和待测物体进行数据交互。前者所采用的技术手段能实现较高的精确度,但是也大大增加了室内布局的复杂程度,且成本高,穿透性、抗干扰性差;后者虽然降低了成本,具备一定的穿透能力,但是精确度也随之下降。
发明内容
本发明的目的在于针对现有室内定位技术的不足,提供一种基于视频采集的多目标室内定位系统,并给出基于该系统实现室内定位的方法。本发明所述的室内定位系统能够针对多个有脉搏的生命体,实现基于角度的高精度室内三维空间定位,且部署简单、功耗小、成本低,实时性好。此外,本发明的室内定位系统和方法可以和现有的智能终端,尤其是移动智能终端相结合,具备了优秀的可移植性。
本发明采用的技术方案如下:一种基于视频采集的多目标室内定位系统,所述的定位为三维空间定位,所述的多目标为一个或一个以上的具有脉搏的生命体,该系统包括视频采集单元,脉搏波提取单元和位置计算单元,其中:
所述的视频采集单元由多个视频采集设备组成,用于获取生命体的视频信息,并将所获得的视频信息传递给脉搏波提取单元;
所述的脉搏波提取单元用于对视频采集单元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,再将所提取的每一条脉搏波数据及其所对应的视频采集设备和脉搏信息点在视频图像中的位置传递给位置计算单元,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;
所述的位置计算单元用于对脉搏波处理单元所传递的来自于各个视频采集设备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,综合视频采集设备的拍摄参数和在室内的位置,计算出该生命体的位置,实现该生命体的室内三维空间定位。
其中,所述的视频采集单元与脉搏波提取单元之间、脉搏波提取单元与位置计算单元之间可部分或全部通过有线或无线方式进行连接,以保证数据的有效传输。可以根据实际需要,全部采用有线方式连接,全部采用无线方式连接,或部分采用有线方式连接、部分采用无线方式连接。
所述的视频采集设备数量至少为两个,以保证后续计算可以进行,若要实现室内的全局定位,则需保证室内每一点至少能在两个或两个以上视频采集设备的采集范围内。同时,也可以通过布置更广范围、更多数量的视频采集设备以提高室内定位的精确度。所述的视频采集设备选自摄像机、照相机、网络摄像头的任意一种或多种。
所述的脉搏波提取单元为一台具有视频图像处理和信息分析能力的终端。作为优选,所述的脉搏波提取单元可以是一台移动智能终端。脉搏波提取单元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)。
所述的位置计算单元为一台具有数据处理能力的终端。作为优选,所述的位置计算单元为一台移动智能终端。
作为优选,所述的脉搏波提取单元和位置计算单元可以集成在同一台具有视频图像处理、信息分析和数据处理能力的终端上。更优选的,所述的脉搏波提取单元和位置计算单元可以集成在同一台移动智能终端上。
特别地,所述的基于视频采集的多目标室内定位系统可以和身份识别相结合。即,当脉搏波提取单元提取出视频信号中脉搏波数据,可以与现有的信息库中存储的具备身份识别特征的生理信息相比对,从而明确脉搏波数据来自的生命体身份,再运用到后续定位中。即,本发明通过该方式可以实现特定身份目标的定位。
特别地,所述的基于视频采集的多目标室内定位系统可以和健康监测相结合。即,当脉搏波提取单元提取出视频信号中的脉搏波数据,可以通过对该生理数据的分析产生对该目标身体健康状况的初步判断,当发现异常时可预警。即,通过该结合,本发明通过该方式可以实现室内目标的健康监护和定位救护。
本发明还提供一种基于视频采集的多目标室内定位方法,所述的定位为三维空间定位,所述的多目标为一个或一个以上的具有脉搏的生命体,该方法包括以下4个步骤:
(1)场景布置:在所需进行多目标室内定位的场所布置视频采集设备作为本系统的视频采集单元,要保证室内的每个位置都在两台或两台以上视频采集设备的采集范围内,将各个视频采集设备的拍摄参数和在室内的精确位置记录在位置计算单元内;
(2)视频采集:当目标进入室内后,视频采集单元获取生命体的视频信息,并将所获得的视频信息传递给脉搏波提取单元;
(3)脉搏波提取:脉搏波提取单元对步骤(2)中对各个视频采集单元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,再将所提取的每一条脉搏波数据及其所对应的视频采集设备和脉搏信息点在视频图像中的位置传递给位置计算单元,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;
(4)位置计算:位置计算单元对(3)中脉搏波处理单元所传递的来自于各个视频采集设备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,综合视频采集设备的拍摄参数和在室内的位置,计算出该生命体的位置,实现该生命体的室内三维空间定位。
所述的步骤(1)中,布置视频采集设备时应根据室内的具体布置情况,尽量使得所布置的视频采集设备的采集范围覆盖室内的各个位置,以保证室内定位的效果。同时,也可以通过布置更广范围、更多数量的视频采集设备以提高室内定位的精确度。所述的将各个视频采集设备的拍摄参数和在室内的位置记录在位置计算单元内的格式可以为“设备编号-设备拍摄参数-设备位置(x,y,z)”。由于后续位置计算时仅需各个视频采集设备之间的相对位置,所以在这一步骤中,记录视频采集设备位置时所选取的参照系是任意的。
所述的步骤(3)脉搏波提取,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)。
当提取出视频信号中的脉搏波数据之后,该信息可以和身份识别相结合。即,当脉搏波提取单元提取出视频信号中脉搏波数据,可以与现有的信息库中存储的具备身份识别特征的生理信息相比对,从而明确脉搏波数据来自的生命体身份,再运用到后续定位中。即,本发明通过该方式可以实现特定身份目标的定位。
此外,当提取出视频信号中的脉搏波数据之后,该信息还可以和健康监测相结合。即,当脉搏波提取单元提取出视频信号中的脉搏波数据,可以通过对该生理数据的分析产生对该目标身体健康状况的初步判断,当发现异常时可预警。即,通过该结合,本发明通过该方式可以实现室内目标的健康监护和定位救护。
所述的步骤(4)位置计算,包括以下4个步骤:
①数据比对:位置计算单元将步骤(3)中脉搏波处理单元所传递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,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,集合的数量即代表所采集的区域内生命体的个数;
②脉搏波选取:针对每个集合,选取至少2条相似程度最高的脉搏波数据,要求每个集合内所选取的多条脉搏波数据均来自不同的视频采集设备;
③参数计算:针对每个集合所选取的每条脉搏波数据,分别返回其所对应的视频采集设备,找出该视频采集设备所采集到的所有在此集合内的脉搏波数据,标记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,再运用多脉搏信息点归一法计算出投影的角度、中心和范围这几个参数;
④位置确定:针对每个集合,根据步骤③中多脉搏信息点归一法求出的每个视频采集设备各自的投影角度、中心和范围,结合这些视频采集设备在室内的位置模拟投影,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内的位置,对每个集合以此操作即可得知所有生命体在室内的位置,实现室内三维空间定位。
所述的步骤②脉搏波选取中,需要选取至少2条相似程度最高的脉搏波数据以保证后续计算的进行,同时,也可以通过选取更多条的脉搏波数据来提高定位的精度。针对每个集合,必须满足所选取的多条脉搏波数据均来自不同的视频采集设备。
所述的步骤③参数计算中,系统针对每个集合,根据步骤②中选取出的多条脉搏波数据,返回其各自对应的视频采集设备,找出该视频采集设备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。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。所述的多脉搏信息点归一法步骤为: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。
所述的④位置确定中,由于③中针对每个集合都求出了采集到该生命体的每个视频采集设备的投影参数,根据这些视频采集设备在室内的位置模拟投影,所有投影区域将产生一个交集,该交集即为该集合内脉搏波数据来自的生命体在室内的位置。对每个集合以此操作,即可得知所有生命体在室内的位置,从而实现室内三维空间定位。
本发明的有益效果是:
(1)本发明能够针对室内多个具有脉搏波信号的生命体实现基于角度的室内三维空间定位,相比传统的室内定位技术,具有更高的精确度。
(2)本发明系统在硬件方面仅需布置普通的视频采集设备和处理器终端,软件方面也仅涉及常规的图像处理和数据计算,部署简单,成本低,具有广泛的应用前景。
(3)本发明的室内定位方法步骤简单,定位过程实时性好。
(4)本发明的室内定位系统和方法可以和身份识别相结合,实现特定身份目标的定位;还可以和健康监测相结合,实现室内目标的健康监护和定位救护,因此具备强大的可扩展性。
(5)本发明的室内定位系统和方法可以和现有的智能终端,尤其是移动智能终端相结合,具备了优秀的可移植性。
附图说明
图1是本发明系统组成图。
图2是本发明方法流程图。
图3是位置计算步骤中,多脉搏信息点归一法的示意图。
具体实施方式
为了更详细地说明本发明的基于视频采集的多目标室内定位系统和定位方法,下面根据附图详细说明本发明。
如图1所示,本发明的基于视频采集的多目标室内定位系统包括视频采集单元,脉搏波提取单元和位置计算单元,其中:
所述的视频采集单元由多个视频采集设备组成,用于获取生命体的视频信息,并将所获得的视频信息传递给脉搏波提取单元;
所述的脉搏波提取单元用于对视频采集单元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,再将所提取的每一条脉搏波数据及其所对应的视频采集设备和脉搏信息点在视频图像中的位置传递给位置计算单元,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;
所述的位置计算单元用于对脉搏波处理单元所传递的来自于各个视频采集设备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,综合视频采集设备的拍摄参数和在室内的位置,计算出该生命体的位置,实现该生命体的室内三维空间定位。
其中,所述的视频采集单元与脉搏波提取单元之间、脉搏波提取单元与位置计算单元之间可部分或全部通过有线或无线方式进行连接,以保证数据的有效传输。可以根据实际需要,全部采用有线方式连接,全部采用无线方式连接,或部分采用有线方式连接、部分采用无线方式连接。
实施例1:
下面以火车站工作人员对候车厅进行多目标定位为例,具体说明本发明基于视频采集的多目标室内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,以多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智能手机作为脉搏波提取单元和位置计算单元,摄像头和智能手机间通过WIFI实现数据传输。
借助该系统,工作人员可以通过下述4个步骤实现基于视频采集的多目标室内定位方法:
(1)场景布置:
在火车站候车厅内布置摄像头,开启WIFI使得摄像头和智能手机间能够通讯。布置摄像头时应根据候车厅的具体布置情况,尽量使得候车厅内的各个位置都在两台或两台以上摄像头的采集范围内,以保证室内定位的效果。之后,将各个摄像头的拍摄参数和在室内的精确位置记录在智能手机中,格式为“设备编号-设备拍摄参数-设备位置(x,y,z)”,此处坐标系可任意选取。
(2)视频采集:
在需要进行火车站候车厅的室内多目标定位时,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实时传输给智能手机。
(3)脉搏波提取:
智能手机对步骤(2)中对各个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。由于本实施例中智能手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)。
(4)位置计算:
智能手机对(3)中提取的来自于各个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内的位置,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:。
①数据比对:
智能手机将步骤(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;
当划分了集合之后,各个集合内脉搏波信息可以和身份识别相结合。火车站检票处会对进入候车厅的旅客身份进行确认,可以通过集成了心纹的第三代身份证认证或其他方式认证实现旅客身份和其脉搏波数据的匹配。此处,智能手机可以将该信息与之前检票处所确认的和旅客身份相关联的脉搏波数据进行比对,从而确定出所提取的各个脉搏波数据对应的旅客身份,为后续定位服务。如发现集合U1中的脉搏波数据和旅客甲进入火车站身份认证时的脉搏波数据基本匹配,即可确定视频所采集到的该生命体为旅客甲。
②脉搏波选取:
针对每个集合,选取至少2条相似程度最高的脉搏波数据,要求每个集合内所选取的多条脉搏波数据均来自不同的摄像头。如步骤①中,位置计算单元根据相似度划分出了U1、U2、U3这三个集合,即分别代表甲、乙、丙这三个不同的生命体。其中,集合U1中脉搏波数据相似程度由高到低依次为(小写字母表示脉搏波数据的编号,其后括号中的大写字母表示采集到该条脉搏波摄像头的编号):a(A)、d(A)、b(B)、e(B)、c(C),f(D)……则选取2条相似程度最高的脉搏波数据时,首先选取a,d由于跟a来自同一个视频采集设备而舍弃,再选取b,最终选取的2条脉搏波数据即为a、b。若要再选取第3条脉搏波数据,则同理舍弃e,选取c,最终选取的3条脉搏波数据即为a、b、c。
③参数计算:
针对每个集合所选取的每条脉搏波数据,分别返回其所对应的摄像头,找出该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U1中选取了3条脉搏波数据a、b、c为例,首先返回a对应的摄像头A,找出A采集到的所有脉搏波数据,如a、d、g、h、i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。
④位置确定:
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内的位置模拟投影,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内的位置。如附图3所示,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内的位置,实现室内三维空间定位。
由于和身份识别相结合,本实施例中还实现了对特定身份旅客的定位,即可以借助该系统实现特定旅客的寻找,或是对脉搏波数据异常的旅客进行救护等。
实施例2:
下面以某医院工作人员对候诊厅进行多目标定位为例,具体说明本发明基于视频采集的多目标室内定位系统和定位方法,包括如何与健康监测相结合。本实施例中,以多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和位置计算单元,摄像头和PC机间通过数据线以有线方式实现数据传输。
借助该系统,工作人员可以通过下述4个步骤实现基于视频采集的多目标室内定位方法:
(1)场景布置:
在医院候诊厅内布置摄像头,连接数据线使得摄像头和PC间能够通讯。布置摄像头时应根据候诊厅的具体布置情况,尽量使得候诊厅内的各个位置都在两台或两台以上摄像头的采集范围内,以保证室内定位的效果。之后,将各个摄像头的拍摄参数和在室内的精确位置记录在PC机中,格式为“设备编号-设备拍摄参数-设备位置(x,y,z)”,此处坐标系可任意选取。
(2)视频采集:
在需要进行医院候诊厅的室内多目标定位时,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数据线实时传输给PC机。
(3)脉搏波提取:
PC机对步骤(2)中对各个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)。
(4)位置计算:
PC机对(3)中提取的来自于各个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内的位置,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:。
①数据比对:
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;
当划分了集合之后,各个集合内脉搏波信息可以和健康监护相结合。即PC机可以集成具有脉搏波分析能力的软件,对提取出的脉搏波数据作实时分析处理。当发现部分生命体脉搏波异常,如搏动速率过高或过低,则可以根据具体异常情况初步判定该生命体处于不同程度的危险状态,并予以不同程度的关注和监护。如发现集合U1中的某脉搏波数据反映出该生命体脉搏逐渐衰弱乃至于停止,则可认定为高危患者,应迅速定位并派医护人员实施抢救。
②脉搏波选取:
针对每个集合,选取至少2条相似程度最高的脉搏波数据,要求每个集合内所选取的多条脉搏波数据均来自不同的摄像头。如步骤①中,位置计算单元根据相似度划分出了U1、U2、U3这三个集合,即分别代表甲、乙、丙这三个不同的生命体。其中,集合U1中脉搏波数据相似程度由高到低依次为(小写字母表示脉搏波数据的编号,其后括号中的大写字母表示采集到该条脉搏波摄像头的编号):a(A)、d(A)、b(B)、e(B)、c(C),f(D)……则选取2条相似程度最高的脉搏波数据时,首先选取a,d由于跟a来自同一个视频采集设备而舍弃,再选取b,最终选取的2条脉搏波数据即为a、b。若要再选取第3条脉搏波数据,则同理舍弃e,选取c,最终选取的3条脉搏波数据即为a、b、c。
③参数计算:
针对每个集合所选取的每条脉搏波数据,分别返回其所对应的摄像头,找出该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U1中选取了3条脉搏波数据a、b、c为例,首先返回a对应的摄像头A,找出A采集到的所有脉搏波数据,如a、d、g、h、i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。
④位置确定:
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内的位置模拟投影,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内的位置。如附图3所示,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内的位置,实现室内三维空间定位。
由于和健康监护相结合,本实施例中还实现了对候诊厅内人群的健康监护和紧急定位救护。
对本领域的技术人员来说应理解,根据设计要求和其他因素可以进行各种修改、组合、自组合和变化,只要它们都落于所附权利要求及其等效方案所限定的范围内。
Claims (9)
1.一种基于视频采集的多目标室内定位系统,所述的定位为三维空间定位,所述的多目标为一个以上的具有脉搏的生命体,其特征在于,该系统包括视频采集单元,脉搏波提取单元和位置计算单元,其中:
所述的视频采集单元由多个视频采集设备组成,用于获取生命体的视频信息,并将所获得的视频信息传递给脉搏波提取单元;
所述的脉搏波提取单元用于对视频采集单元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,再将所提取的每一条脉搏波数据及其所对应的视频采集设备和脉搏信息点在视频图像中的位置传递给位置计算单元,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;
所述的位置计算单元用于对脉搏波处理单元所传递的来自于各个视频采集设备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,综合视频采集设备的拍摄参数和在室内的位置,计算出该生命体的位置,实现该生命体的室内三维空间定位。
2.根据权利要求1所述的一种基于视频采集的多目标室内定位系统,其特征在于:所述的视频采集设备选自摄像机、照相机、网络摄像头的任意一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种基于视频采集的多目标室内定位系统,其特征在于:所述的脉搏波提取单元为一台具有视频图像处理和信息分析能力的终端。
4.根据权利要求1所述的一种基于视频采集的多目标室内定位系统,其特征在于:所述的位置计算单元为一台具有数据处理能力的终端。
5.根据权利要求1所述的一种基于视频采集的多目标室内定位系统,其特征在于:该系统可以和身份识别相结合。
6.根据权利要求1所述的一种基于视频采集的多目标室内定位系统,其特征在于:该系统可以和健康监测相结合。
7.一种利用权利要求1所述基于视频采集的多目标室内定位系统的定位方法,其特征在于,该方法包括以下4个步骤:
(1)场景布置:在所需进行多目标室内定位的场所布置视频采集设备作为本系统的视频采集单元,要保证室内的每个位置都在两台以上视频采集设备的采集范围内,将各个视频采集设备的拍摄参数和在室内的精确位置记录在位置计算单元内;
(2)视频采集:当目标进入室内后,视频采集单元获取生命体的视频信息,并将所获得的视频信息传递给脉搏波提取单元;
(3)脉搏波提取:脉搏波提取单元对步骤(2)中对各个视频采集单元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,再将所提取的每一条脉搏波数据及其所对应的视频采集设备和脉搏信息点在视频图像中的位置传递给位置计算单元,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;
(4)位置计算:位置计算单元对(3)中脉搏波处理单元所传递的来自于各个视频采集设备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,综合视频采集设备的拍摄参数和在室内的位置,计算出该生命体的位置,实现该生命体的室内三维空间定位。
8.根据权利要求7所述的定位方法,其特征在于,所述的步骤(4)具体包括以下4个子步骤:
①数据比对:位置计算单元将步骤(3)中脉搏波处理单元所传递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,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,集合的数量即代表所采集的区域内生命体的个数;
②脉搏波选取:针对每个集合,选取至少2条相似程度最高的脉搏波数据,要求每个集合内所选取的多条脉搏波数据均来自不同的视频采集设备;
③参数计算:针对每个集合所选取的每条脉搏波数据,分别返回其所对应的视频采集设备,找出该视频采集设备所采集到的所有在此集合内的脉搏波数据,标记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,再运用多脉搏信息点归一法计算出投影的角度、中心和范围这几个参数;
④位置确定:针对每个集合,根据步骤③中多脉搏信息点归一法求出的每个视频采集设备各自的投影角度、中心和范围,结合这些视频采集设备在室内的位置模拟投影,所有个投影的交集即为该集合内脉搏波数据来自的生命体在室内的位置,对每个集合以此操作即可得知所有生命体在室内的位置,实现室内三维空间定位。
9.根据权利要求8所述的定位方法,其特征在于,所述的步骤③中,所述的多脉搏信息点归一法具体为:找到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;计算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,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,即可以确定该生命体相对于该视频采集设备的方向。
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