CN107292254A - 近红外人体位姿检测装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种近红外人体位姿态检测装置及检测方法,该装置包含：微处理器，无线测距模块，近红外摄像模块，红外LED灯。该方法利用红外LED灯对摄像模块的背景光进行补偿，采集用户头部轮廓图像，再利用测距模块检测距离,然后准确计算人体姿态，测量精度高，检测简单，检测速度快，成本低。

Description

近红外人体位姿检测装置和方法
技术领域
本发明涉及一种近红外人体位姿检测装置和方法，属于生物识别技术领域。
背景技术
人体位姿检测是指通过对人体的检测来判断人体是处于什么姿势，现有技术中的位姿检测大部分是采用摄像头采集图像，然后通过图像分析来区分出人体的各部分在图像中的位置，如人脸识别等，然后再根据此来判断人的姿势，例如：被测试人是坐着还是站着。这种检测需要摄像头采集到的图像比较清晰，分辨率较高才能进行判断，而且由于该识别方法需要处理图像数据，因此对处理器的要求较高，成本较高，且信息处理的及时性较差。
现有技术中还有一种采用超声波或红外检测人体的方法，但这种方式，能测量大致距离，而无法精确获取人体特定部位的距离，因此无法准确获得人体的位姿。
发明内容
本发明提供的一种成本较低，且检测快速、准确的近红外人体位姿态检测方法和装置。
为解决上述现有的技术问题，本发明提供了一种近红外人体位姿态检测装置，在人脸检测的同时实现距离检测，该装置包含：
微处理器，用于接收和处理数据；
无线测距模块，所述无线测距模块与微处理器连接，用于检测人体距离；
近红外摄像模块，所述近红外摄像模块与微处理器连接，用于采集近红外图像，所述近红外摄像模块的镜头处设有用于过滤可见光的近红外滤光片；
红外LED灯，所述红外LED灯与近红外摄像模块或微处理器连接，所述红外LED灯在近红外摄像模块进行图像采集时开启，用于向近红外摄像模块的图像采集环境发出红外光。
所述无线测距模块采用超声波测距传感器或光电测距传感器。
它还包括用于向外界传输数据的无线传输模块，所述无线传输模块和微处理器连接。采用该模块后，可以将微处理器检测的人体位姿信息发送到用户手机或者网络的云端。
所述无线传输模块采用蓝牙模块、射频模块或WIFI模块。
本发明还提供一种人体位姿态检测方法，它采用包含有微处理器、无线测距模块、近红外摄像模块、红外LED灯的近红外人体位姿检测装置，所述方法包括以下步骤：
(1)、微处理器发送检测命令到近红外摄像模块和无线测距模块；
(2)、红外LED灯开启，主动发出近红外光，近红外摄像模块采集图像并将数据发送到微处理器，无线测距模块检测人体距离并发送给微处理器；
(3)、微处理器提取所采集图像中的亮度分量信号，并进行图像滤波，去除图像中的噪点；
(4)、根据设定的亮度信号阈值对滤波后的图像进行二值化处理，得到二进制图像并存储为图像A；
(5)、微处理器根据无线测距模块的数据计算近红外人体位姿检测装置离人体的距离X，并根据图像A和距离X计算人脸实际高度，从而完成近红外人体位姿检测。
所述步骤(3)中的图像滤波采用极大值滤波方法处理图像。采用这种图像滤波方法简单方便。
所述步骤(4)中的二值化处理是指，提出图像中的亮度分量，并设定亮度阈值y，若图像中像素点的亮度分量大于等于y，则将该像素点的亮度分量设为最大，若图像中像素点的亮度分量小于y，则将该像素点的亮度分量设为0，从而得到二进制图像。
所述步骤(5)中计算人脸实际高度采用的公式为
其中，h实际是指人脸实际高度，h为图像B的纵向高度，h1为图像B中人脸特征中心位置的高度，上述两个参数直接从图像B中获取，X为离人体的距离，该数据由无线测距模块检测获取，α为近红外摄像模块的探测角度，为已知数据，L为近红外人体位姿检测装置的离地高度，为已知数据或通过检测得到。
微处理器中还存有人的身高，微处理器根据人脸实际高度和人的身高来判断人体位姿。采用这种方式，微处理器可以直接判断人体位姿。
所述近红外人体位姿检测装置还包括无线传输模块，微处理器在判断人体位姿之后，将人体位姿信息通过无线传输模块发送到用户手机或云端。
本发明的有益效果是：
第一、结合了人脸识别与超声波测距技术，从而对人体位姿态实现精确检测。
第二、由于检测的是人脸位置，所需采集图像仅仅为人体轮廓，因此对摄像头分辨率要求不高，成本较低。
第三、采用红外LED灯加强了红外光线，且摄像模块中采用红外滤光片滤除大部分可见光，因此能够最大程度消除环境可见光的影响，不管环境光是亮还是暗，都能够获取准确的图像信息，图像采集精度比较高。
第四、由于采用红外LED灯在采集图像时主动开启，而且图像采集模块采集的主要为红外光形成的图像，因此在采集图像时，就能够滤除人体的大部分细节特征，如人脸中的鼻子、眼睛、耳朵等特征，那么采集后的图像就比较简单，且通过二值化处理之后，数据非常简单，对处理器的性能要求也不高，大大降低成本，并提高了处理速度。
附图说明
图1是本发明的方框示意图；
图2是人脸高度检测计算示意图；
具体实施方式
如图1所示：本发明提供一种近红外人体位姿态检测装置，它包括：
微处理器，用于接收和处理数据；
无线测距模块，所述无线测距模块与微处理器连接，用于检测人体距离；
近红外摄像模块，所述近红外摄像模块与微处理器连接，用于采集近红外图像，所述近红外摄像模块的镜头处设有用于过滤可见光的近红外滤光片；
红外LED灯，所述红外LED灯与近红外摄像模块或微处理器连接，所述红外LED灯在近红外摄像模块进行图像采集时开启，用于向近红外摄像模块的图像采集环境发出红外光。红外LED灯可以与微处理器连接由微处理器直接控制其开启或关闭，也可以与近红外摄像模块连接，由近红外摄像模块来控制其开启或关闭，一般红外LED灯设在摄像头的附近，为摄像头的采集环境提供主动型红外光源。
当然它还包括电源模块，电源模块向装置中的各单元供电。
所述微处理器采用单片机，但也可以采用ARM处理器或其它微处理器。
所述无线测距模块采用超声波测距传感器或光电测距传感器。
它还包括用于向外界传输数据的无线传输模块，所述无线传输模块和微处理器连接。
所述无线传输模块采用蓝牙模块、射频模块或WIFI模块。
本发明还包括一种近红外人体位姿检测方法，它采用包含有微处理器、无线测距模块、近红外摄像模块、红外LED灯的近红外人体位姿检测装置，所述方法包括以下步骤：
(1)、微处理器发送检测命令到近红外摄像模块和无线测距模块；
(2)、红外LED灯开启，释放主动近红外光源，近红外摄像模块采集图像并将数据发送到微处理器，无线测距模块检测人体距离并发送给微处理器；
(3)、微处理器提取所采集图像中的亮度分量信号，并进行图像滤波，去除图像中的噪点；
(4)、根据设定的亮度信号阈值对滤波后的图像进行二值化处理，得到二进制图像并存储为图像A；
(5)、微处理器根据无线测距模块的数据计算近红外人体位姿检测装置离人体的距离X，并根据图像A和距离X计算人脸实际高度，从而完成近红外人体位姿检测。
所述步骤(3)中的图像滤波采用极大值滤波方法处理图像。在图像处理领域中，图像滤波的方式有很多中，本发明中仅列举出一种，但其它只要是起到图像滤波功能的方法则均应在本申请保护范围之内。
所述步骤(4)中的二值化处理是指，提出图像中的亮度分量，并设定亮度阈值y，若图像中像素点的亮度分量大于等于y，则将该像素点的亮度分量设为最大，若图像中像素点的亮度分量小于y，则将该像素点的亮度分量设为0，从而得到二进制图像。
例如：实施例中采用的摄像头采集的图像为YUV格式的图像，其中Y为亮度信号，U、V为色差信号，那么实际上是将图像中每个像素点的Y的数值提取出即可，将Y与设定的亮度阈值y进行比较、处理，然后得到二值化图像，二值化图像实际就是黑白图像。
如图2所示：所述步骤(5)中计算人脸实际高度采用的公式为
其中，h实际是指人脸实际高度，h为图像B的纵向高度，h1为图像B中人脸特征中心位置的高度，上述两个参数直接从图像B中获取，X为离人体的距离，该数据由无线测距模块检测获取，α为近红外摄像模块的探测角度，为已知数据，L为近红外人体位姿检测装置的离地高度，为已知数据或通过检测得到。
图2中近红外人体位姿检测装置设置在升降桌上，则L为升降桌高度，由升降桌的控制器直接将该数据发送给微处理器。
微处理器中还存有人的身高，微处理器根据人脸实际高度和人的身高来判断人体位姿。人的身高数据可由用户输入获得，也可由检测模块检测获得。
所述近红外人体位姿检测装置还包括无线传输模块，微处理器在判断人体位姿之后，将人体位姿信息通过无线传输模块发送到用户手机或云端。

Claims (10)

1.一种近红外人体位姿态检测装置，其特征在于，它包括：
微处理器，用于接收和处理数据；
无线测距模块，所述无线测距模块与微处理器连接，用于检测人体距离；
近红外摄像模块，所述近红外摄像模块与微处理器连接，用于采集近红外图像，所述近红外摄像模块的镜头处设有用于过滤可见光的近红外滤光片；
红外LED灯，所述红外LED灯与近红外摄像模块或微处理器连接，所述红外LED灯在近红外摄像模块进行图像采集时开启，用于向近红外摄像模块的图像采集环境发出红外光。
2.根据权利要求1所述的近红外人体位姿态检测装置，其特征在于：所述无线测距模块采用超声波测距传感器或光电测距传感器。
3.根据权利要求1所述的近红外人体位姿态检测装置，其特征在于：它还包括用于向外界传输数据的无线传输模块，所述无线传输模块和微处理器连接。
4.根据权利要求3所述的近红外人体位姿态检测装置，其特征在于：所述无线传输模块采用蓝牙模块、射频模块或WIFI模块。
5.一种近红外人体位姿检测方法，其特征在于，它采用包含有微处理器、无线测距模块、近红外摄像模块、红外LED灯的近红外人体位姿检测装置，所述方法包括以下步骤：
(1)、微处理器发送检测命令到近红外摄像模块和无线测距模块；
(2)、红外LED灯开启，主动发出近红外光，近红外摄像模块采集图像并将数据发送到微处理器，无线测距模块检测人体距离并发送给微处理器；
(3)、微处理器提取所采集图像中的亮度分量信号，并进行图像滤波，去除图像中的噪点；
(4)、根据设定的亮度信号阈值对滤波后的图像进行二值化处理，得到二进制图像并存储为图像A；
(5)、微处理器根据无线测距模块的数据计算近红外人体位姿检测装置离人体的距离X，并根据图像A和距离X计算人脸实际高度，从而完成近红外人体位姿检测。
6.根据权利要求5中所述的近红外人体位姿检测方法，其特征在于：所述步骤(3)中的图像滤波采用极大值滤波方法处理图像。
7.根据权利要求5中所述的近红外人体位姿检测方法，其特征在于：所述步骤(4)中的二值化处理是指，提出图像中的亮度分量，并设定亮度阈值y，若图像中像素点的亮度分量大于等于y，则将该像素点的亮度分量设为最大，若图像中像素点的亮度分量小于y，则将该像素点的亮度分量设为0，从而得到二进制图像。
8.根据权利要求5中所述的近红外人体位姿检测方法，其特征在于：所述步骤(5)中计算人脸实际高度采用的公式为
其中，h实际是指人脸实际高度，h为图像B的纵向高度，h1为图像B中人脸特征中心位置的高度，上述两个参数直接从图像B中获取，X为离人体的距离，该数据由无线测距模块检测获取，α为近红外摄像模块的探测角度，为已知数据，L为近红外人体位姿检测装置的离地高度，为已知数据或通过检测得到。
9.根据权利要求5中所述的近红外人体位姿检测方法，其特征在于：微处理器中还存有人的身高，微处理器根据人脸实际高度和人的身高来判断人体位姿。
10.根据权利要求5中所述的近红外人体位姿检测方法，其特征在于：所述近红外人体位姿检测装置还包括无线传输模块，微处理器在判断人体位姿之后，将人体位姿信息通过无线传输模块发送到用户手机或云端。
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