CN108195306B - 获取人体安全包络线的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种获取人体安全包络线的方法，包括如下步骤：以床体的宽度方向为x轴，以床体长度方向为y轴，以床体高度方向为z轴，建立xyz直角坐标系；通过第一相机从上往下俯拍平躺在床体上的人体，筛选出人体的俯拍轮廓DP，得到人体轮廓HP的X坐标和Y坐标；根据俯拍轮廓中每个y1对应的两个x1的平均值，计算出人体中心线L1；通过第二相机从水平方向垂直于所述人体中心线L1方向拍摄人体形成在背景板上的侧面投影，筛选出人体侧面轮廓SP；以及根据z2和所述人体中心线L1得到人体轮廓HP的Z坐标，从而得到人体轮廓HP。本发明提供的获取人体安全包络线的方法，效率高，成本低，实现简单，稳定性高。

Description

获取人体安全包络线的方法
技术领域
本发明涉及识别技术领域，特别是涉及一种获取人体安全包络线的方法。
背景技术
随着人们生活水平的提高，理疗设备的使用越来越普及，如何利用视觉，实时监控人体的人体安全包络线，成为理疗设备上的迫切需求。由于人体的体积太大，纵深过深，通过当前的双目视觉3D成像技术几乎无法实现，打光、视野和景深都难以达到，若配上结构光，效率就更加低下，无法满足实时监控的功能需求，没有实用性。
发明内容
针对上述现有技术现状，本发明所要提供一种获取人体安全包络线的方法，该方法效率高，成本低，实现简单，稳定性高。
为了解决上述技术问题，本发明所提供的一种获取人体安全包络线的方法，包括如下步骤：
以床体的宽度方向为x轴，以床体长度方向为y轴，以床体高度方向为z轴，建立xyz直角坐标系；
通过第一相机从上往下俯拍平躺在床体上的人体，筛选出人体的俯拍轮廓DP(x1，y1，0)，得到人体轮廓HP的X坐标和Y坐标；
根据俯拍轮廓(x1，y1，0)中每个y1对应的两个x1的平均值，计算出人体中心线L1；
通过第二相机从水平方向垂直于所述人体中心线L1方向拍摄人体形成在背景板上的侧面投影，筛选出人体侧面轮廓SP(0，y2，z2)；以及
根据z2和所述人体中心线L1得到人体轮廓HP的Z坐标，从而得到人体轮廓HP(X，Y，Z)。
在其中一个实施例中，根据z2和所述人体中心线L1得到人体轮廓HP的Z坐标的步骤包括：
在床体的沿长度方向的中心线L附近设置若干与L平行的预设中心线L11、L12、…、L1n；
通过试验得出当所述人体中心线L1分别为L11、L12、…、L1n，所述人体侧面轮廓的z2分别为z21、z22、…、z2m的时候，分别对应的人体轮廓HP的Z坐标；以及
若L1＝L1n，z2＝x(z2(m-1)+z2m)则Z＝x(Z(m-1)n+Zmn)，其中，，0<x<1，Z(m-1)n、Zmn分别为当z2为z2(m-1)、z2m的时候，分别对应的人体轮廓HP的Z坐标。
在其中一个实施例中，1≤n≤5。
在其中一个实施例中，所述背景板为高亮度的背景板。
在其中一个实施例中，所述第一相机可在与床体的床头位置相对的第一位置和与床体的床尾位置相对的第二位置之间移动，所述第二相机可在与床体的床头位置相对的第三位置和与床体的床尾位置相对的第四位置之间移动，在通过第一相机从上往下俯拍平躺在床体上的人体，筛选出人体的俯拍轮廓DP(x1，y1，0)，得到人体轮廓HP的X坐标和Y坐标的步骤之前，还包括：
当需要对人体上半身理疗时，控制所述第一相机移动至第一位置，控制所述第二相机移动至第三位置；当需要对人体下半身理疗时，控制所述第一相机移动至第二位置，控制所述第二相机移动至第四位置。
本发明提供的获取人体安全包络线的方法，利用双相机分别成像，后拟合人体安全包络线的方法，该方法效率高，成本低，实现简单，稳定性高。
本发明附加技术特征所具有的有益效果将在本说明书具体实施方式部分进行说明。
附图说明
图1为本发明实施例中的床体的立体结构示意图；
图2为本发明实施例中的获取人体安全包络线的方法的流程图；
图3为通过第一相机从上往下俯拍人体筛选得到的俯拍轮廓图；
图4为通过第二相机从水平方向垂直于人体中心线方向拍摄人体形成在背景板上的侧面投影筛选得到的轮廓图；
图5为形成在背景板上的侧面投影的成像原理图。
具体实施方式
下面参考附图并结合实施例对本发明进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，以下各实施例及实施例中的特征可以相互组合。
图1所示为本发明实施例中的床体的立体结构示意图。如图1所示，床体10的上方设置有第一相机40，床体10的一侧设置有第二相机30，另一侧设置有背景板20。优选地，所述背景板20为高亮度的背景板，这样利用单一高亮背景板筛选人体轮廓，排除各种干扰。
如图2所示，本发明实施例中的获取人体安全包络线的方法包括如下步骤：
步骤1、以床体10的其中一个床角为原点(床体其他位置也可以作为原点)，以床体10的长度方向为y轴，以床体10的宽度方向为x轴，以床体10的高度方向为z轴，建立xyz直角坐标系。
步骤2、通过第一相机40从上往下俯拍平躺在床体10上的人体，筛选出人体的俯拍轮廓DP(x1，y1，0)(见图3)。由于第一相机40物距较远，而人体躺在床体10上，该轮廓DP可以近似人体轮廓HP(X，Y，Z)坐标，即X＝x1，Y＝y1，从而得到人体安全包络线的X坐标和Y坐标。
步骤3、根据俯拍轮廓(x1，y1，0)中每个y1对应的两个x1的平均值，计算出人体中心线L1。
现假设人体从头到脚的轮廓图3中最左边的坐标(即x最小值)依次为(x1L，y1L)，(x2L，y2L)，…，(xnL，ynL)，图3中最右边的坐标(即x最大值)依次为(x1R，y1R)，(x2R，y2R)，…，(xnR，ynR)。
x1＝(x1L+x1R)/2,y1＝y1L＝y1R
x2＝(x2L+x2R)/2,y2＝y2L＝y2R
…
xn＝(xnL+xnR)/2,yn＝ynL＝ynR
则L1:x＝(x1+x2+…+xn)/n。
步骤4、通过第二相机从水平方向垂直于所述人体中心线L1方向拍摄人体形成在背景板上的侧面投影，筛选出人体侧面轮廓SP(0，y2，z2)(0，y2，z2)(如图4所示)。
步骤5、由于人体轮廓HP的Z值跟z2和人体中心线L1之间存在函数映射关系，根据z2和所述人体中心线L1得到人体轮廓HP的Z坐标，从而得到人体轮廓HP(X，Y，Z)。具体如下：
如图5所示，由于第二相机30与背景板20之间的间距固定不变，因此，Z值的大小与z2值和L1相关。但由于人体躺在床体10上会存在偏移，即人体中心线L1有可能往右手侧偏移，也有可能往左手侧偏移。但由于现实中，被测人会被要求按照标明中心线躺下，故中心线L1大多相同或者说幅度变化范围比较小。因此，在床体的沿长度方向的中心线L附近设置若干与L平行的预设中心线L11、L12、…、L1n，通过试验得出当所述人体中心线L1分别为L11、L12、…、L1n，所述人体侧面轮廓的z2分别为z21、z22、…、z2m的时候，分别对应的人体轮廓HP的Z坐标。如下表所示：
L<sub>11</sub> L<sub>12</sub> … L<sub>1n</sub>
z<sub>21</sub> Z<sub>11</sub> Z<sub>12</sub> … Z<sub>1n</sub>
z<sub>22</sub> Z<sub>11</sub> Z<sub>12</sub> … Z<sub>1n</sub>
… … … … …
z<sub>2m</sub> Z<sub>m1</sub> Z<sub>m2</sub> … Z<sub>mn</sub>
通过上表和下列公式可以计算被选取的相邻两个点之间的任意点的Z值：若L1＝L1n，z2＝x(z2(m-1)+z2m)，0<x<1，则Z＝x(Z(m-1)n+Zmn)。
比如，若实验得到当人体中心线L1＝L11，z2为30mm、35mm对应的人体轮廓HP的Z坐标分别为26mm、30mm，则，z2为32mm对应的人体轮廓HP的Z坐标＝32(26+30)/(30+35)＝27.5mm，从而可以求出任意点的Z值。
在一个优选实施例中，被床体10(以及躺在上面的人体)等分成上半部分(如图3所示)，所述第一相机40可在与床体10的床头位置相对的第一位置和与床体10的床尾位置相对的第一位置之间移动，所述第二相机30可在与床体10的床头位置相对的第三位置和与床体10的床尾位置相对的第二位置之间移动，在步骤2之前，还包括：
当需要对人体上半身理疗时，控制所述第一相机40移动至第一位置，控制所述第二相机30移动至第三位置；当需要对人体下半身理疗时，控制所述第一相机40移动至第二位置，控制所述第二相机30移动至第四位置。由于将被床体(以及躺在上面的人体)等分成两部分，从而大幅度缩小被检测的视野，降低相机安装的难度，减少畸变。
由此可见，本发明提供的获取人体安全包络线的方法，具有以下有益效果：
1)由于采用分割待监测区域的方法，缩小了监测视野，降低相机镜头的选型和安装难度，可降低成本。
2)由于两个相机垂直成90度拍摄，结合单一高亮背景墙结构，大幅度降低了打光难度，且可以忽略人体纵深过大对镜头选型的影响
3)利用数学知识计算出人体轮廓值，简单可靠，速度快。
4)该方法可在数秒内完成监测，获得人体轮廓，效率高，实用性强。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种获取人体安全包络线的方法，其特征在于，包括如下步骤：
以床体的宽度方向为x轴，以床体长度方向为y轴，以床体高度方向为z轴，建立xyz直角坐标系；
通过第一相机从上往下俯拍平躺在床体上的人体，筛选出人体的俯拍轮廓DP(x1，y1，0)，得到人体轮廓HP的X坐标和Y坐标；
根据俯拍轮廓(x1，y1，0)中每个y1对应的两个x1的平均值，计算出人体中心线L1；
通过第二相机从水平方向垂直于所述人体中心线L1方向拍摄人体形成在背景板上的侧面投影，筛选出人体侧面轮廓SP(0，y2，z2)；以及
根据z2和所述人体中心线L1得到人体轮廓HP的Z坐标，从而得到人体轮廓HP(X，Y，Z)；
根据z2和所述人体中心线L1得到人体轮廓HP的Z坐标的步骤包括：
在床体的沿长度方向的中心线L附近设置若干与L平行的预设中心线L11、L12、…、L1n；
通过试验得出当所述人体中心线L1分别为L11、L12、…、L1n，所述人体侧面轮廓的z2分别为z21、z22、…、z2m的时候，分别对应的人体轮廓HP的Z坐标；以及
若L1＝L1n，z2＝x(z2(m-1)+z2m)，则Z＝x(Z(m-1)n+Zmn)，其中，0<x<1，Z(m-1)n、Zmn分别为当z2为z2(m-1)、z2m的时候，分别对应的人体轮廓HP的Z坐标。
2.根据权利要求1所述的获取人体安全包络线的方法，其特征在于，1≤n≤5。
3.根据权利要求1所述的获取人体安全包络线的方法，其特征在于，所述背景板为高亮度的背景板。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的获取人体安全包络线的方法，其特征在于，所述第一相机可在与床体的床头位置相对的第一位置和与床体的床尾位置相对的第二位置之间移动，所述第二相机可在与床体的床头位置相对的第三位置和与床体的床尾位置相对的第四位置之间移动，在通过第一相机从上往下俯拍平躺在床体上的人体，筛选出人体的俯拍轮廓DP(x1，y1，0)，得到人体轮廓HP的X坐标和Y坐标的步骤之前，还包括：
当需要对人体上半身理疗时，控制所述第一相机移动至第一位置，控制所述第二相机移动至第三位置；当需要对人体下半身理疗时，控制所述第一相机移动至第二位置，控制所述第二相机移动至第四位置。
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