CN116009107B - 一种被动式人体检测方法、装置、设备及介质 - Google Patents

一种被动式人体检测方法、装置、设备及介质 Download PDF

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Abstract

本发明属于人体检测技术领域，具体而言涉及一种被动式人体检测方法、装置、设备及介质，用以解决现有人体检测技术容易被干扰、检测准确率低的问题，方法包括：获取环境中的红外热辐射信号，以获取待测体的温度；向所述环境中发射电磁波并获取反射回来的回波信号；根据所述回波信号确定所述环境中的所述待测体位置；根据所述待测体位置匹配一阈值范围；比较所述待测体的温度与所述阈值范围，以确定所述环境中的人体检测信息本发明结合电磁波探测和热成像来检测当前环境中是否有人存在，可以有效地过滤干扰信号，大幅提高人体存在检测的准确率和灵敏度。

Description

一种被动式人体检测方法、装置、设备及介质
技术领域
本发明属于人体检测技术领域，具体而言涉及一种被动式人体检测方法、装置、设备及介质。
背景技术
目前，在人体检测领域，主要有PIR传感器、毫米波雷达传感器、RGB摄像头等技术。
PIR传感器的缺点是容易受各种热源、光源的干扰，受环境温度影响比较大。此外，被动红外穿透力差，不容易被探头接收，无法检测到静止的人存在也无法识别人的运动状态等。
毫米波雷达传感器分辨率和抗干扰能力都比较高，检测运动或者微动目标的准确性也很高。缺点是在做人体检测时容易误判，把其他运动物体识别为人。此外，需要高精度的雷达做成像才能识别人的运动状态。
RGB摄像头结合机器学习的人体检测技术，很容易侵犯隐私，适用场景比较受限制。
综上，现有技术中的人体检测技术存在容易被干扰、检测准确率低的问题需要解决。
发明内容
鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种被动式人体检测方法，用以解决现有人体检测技术容易被干扰、检测准确率低的问题，本发明实施例提供的技术方案，包括：
获取环境中的红外热辐射信号，以获取待测体的温度；
向所述环境中发射电磁波并获取反射回来的回波信号；
根据所述回波信号确定所述环境中的所述待测体位置；
根据所述待测体位置匹配一阈值范围；
比较所述待测体的温度与所述阈值范围，以确定所述环境中的人体检测信息。
在一些实施例中，所述红外热辐射信号通过热成像仪被获取并且被转化为热像图。
在一些实施例中，还包括根据所述回波信号确定所述待测体与红外热辐射信号检测源之间的距离，根据所述距离，通过温度显示范围模型确定所述阈值范围。
在一些实施例中，所述阈值范围与所述人体在所述距离下呈现在所述热像图中的温度显示范围相匹配。
在一些实施例中，若所述待测体的温度处于所述阈值范围内，则根据所述待测体在所述热像图中的形状，通过姿态识别模型判断所述待测体的运动姿态。
在一些实施例中，基于所述回波信号和所述热像图，以判断所述待测体在所述运动姿态下的运动参数信息。
在一些实施例中，所述人体检测信息包括是否存在人体、人体位置、高度、人体姿态或者运动参数信息中的一种或者多种的组合。
本发明还提供一种被动式人体检测装置，包括：
温度检测模块，用于获取环境中的红外热辐射信号，以获取待测体的温度；
电磁波检测模块，向所述环境中发射电磁波并获取反射回来的回波信号；
位置检测模块，根据所述回波信号确定所述环境中的所述待测体位置；
阈值匹配模块，根据所述待测体位置匹配一阈值范围；
人体检测模块，比较所述待测体的温度与所述阈值范围，以确定所述环境中的人体检测信息。
本发明还提供一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如上任一实施例所述的被动式人体检测方法。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上任一实施例所述的被动式人体检测方法。
有益效果
本发明提供的人体检测系统，结合电磁波探测和热成像来检测当前环境中是否有人存在，可以有效地过滤干扰信号，大幅提高人体存在检测的准确率和灵敏度。此外，还可以结合电磁波探测器对目标空间位置速度的识别以及热成像的温度像素信息识别人数以及人的运动状态等。
此外，本发明实施例还可以通过确定待测体和红外热辐射信号发射源之间距离，通过该距离调整对待测体进行温度判定的阈值范围，避免了人体与热成像仪之间的距离造成的温度显示变化对于检测的干扰。
附图说明
为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书实施例中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的被动式人体检测方法流程示意图；
图2为本发明提供的被动式人体检测装置架构示意图；
图3为本发明提供的电子设备架构示意图；
图4为本发明实施例提供的人体检测系统架构示意图；
图5为本发明提供的人体检测系统优选实施例架构示意图。
1-热成像仪；2-电磁波探测器；3-位置识别模块；4-处理模块；41-阈值确定单元；5-距离检测模块；6-方位检测模块；7-运动状态模块。
实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合、分离、互换和/或重新布置。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在附图中，为了清楚和/或描述性的目的，可以夸大部件的尺寸和相对尺寸。当可以不同地实施示例性实施例时，可以以不同于所描述的顺序来执行具体的工艺顺序。例如，可以基本同时执行或者以与所描述的顺序相反的顺序执行两个连续描述的工艺。此外，同样的附图标记表示同样的部件。
当一个部件被称作“在”另一部件“上”或“之上”、“连接到”或“结合到”另一部件时，该部件可以直接在所述另一部件上、直接连接到或直接结合到所述另一部件，或者可以存在中间部件。然而，当部件被称作“直接在”另一部件“上”、“直接连接到”或“直接结合到”另一部件时，不存在中间部件。为此，术语“连接”可以指物理连接、电气连接等，并且具有或不具有中间部件。
为了描述性目的，本发明可使用诸如“顶部”、“底部”、“在……之下”、“在……下方”、“在……下”、“下”、“在……上方”、“上”、“在……之上”、“较高的”等是相对于部件的空间相对术语，从而来描述如附图中示出的一个部件与另一(其它)部件的关系。
这里使用的术语是为了描述具体实施例的目的，而不意图是限制性的。如这里所使用的，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式“一个(种、者)”和“所述(该)”也意图包括复数形式。此外，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”以及它们的变型时，说明存在所陈述的特征、整体、步骤、操作、部件、组件和/或它们的组，但不排除存在或附加一个或更多个其它特征、整体、步骤、操作、部件、组件和/或它们的组。还要注意的是，如这里使用的，术语“基本上”、“大约”和其它类似的术语被用作近似术语而不用作程度术语，如此，它们被用来解释本领域普通技术人员将认识到的测量值、计算值和/或提供的值的固有偏差。
本发明提供一个具体实施例，如图1所示，公开一种被动式人体检测方法，用以解决现有人体检测技术容易被干扰、检测准确率低的问题，本实施例提供的技术方案，包括：
获取环境中的红外热辐射信号，以获取待测体的温度；
向所述环境中发射电磁波并获取反射回来的回波信号；
根据所述回波信号确定所述环境中的所述待测体位置；
根据所述待测体位置匹配一阈值范围；
比较所述待测体的温度与所述阈值范围，以确定所述环境中的人体检测信息。
优选地，所述红外热辐射信号通过热成像仪被获取并且被转化为热像图。具体地，可以设置热成像仪捕获环境中的红外热辐射信号并形成热像图。而电磁波则可以通过电磁波探测器发射并接收回波信号，通过回波信号可以确定物体的位置、距离、形状、高度等空间信息，以及运动速度、加速度等运动信息。
具体地，本实施例通过电磁波探测仪发射的电磁波的回波信号分析，可以确定环境中什么位置存在“障碍物”也即待测体，也即可以检测到目标环境中可能出现人体的位置区域，通过该位置区域在由红外热辐射信号形成的热像图中进行温度比对，若比对符合预期，则初步认为该位置区域存在人体并进行进一步确认。其中，由于人体的与红外热辐射信号检测源例如热成像仪的距离对红外热辐射信号影响非常大，热成像仪检测得到的人体体温显示数值会随着距离的增加呈下降趋势。同时人体的距离以及方位对热像图中人体的温度分布造成很大的影响。因此本实施例中先通过待测体位置匹配一阈值范围，使得该阈值范围与人体在特定位置下呈现在热像图中的温度范围相匹配。以此减弱热成像仪的特点带来的不利影响，使得检测更为准确。
确定好阈值范围之后，将热像图中对应待测体所在区域的温度与阈值范围相比较，在一些实施例中，可以判定区域中温度介于阈值范围上下限之间的部分占比大小来确定该待测体是否符合比较预期，若待测体的大部分区域温度在阈值范围之中则初步认为该待测体为人体，进而对其进行进一步的信息分析。
在一些实施例中，所述人体检测信息包括是否存在人体、人体位置、高度、人体姿态或者运动参数信息中的一种或者多种的组合。人体检测信息可以理解为包括人体是否存在，人体的姿态，所处的场景，人体的运动状态、速度、加速度等信息的综合。其中，通过电磁波探测器可以测得人体位置、速度、加速度、人体高度等信息。通过红外热辐射信号形成的热像图可以判断人体的姿态，例如躺、站、坐等状态。
优选地，还包括根据所述回波信号确定所述待测体与红外热辐射信号检测源之间的距离，根据所述距离，通过温度显示范围模型确定所述阈值范围。所述阈值范围与所述人体在所述距离下呈现在所述热像图中的温度显示范围相匹配。本实施例可以主要聚焦于待测体的距离对于热像图中温度呈现的影响。
在一些实施例中，所述根据所述距离调整所述阈值范围，包括：根据所述距离，通过所述温度显示范围确定模型确定所述阈值范围，其中所述温度显示范围确定模型为依据若干人体在与所述热成像仪不同距离下形成的热像图中的显示温度训练得到，所述温度显示范围确定模型用于根据输入的距离输出人体在特定距离下的温度显示范围。
优选地，若所述待测体的温度处于所述阈值范围内，则根据所述待测体在所述热像图中的形状，通过姿态识别模型判断所述待测体的运动姿态。所述姿态识别模型为根据不同人体姿态形成的热像图训练得到的。
在一些实施例中，还可以基于所述回波信号和所述热像图，以判断所述待测体在所述运动姿态下的运动参数信息。
本发明还提供一种被动式人体检测装置，如图2所示，包括：
热辐射获取模块，获取环境中的红外热辐射信号；
电磁波检测模块，向所述环境中发射电磁波并获取反射回来的回波信号；
位置确定模块，根据所述回波信号确定所述环境中的待测体位置；
人体检测模块，根据所述待测体位置和所述红外热辐射信号确定所述待测体的温度是否处于阈值范围内，以确定所述环境中的人体检测信息。
本发明还提供一种电子设备，如图3所示，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如上任一实施例所述的被动式人体检测方法。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上任一实施例所述的被动式人体检测方法。
本发明还提供一个具体实施例，如图4所示，公开了一种人体检测系统，包括：热成像仪1，用于获取环境的热像图；电磁波探测器2，用于向环境发送电磁波并获取反射回来的回波信号；位置识别模块3，与所述电磁波探测器2通信连接，所述位置识别模块3被配置为根据所述回波信号确定待测体8的位置；还包括处理模块4，分别与所述热成像仪1和所述位置识别模块3通信连接，所述处理单元4被配置为根据所述热像图判断所述位置的温度是否介于阈值范围中，若是则初步判定可能检测到人体。后续还可以采用更精确的技术手段进行进一步确认，此处不多赘述。阈值范围可以是根据人体在热像图之中呈现温度的经验数据设定的，其具有上限和下限，若检测到热像图中显示温度介于上限和下限之间则认为该温度介于阈值范围之中。
其中，位置识别模块3所识别的位置指的是待测体8在电磁波检测区域内的位置，例如当电磁波检测结果程平面图形显示时，该位置指的是待测体8在平面图形上的位置显示，其可以与热像图中的位置相对应。或者例如电磁波检测结果程扇面区域，该位置也可以指的是待测体8在某一角度方向上。
具体地，电磁波探测器2可以向环境或者目标区域发射电磁波，并且接收反射回来的回波信号。位置识别模块3可以是电磁波探测器2内部自带的分析模块，也可以理解为电磁波探测器2的电磁波发生器和接收器之外的信号分析模块。可以通过对回波信号分析得到被探测环境或者目标区域之中是否存在待测体8，所谓待测体8指的是包括人体、小动物、小型建筑物等可以形成电磁波“障碍物”的物体，位置识别模块3可以通过回波信号分析得到每个待测体8的位置空间信息。由此也可知只通过电磁波探测器2检测人体容易将其他待测体8识别为人体。
在此基础上，本实施例还通过热成像仪1获取到的热像图或者温度矩阵进行人体检测，倘若单独采用热成像仪1进行检测，容易受到其他热源和光源的干扰，而且受到环境温度的影响比较大。
本实施例中通过电磁波探测器2进行电磁波探测，通过位置识别模块可以获取到目标区域之中是否存在疑似人体的待测体8，确定若干个待定目标，然后通过热成像仪1获取的热像图或者温度矩阵对待测体8位置处的温度进行判定，根据人体在热像图之中的温度显示设置阈值，若热像图中的待测体8位置处的温度介于阈值范围中，则初步检测到该位置可能具有人体，而且通过位置识别模块可以确定目标区域之中存在几个人体，以及他们各自的位置。可以有效地过滤干扰信号，大幅提高人体存在检测的准确率和灵敏度。可以有效地过滤干扰信号，大幅提高人体存在检测的准确率和灵敏度。
优选地，如图5所示，在一些实施例中，还包括距离检测模块5，与所述电磁波探测器2通信连接，所述距离检测模块5根据所述回波信号确定所述待测体8的距离；还包括方位检测模块6，与所述电磁波探测器2通信连接，所述方位检测模块6根据所述回波信号确定所述待测体8的方位。人体的距离对红外热辐射信号影响非常大，热成像仪1检测得到的人体体温显示数值会随着距离的增加呈下降趋势。同时人体的距离以及方位对热像图中人体的温度分布造成很大的影响。因此，通过距离检测模块5和方位检测模块6对待测体8的距离和方位进行确定，所述处理模块4还包括阈值确定单元41，所述阈值确定单元41根据待测体8的所述距离改变所述阈值范围，调整上限和下限的温度值。可以避免人体与热成像仪1之间的距离造成的温度显示变化对于检测的干扰。
通过阈值确定单元41的设置，可以提高人体检测的精准度，若仅设置固定不变的阈值，当人体位于距离热成像仪1不同距离时，由于距离对于温度测量值的影响，若阈值下限过低，则容易将非人物体识别为人体，若阈值下限过高，则容易将距离较远的人体识别为非人，造成检测不准确的影响。此外，通过对阈值关于待测体8的距离的调整，可以避免将人体和其他活体混淆，例如在同样距离下，小动物的体温低于人体，其体温显示无法落入在该距离下设定的阈值范围，不会被识别为人体。
优选的，所述热成像仪1包括红外热成像传感器。所述电磁波探测器2包括毫米波雷达传感器。所述毫米波雷达传感器的频率为5.8Ghz、24Ghz、60Ghz或UWB频率范围。
优选的，所述热成像仪1和所述电磁波探测器2的检测范围具有重叠区域，较佳地，二者各自的监测范围应当相一致，例如镜头和电磁波发生器的角度应当一致且具有共同的起点，以便于对电磁波探测结果和热像图进行信息融合或者对比。
在一些实施例中，如图5所示，还包括运动状态模块7，与所述电磁波探测器2通信连接，所述运动状态模块7用于根据所述回波信息确定所述待测体8的速度。较佳地，所述运动状态模块7还与所述热成像仪1通信连接。本实施例可以通过运动状态模块7根据回波信息直接确定某目标的运动参数，也可以通过热像图的动态分析得到目标的运动参数。但是单独采用热像图或者电磁波的方式时，对于多个目标的运动分析将会受到目标遮挡造成的干扰。本实施例还可以通过运动状态模块7结合所述回波信息和所述热像图的变化确定所述待测体8的速度，可以结合热像图和回波信息分析出多个目标各自的运动状态。
此外，在一些实施例中，本发明提供的人体检测系统还包括RGB摄像头或者IPR传感器，通过多个传感器获取不同类型的检测数据，通过训练好的模型根据检测数据进行人体状态的判断，可以识别人的运动状态例如静止、走动、跌倒、坐卧等，以及场景状态例如睡觉、观影、看手机等。
专业人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器（RAM）、内存、只读存储器（ROM）、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。该发明涉及到的计算、传输、控制方法均为现有技术，该发明的实施不依赖于计算机程序本身。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种被动式人体检测方法，其特征在于，包括：
获取环境中的红外热辐射信号，以获取待测体的温度；
向所述环境中发射电磁波并获取反射回来的回波信号；
根据所述回波信号确定所述环境中的所述待测体位置；
根据所述待测体位置匹配一阈值范围；
比较所述待测体的温度与所述阈值范围，以确定所述环境中的人体检测信息；
还包括根据所述回波信号确定所述待测体与红外热辐射信号检测源之间的距离，根据所述距离，通过温度显示范围模型确定所述阈值范围；包括根据所述待测体的所述距离改变所述阈值范围，调整上限和下限的温度值；所述阈值范围与所述人体在所述距离下呈现在热像图中的温度显示范围相匹配；
其中所述温度显示范围确定模型为依据若干人体在与热成像仪不同距离下形成的热像图中的显示温度训练得到，所述温度显示范围确定模型用于根据输入的距离输出人体在特定距离下的温度显示范围。
2.根据权利要求1所述的被动式人体检测方法，其特征在于：所述红外热辐射信号通过热成像仪被获取并且被转化为热像图。
3.根据权利要求1所述的被动式人体检测方法，其特征在于：若所述待测体的温度处于所述阈值范围内，则根据所述待测体在所述热像图中的形状，通过姿态识别模型判断所述待测体的运动姿态。
4.根据权利要求3所述的被动式人体检测方法，其特征在于：基于所述回波信号和所述热像图，以判断所述待测体在所述运动姿态下的运动参数信息。
5.根据权利要求1所述的被动式人体检测方法，其特征在于：所述人体检测信息包括是否存在人体、人体位置、高度、人体姿态或者运动参数信息中的一种或者多种的组合。
6.一种被动式人体检测装置，其特征在于，包括：
温度检测模块，用于获取环境中的红外热辐射信号，以获取待测体的温度；
电磁波检测模块，向所述环境中发射电磁波并获取反射回来的回波信号；
位置检测模块，根据所述回波信号确定所述环境中的所述待测体位置；
阈值匹配模块，根据所述待测体位置匹配一阈值范围；
人体检测模块，比较所述待测体的温度与所述阈值范围，以确定所述环境中的人体检测信息；
范围确定模块，根据所述回波信号确定所述待测体与红外热辐射信号检测源之间的距离，根据所述距离，通过温度显示范围模型确定所述阈值范围；根据所述待测体的所述距离改变所述阈值范围，调整上限和下限的温度值；所述阈值范围与所述人体在所述距离下呈现在热像图中的温度显示范围相匹配；
其中所述温度显示范围确定模型为依据若干人体在与热成像仪不同距离下形成的热像图中的显示温度训练得到，所述温度显示范围确定模型用于根据输入的距离输出人体在特定距离下的温度显示范围。
7.一种电子设备，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如权利要求1-5任一项所述的被动式人体检测方法。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-5任一项所述的被动式人体检测方法。
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