本發(fā)明涉及測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種圖像中人體姿態(tài)高度的測(cè)量系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

測(cè)量無(wú)論在人類(lèi)的日常生活中還是高端科技中都是必不可少的。如日常生活中家具的長(zhǎng)度、人體的身高、樹(shù)木的高度等，高端科技中移動(dòng)機(jī)器人在避障時(shí)要感知與障礙物的距離等。

測(cè)量技術(shù)大致可分為兩類(lèi)：主動(dòng)式和被動(dòng)式。主動(dòng)式測(cè)量主要包括：超聲波測(cè)距、激光雷達(dá)測(cè)距、紅外測(cè)距等。被動(dòng)式測(cè)量主要是基于圖像/視頻的測(cè)量。由于基于圖像/視頻的測(cè)量只需對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行簡(jiǎn)單的拍攝、獲得圖像、視頻信息即可，因此在某些領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用，例如在公安機(jī)關(guān)偵查案件時(shí)，估算所監(jiān)控到的視頻圖像中嫌疑人的身高等，需要通過(guò)這種被動(dòng)式測(cè)量的方法來(lái)得到。

現(xiàn)有的測(cè)量圖像中人體姿態(tài)高度的方法，公開(kāi)了如下技術(shù)方案，該技術(shù)方案包括如下步驟：(1)通過(guò)圖像獲取裝置獲取包括人體姿態(tài)的場(chǎng)景圖像；(2)去除場(chǎng)景背景，分割獲取場(chǎng)景圖像中的人體圖像；(3)對(duì)人體圖像進(jìn)行人體姿態(tài)識(shí)別，判斷人體姿態(tài)是否為直立，若是，則通過(guò)計(jì)算人體圖像最高點(diǎn)和最低點(diǎn)之間的空間實(shí)際距離獲得人體身高。該技術(shù)方案雖然能夠得到一定精度的人體姿態(tài)高度，但是由于該技術(shù)方案需要進(jìn)行去除圖像中的場(chǎng)景背景、分割場(chǎng)景圖像中的人體圖像的操作，因此該方法操作起來(lái)較為復(fù)雜且專(zhuān)業(yè)性較高，對(duì)于一般用戶(hù)來(lái)說(shuō)不易推廣使用。另外，該技術(shù)方案在拍攝人體圖像時(shí)需要特殊的攝像機(jī)，該攝像機(jī)必須能夠拍攝深度圖像，而非常規(guī)通用的監(jiān)控?cái)z像機(jī)，因此不易被廣泛應(yīng)用在日常工作中。

因此，需要提供一種解決方案，該方案無(wú)需復(fù)雜操作且可以使用常規(guī)攝像機(jī)就能測(cè)量圖像中的人體姿態(tài)高度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題之一是需要提供一種圖像中人體姿態(tài)高度的測(cè)量方法，該方法操作簡(jiǎn)單且無(wú)需使用特殊攝像機(jī)。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的實(shí)施例首先提供了一種圖像中人體姿態(tài)高度的測(cè)量方法，包括：獲取含有待測(cè)量目標(biāo)的測(cè)量圖像；確定所述測(cè)量圖像中的有效的標(biāo)定參照物；根據(jù)所述測(cè)量圖像中的標(biāo)定參照物和該標(biāo)定參照物的實(shí)際長(zhǎng)度得到所述測(cè)量圖像與三維空間的映射關(guān)系，以及，根據(jù)所述測(cè)量圖像與三維空間的映射關(guān)系得到所述待測(cè)量目標(biāo)的姿態(tài)高度。

優(yōu)選地，所述有效的標(biāo)定參照物為至少四個(gè)標(biāo)定參照物，且這些標(biāo)定參照物包含垂直標(biāo)定參照物和水平標(biāo)定參照物。

優(yōu)選地，所述標(biāo)定參照物的實(shí)際長(zhǎng)度與所述待測(cè)量目標(biāo)的長(zhǎng)度在同一個(gè)數(shù)量級(jí)內(nèi)。

優(yōu)選地，所述標(biāo)定參照物圍繞在所述待測(cè)量目標(biāo)的周?chē)?/p>

優(yōu)選地，若所述測(cè)量圖像中不存在有效的標(biāo)定參照物，則還包括如下步驟：獲取標(biāo)定圖像，所述標(biāo)定圖像為在所述測(cè)量圖像中的同一場(chǎng)景下存在所需的標(biāo)定參照物的圖像；對(duì)所述標(biāo)定圖像與所述測(cè)量圖像進(jìn)行圖像融合，將融合后的圖像作為測(cè)量圖像。

優(yōu)選地，通過(guò)如下步驟獲取所述測(cè)量圖像與三維空間的映射關(guān)系：根據(jù)所述測(cè)量圖像中的標(biāo)定參照物，繪制出相應(yīng)的標(biāo)定線(xiàn)；確定與各標(biāo)定線(xiàn)對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)，根據(jù)各標(biāo)定線(xiàn)的坐標(biāo)以及對(duì)應(yīng)各標(biāo)定線(xiàn)的標(biāo)定參照物的實(shí)際長(zhǎng)度得到測(cè)量圖像與三維空間的映射關(guān)系。

優(yōu)選地，通過(guò)如下步驟得到所述待測(cè)量目標(biāo)的姿態(tài)高度：根據(jù)測(cè)量圖像上的待測(cè)目標(biāo)繪制出相應(yīng)的測(cè)量線(xiàn)；確定該測(cè)量線(xiàn)的坐標(biāo)，根據(jù)映射關(guān)系和該測(cè)量線(xiàn)的坐標(biāo)計(jì)算出測(cè)量線(xiàn)所對(duì)應(yīng)的實(shí)際長(zhǎng)度。

另一方面，本發(fā)明還提供了一種圖像中人體姿態(tài)高度的測(cè)量系統(tǒng)，包括：獲取模塊，其獲取含有待測(cè)量目標(biāo)的測(cè)量圖像；判斷模塊，其確定所述測(cè)量圖像中的有效的標(biāo)定參照物；映射關(guān)系計(jì)算模塊，其根據(jù)所述測(cè)量圖像中的標(biāo)定參照物和該標(biāo)定參照物的實(shí)際長(zhǎng)度得到所述測(cè)量圖像與三維空間的映射關(guān)系，以及，高度計(jì)算模塊，其根據(jù)所述測(cè)量圖像與三維空間的映射關(guān)系得到所述待測(cè)量目標(biāo)的姿態(tài)高度。

優(yōu)選地，所述有效的標(biāo)定參照物為至少四個(gè)標(biāo)定參照物，且這些標(biāo)定參照物包含垂直標(biāo)定參照物和水平標(biāo)定參照物。

優(yōu)選地，所述標(biāo)定參照物的實(shí)際長(zhǎng)度與所述待測(cè)量目標(biāo)的長(zhǎng)度在同一個(gè)數(shù)量級(jí)內(nèi)。

優(yōu)選地，所述標(biāo)定參照物圍繞在所述待測(cè)量目標(biāo)的周?chē)?/p>

優(yōu)選地，還包括：融合模塊，其在所述判斷模塊判斷出所述測(cè)量圖像中不存在有效的標(biāo)定參照物時(shí)，獲取標(biāo)定圖像，并對(duì)所述標(biāo)定圖像與所述測(cè)量圖像進(jìn)行圖像融合，將融合后的圖像作為測(cè)量圖像，其中，所述標(biāo)定圖像為在所述測(cè)量圖像中的同一場(chǎng)景下存在所需的標(biāo)定參照物的圖像。

優(yōu)選地，所述映射關(guān)系計(jì)算模塊還用于：根據(jù)所述測(cè)量圖像中的標(biāo)定參照物，繪制出相應(yīng)的標(biāo)定線(xiàn)；確定與各標(biāo)定線(xiàn)對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)，根據(jù)各標(biāo)定線(xiàn)的坐標(biāo)以及對(duì)應(yīng)各標(biāo)定線(xiàn)的標(biāo)定參照物的實(shí)際長(zhǎng)度得到測(cè)量圖像與三維空間的映射關(guān)系。

優(yōu)選地，所述高度計(jì)算模塊還用于：根據(jù)測(cè)量圖像上的待測(cè)目標(biāo)繪制出相應(yīng)的測(cè)量線(xiàn)；確定該測(cè)量線(xiàn)的坐標(biāo)，根據(jù)映射關(guān)系和該測(cè)量線(xiàn)的坐標(biāo)計(jì)算出測(cè)量線(xiàn)所對(duì)應(yīng)的實(shí)際長(zhǎng)度。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，上述方案中的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例可以具有如下優(yōu)點(diǎn)或有益效果。

本發(fā)明采用了三維空間與平面圖像的映射技術(shù)，對(duì)待測(cè)量目標(biāo)所在的場(chǎng)景進(jìn)行三維空間信息重建技術(shù)，實(shí)現(xiàn)從圖像線(xiàn)段換算出對(duì)應(yīng)于空間上的真實(shí)距離，克服了在實(shí)際場(chǎng)景中被測(cè)目標(biāo)已經(jīng)消失的客觀(guān)情況，克服了現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)采集源的要求瓶頸，克服了專(zhuān)業(yè)測(cè)量中過(guò)于復(fù)雜的缺陷，最終可以通過(guò)在圖像中根據(jù)測(cè)量人的姿態(tài)繪制其身高線(xiàn)段，得到被測(cè)人體的效果。

本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說(shuō)明書(shū)中闡述，并且，部分地從說(shuō)明書(shū)中變得顯而易見(jiàn)，或者通過(guò)實(shí)施本發(fā)明的技術(shù)方案而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過(guò)在說(shuō)明書(shū)、權(quán)利要求書(shū)以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)和/或流程來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。

附圖說(shuō)明

附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案或現(xiàn)有技術(shù)的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分。其中，表達(dá)本發(fā)明實(shí)施例的附圖與本發(fā)明的實(shí)施例一起用于解釋 本發(fā)明的技術(shù)方案，但并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的限制。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例的圖像中人體姿態(tài)高度的測(cè)量方法的流程示意圖。

圖2A～圖2E為本發(fā)明實(shí)施例的圖像中人體姿態(tài)高度的測(cè)量方法的說(shuō)明圖。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例的圖像中人體姿態(tài)高度的測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為圖3所示測(cè)量系統(tǒng)工作時(shí)的流程示意圖。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合附圖及實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，借此對(duì)本發(fā)明如何應(yīng)用技術(shù)手段來(lái)解決技術(shù)問(wèn)題，并達(dá)成相應(yīng)技術(shù)效果的實(shí)現(xiàn)過(guò)程能充分理解并據(jù)以實(shí)施。本發(fā)明實(shí)施例以及實(shí)施例中的各個(gè)特征，在不相沖突前提下可以相互結(jié)合，所形成的技術(shù)方案均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

另外，附圖的流程圖示出的步驟可以在諸如一組計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中執(zhí)行。并且，雖然在流程圖中示出了邏輯順序，但是在某些情況下，可以以不同于此處的順序執(zhí)行所示出或描述的步驟。

本發(fā)明的圖像中人體姿態(tài)高度的測(cè)量方法，主要用于對(duì)監(jiān)控視頻錄像中出現(xiàn)的人體姿態(tài)的高度進(jìn)行測(cè)量，此處“人體姿態(tài)”可以包括人體站立、坐下、走動(dòng)之類(lèi)的姿態(tài)，本發(fā)明可以測(cè)量不同姿態(tài)的高度。本發(fā)明通過(guò)確定測(cè)量圖像中的標(biāo)定參照物，然后根據(jù)標(biāo)定參照物計(jì)算出測(cè)量圖像與三維空間的映射關(guān)系，最后根據(jù)映射關(guān)系和測(cè)量圖像中待測(cè)量目標(biāo)得到人體姿態(tài)身高。本發(fā)明方法既不需要特殊的攝像機(jī)來(lái)采集圖像也不需要進(jìn)行去除圖像中的場(chǎng)景背景、分割場(chǎng)景圖像中的人體圖像的復(fù)雜操作。在測(cè)量過(guò)程中，不受圖像獲取裝置的約束，操作簡(jiǎn)單且能獲得較為精確的測(cè)量圖像中的人體姿態(tài)身高。

需要說(shuō)明的是，在本發(fā)明中，用語(yǔ)“測(cè)量圖像”是指含有待測(cè)量目標(biāo)的圖像。用語(yǔ)“標(biāo)定圖像”是指與待測(cè)量目標(biāo)在同一場(chǎng)景被相機(jī)拍攝的視頻圖像，圖像中含有標(biāo)定參照物。用語(yǔ)“標(biāo)定參照物”是指在圖像中提供繪制標(biāo)定線(xiàn)的實(shí)體參照物。

實(shí)施例一

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的圖像中人體姿態(tài)高度的測(cè)量方法的流程示意圖。下面參考圖1和圖2A～圖2E來(lái)說(shuō)明本方法的流程。如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例的圖 像中人體姿態(tài)高度的測(cè)量方法主要包括如下步驟。

在步驟S110中，獲取含有待測(cè)量目標(biāo)的測(cè)量圖像。

在本步驟中，從視頻圖像中獲取測(cè)量圖像。利用一般通用的監(jiān)控?cái)z像機(jī)采集得到這些視頻圖像，然后從視頻圖像中截取所需的測(cè)量圖像。本發(fā)明不對(duì)攝像機(jī)的具體類(lèi)型進(jìn)行限定，只要該攝像機(jī)能夠采集圖像即可，當(dāng)然，也可以應(yīng)用特殊類(lèi)型的監(jiān)控?cái)z像機(jī)。

需要說(shuō)明的是，為了保證計(jì)算精度、減小誤差，獲取的測(cè)量圖像中的待測(cè)量目標(biāo)應(yīng)當(dāng)具有一定的清晰度，因此，需要對(duì)測(cè)量圖像中的待測(cè)量目標(biāo)的清晰度進(jìn)行確定。

在本實(shí)施例中，可以采用圖像清晰度評(píng)價(jià)函數(shù)來(lái)對(duì)圖像的清晰度進(jìn)行分析。圖像清晰度評(píng)價(jià)函數(shù)主要有以下幾類(lèi)：(1)灰度變化函數(shù)，由于聚焦圖像比離焦圖像包含更多的灰度變化，因此，圖像灰度值的變化可以作為評(píng)價(jià)函數(shù)；(2)梯度函數(shù)，在圖像處理中，圖像梯度可以用來(lái)進(jìn)行邊緣提取，對(duì)焦越好，圖像邊緣越鋒利，具有更大的圖像梯度值，如圖像灰度梯度能量函數(shù)、Robert梯度和拉普拉斯算子都屬于梯度函數(shù)；(3)圖像灰度熵函數(shù)，對(duì)焦良好圖像的信息熵要大于離焦圖像的信息熵，圖像的信息熵反映的是圖像的信息豐富程度，因此，圖像的灰度熵也可以作為評(píng)價(jià)函數(shù)。根據(jù)這些評(píng)價(jià)函數(shù)，可以得到測(cè)量圖像的清晰度，進(jìn)而判斷該清晰度是否滿(mǎn)足所需的清晰度，最終獲得目標(biāo)清晰的測(cè)量圖像。

在步驟S120中，確定測(cè)量圖像中的有效的標(biāo)定參照物，即判斷測(cè)量圖像中是否存在有效的標(biāo)定參照物。

在本步驟中，優(yōu)選地，有效的標(biāo)定參照物為至少四個(gè)標(biāo)定參照物，且這些標(biāo)定參照物包含垂直標(biāo)定參照物和水平標(biāo)定參照物，例如三個(gè)垂直標(biāo)定參照物和一個(gè)水平標(biāo)定參照物。水平標(biāo)定參照物一般選取地面上的線(xiàn)，而垂直標(biāo)定參照物則需要與待測(cè)量目標(biāo)的落腳點(diǎn)(例如人體的腳部所在的位置)在同一平面，且被要求整體所構(gòu)成的直線(xiàn)與地面垂直，在實(shí)際應(yīng)用中可以選擇墻角邊沿、欄桿、電線(xiàn)桿、方桌邊沿等。

在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，若測(cè)量圖像中存在多個(gè)(四個(gè)以上)標(biāo)定參照物，則在確定標(biāo)定參照物時(shí)，該標(biāo)定參照物的實(shí)際長(zhǎng)度與待測(cè)量目標(biāo)的長(zhǎng)度在同一個(gè)數(shù)量級(jí)內(nèi)。例如，一般情況下，人的姿態(tài)身高是1m到2m的范圍內(nèi)，因此選取標(biāo)定參照物的時(shí)候，不能選取幾厘米長(zhǎng)度的標(biāo)定參照物，也不能選取4、5米或 者以上長(zhǎng)度的標(biāo)定參照物，因?yàn)檫@些標(biāo)定參照物的實(shí)際長(zhǎng)度與待測(cè)量目標(biāo)的長(zhǎng)度相距太大，會(huì)對(duì)測(cè)量的精度引入較大的誤差，因此，在多個(gè)標(biāo)定參照物中優(yōu)先選取1m到2m的標(biāo)定參照物。

另外，如果在待選擇的標(biāo)定參照物中只能選擇5m或者以上的垂直標(biāo)定參照物，則說(shuō)明待測(cè)量目標(biāo)在測(cè)量圖片中所占據(jù)的比例很小，那么所得到的人體姿態(tài)身高的精度可能會(huì)較低，因此這種測(cè)量圖像不是優(yōu)選圖像。

而且，在確定標(biāo)定參照物時(shí)，優(yōu)選那些圍繞在待測(cè)量目標(biāo)周?chē)臉?biāo)定參照物，這樣能夠減輕圖像畸變對(duì)測(cè)量精度帶來(lái)的影響。

另外，測(cè)量圖像中可能僅存在兩個(gè)或三個(gè)標(biāo)定參照物，在這種情況下，即判斷出測(cè)量圖像中不存在有效的標(biāo)定參照物，則執(zhí)行步驟S130，否則執(zhí)行步驟S140。

在步驟S130中，獲取標(biāo)定圖像，對(duì)標(biāo)定圖像和測(cè)量圖像進(jìn)行圖像融合，將融合后的圖像作為新的測(cè)量圖像，其中，標(biāo)定圖像為在測(cè)量圖像中的同一場(chǎng)景下存在所需的標(biāo)定參照物的圖像。

具體地，若測(cè)量圖像中僅存在少于四個(gè)的標(biāo)定參照物，那么在測(cè)量圖像中的同一場(chǎng)景下，擺放標(biāo)定參照物，用攝像機(jī)對(duì)該場(chǎng)景下的圖像進(jìn)行采集，然后從視頻錄像中截出標(biāo)定圖像。

如圖2A所示，該圖中缺乏足夠的標(biāo)定參照物，只有虛線(xiàn)圈中的這個(gè)辦桌子的邊沿線(xiàn)符合要求。因此，我們?cè)谕粓?chǎng)景的攝像機(jī)前，人為的拿著預(yù)先知曉尺寸的標(biāo)定物(本例為量尺)進(jìn)行拍攝，得到了標(biāo)定圖像，如圖2B。

然后，對(duì)測(cè)量圖像和標(biāo)定圖像進(jìn)行處理中，把兩幅圖像進(jìn)行融合，即透明化疊加。需要說(shuō)明的是，在進(jìn)行透明化疊加時(shí)，需要保證在融合的圖像里，背景完全重疊。如圖2C所示，可以看到，背景上的固定物體，如桌椅、地面物品等完全重合。只有在背景完全重合的情況下，標(biāo)定圖像中的標(biāo)定參照物才能屬于有效參照。

通過(guò)上述步驟，在融合圖像里可以找到足夠多的對(duì)應(yīng)標(biāo)定參照物的標(biāo)定線(xiàn)，如圖2D所示，實(shí)線(xiàn)是標(biāo)定線(xiàn)(包括三條垂直線(xiàn)和一條水平線(xiàn))。

由于標(biāo)定參照物的選取對(duì)最終測(cè)量值影響很大，而在測(cè)量圖像中并非一定能找到理性的標(biāo)定參照物，因此本步驟通過(guò)將標(biāo)定圖像與測(cè)量圖像進(jìn)行融合的這一設(shè)計(jì)，則可以在后期搭建理想的標(biāo)定參照物，不受現(xiàn)場(chǎng)情況的限制。

在步驟S140中，根據(jù)測(cè)量圖像中的標(biāo)定參照物和該標(biāo)定參照物的實(shí)際長(zhǎng)度 得到測(cè)量圖像與三維空間的映射關(guān)系。

具體地，首先根據(jù)測(cè)量圖像中的標(biāo)定參照物，繪制出相應(yīng)的標(biāo)定線(xiàn)。如圖2D所示，其中實(shí)線(xiàn)是標(biāo)定線(xiàn)(包括三條垂直線(xiàn)和一條水平線(xiàn))。

然后，確定與各標(biāo)定線(xiàn)對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)，根據(jù)各標(biāo)定線(xiàn)的坐標(biāo)以及對(duì)應(yīng)各標(biāo)定線(xiàn)的標(biāo)定參照物的實(shí)際長(zhǎng)度得到測(cè)量圖像與三維空間的映射關(guān)系。

如圖2E所示，第一垂直標(biāo)定線(xiàn)的頂部坐標(biāo)是(u1,v1)、底部坐標(biāo)是(u2、v2)、實(shí)際長(zhǎng)度為h1；第二垂直標(biāo)定線(xiàn)的頂部坐標(biāo)是(u6,v6)、底部坐標(biāo)是(u5、v5)、實(shí)際長(zhǎng)度為h2；第三垂直標(biāo)定線(xiàn)的頂部坐標(biāo)是(u8,v8)、底部坐標(biāo)是(u7、v7)、實(shí)際長(zhǎng)度為h3；水平標(biāo)定線(xiàn)的第一坐標(biāo)是(u3,v3)、第二坐標(biāo)是(u4,v4)、兩點(diǎn)之間的距離是d。

上述標(biāo)定參照物的實(shí)際長(zhǎng)度可以到現(xiàn)場(chǎng)去測(cè)量出來(lái)，但是需要說(shuō)明的是，對(duì)于垂直標(biāo)定參照物，若在圖像中繪制的標(biāo)定線(xiàn)為該標(biāo)定參照物的一部分，那么對(duì)應(yīng)該標(biāo)定線(xiàn)的實(shí)際長(zhǎng)度不是完整的參照物的實(shí)際長(zhǎng)度，而部分參照物的實(shí)際長(zhǎng)度。例如，若標(biāo)定參照物為整個(gè)欄桿，則對(duì)應(yīng)的標(biāo)定線(xiàn)的實(shí)際長(zhǎng)度就是整個(gè)欄桿的離地高度，若標(biāo)定參照物為半個(gè)欄桿，則對(duì)應(yīng)的標(biāo)定線(xiàn)的實(shí)際長(zhǎng)度就是半個(gè)欄桿的離地高度。

若該標(biāo)定線(xiàn)是水平標(biāo)定線(xiàn)，則利用以下表達(dá)式：

$D=\sqrt{{(X_1-X_2)}^2+{(Y_1-Y_2)}^2}$

若該標(biāo)定線(xiàn)是垂直標(biāo)定線(xiàn)，則利用以下表達(dá)式：

其中，(u₁,v₁)、(u₂,v₂)、h為輸入?yún)?shù)，其中，(u₁,v₁)表示測(cè)量圖像中的標(biāo)定線(xiàn)的頂部坐標(biāo)，(u₂,v₂)表示測(cè)量圖像中標(biāo)定線(xiàn)的底部坐標(biāo)，h表示垂直標(biāo)定線(xiàn)對(duì)應(yīng)的實(shí)際高度，D是水平標(biāo)定線(xiàn)對(duì)應(yīng)的實(shí)際距離。H、f、為未知量，H表示攝像機(jī)實(shí)際高度，f表示攝像機(jī)的歸一化的焦距，表示攝像機(jī)的傾斜角度。

容易理解，本步驟獲取測(cè)量圖像和三維空間的映射關(guān)系實(shí)質(zhì)上就是求H、f、這三個(gè)未知量。通過(guò)將至少四條標(biāo)定線(xiàn)(包含垂直標(biāo)定線(xiàn)和水平標(biāo)定線(xiàn))的輸入?yún)?shù)代入至上述表達(dá)式形成足夠的方程組，再經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)迭代運(yùn)算，能夠計(jì)算出H、f、為未知量，這樣就得到了測(cè)量圖像與三維空間的映射關(guān)系。

由于本步驟僅使用圖像中的標(biāo)定線(xiàn)來(lái)構(gòu)件二維圖像和三維空間的映射關(guān)系，在計(jì)算量上相比現(xiàn)有技術(shù)來(lái)說(shuō)大幅地降低，而且計(jì)算起來(lái)更為簡(jiǎn)單。另外，所需要的標(biāo)定線(xiàn)在真實(shí)場(chǎng)景中比較容易獲取，因此不會(huì)受到場(chǎng)景的約束。

在步驟S150中，根據(jù)測(cè)量圖像與三維空間的映射關(guān)系得到待測(cè)量目標(biāo)的姿態(tài)高度。

具體地，根據(jù)測(cè)量圖像上的待測(cè)目標(biāo)繪制出測(cè)量線(xiàn)，確定該測(cè)量線(xiàn)的坐標(biāo)，根據(jù)映射關(guān)系和該測(cè)量線(xiàn)的坐標(biāo)計(jì)算出測(cè)量線(xiàn)所對(duì)應(yīng)的實(shí)際長(zhǎng)度(例如人體姿態(tài)高度)。更具體地，將測(cè)量線(xiàn)的頂部坐標(biāo)和底部坐標(biāo)代入至下面的表達(dá)式中。

此時(shí)H、f、為已知量，(u1,v1)為圖像中的對(duì)應(yīng)待測(cè)量目標(biāo)的測(cè)量線(xiàn)的頂部坐標(biāo)，(u2,v2)為該測(cè)量線(xiàn)的底部坐標(biāo)。h即是所需要求得的測(cè)量值，人體姿態(tài)高度。

如圖2E所示，虛線(xiàn)為繪制的測(cè)量線(xiàn)，其中(u9,v9)和(u10,v10)分別是該測(cè)量線(xiàn)的頂部坐標(biāo)和底部坐標(biāo)，將它們代入上式中就能夠得到h的大小。

綜上所述，本發(fā)明采用了三維空間與平面圖像的映射技術(shù)，對(duì)待測(cè)量目標(biāo)所在的場(chǎng)景進(jìn)行三維空間信息重建技術(shù)，實(shí)現(xiàn)從圖像線(xiàn)段換算出對(duì)應(yīng)于空間上的真實(shí)距離，克服了在實(shí)際場(chǎng)景中被測(cè)量目標(biāo)已經(jīng)消失的客觀(guān)情況，克服了現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)采集源的要求瓶頸，克服了專(zhuān)業(yè)測(cè)量中過(guò)于復(fù)雜的缺陷，最終可以通過(guò)在圖像中根據(jù)測(cè)量人的姿態(tài)繪制其身高線(xiàn)段，得到被測(cè)人體的效果。

實(shí)施例二

圖3是本發(fā)明實(shí)施例的確定圖像中人體姿態(tài)身度的測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。下面參考圖3來(lái)詳細(xì)說(shuō)明測(cè)量系統(tǒng)的各個(gè)組成結(jié)構(gòu)和功能。

如圖3所示，測(cè)量系統(tǒng)主要包括獲取模塊210、判斷模塊220、融合模塊230、映射關(guān)系計(jì)算模塊240以及高度計(jì)算模塊250。

圖4為圖3所示測(cè)量系統(tǒng)工作時(shí)的流程示意圖，下面同時(shí)參照?qǐng)D3和圖4來(lái) 說(shuō)明本系統(tǒng)工作時(shí)的流程。

獲取模塊210獲取含有待測(cè)量目標(biāo)的測(cè)量圖像(如步驟S410)。

該獲取模塊210，其從一般通用的監(jiān)控?cái)z像機(jī)采集得到視頻圖像中截取所需的測(cè)量圖像。本發(fā)明不對(duì)攝像機(jī)的具體類(lèi)型進(jìn)行限定，只要該攝像機(jī)能夠采集圖像即可，當(dāng)然，也可以應(yīng)用特殊類(lèi)型的監(jiān)控?cái)z像機(jī)。

需要說(shuō)明的是，為了保證計(jì)算精度、減小誤差，獲取模塊210獲取的測(cè)量圖像中的待測(cè)量目標(biāo)應(yīng)當(dāng)具有一定的清晰度，因此，獲取模塊210對(duì)測(cè)量圖像中的待測(cè)量目標(biāo)的清晰度進(jìn)行確定。在本實(shí)施例中，該獲取模塊210可以采用圖像清晰度評(píng)價(jià)函數(shù)來(lái)對(duì)圖像的清晰度進(jìn)行分析，根據(jù)這些評(píng)價(jià)函數(shù)，可以得到測(cè)量圖像的清晰度，進(jìn)而判斷該清晰度是否滿(mǎn)足所需的清晰度，最終獲得目標(biāo)清晰的測(cè)量圖像。

判斷模塊220，其與獲取模塊210連接，確定測(cè)量圖像中的有效的標(biāo)定參照物(如步驟S420)，即判斷測(cè)量圖像中是否存在有效的標(biāo)定參照物。

優(yōu)選地，判斷模塊220判斷當(dāng)前的標(biāo)定參照物中是否包含垂直標(biāo)定參照物和水平標(biāo)定參照物在內(nèi)的至少四個(gè)標(biāo)定參照物，例如三個(gè)垂直標(biāo)定參照物和一個(gè)水平標(biāo)定參照物。水平標(biāo)定參照物一般選取地面上的線(xiàn)，而垂直標(biāo)定參照物則需要與待測(cè)量目標(biāo)的落腳點(diǎn)(例如人體的腳部所在的位置)在同一平面，且被要求整體所構(gòu)成的直線(xiàn)與地面垂直，在實(shí)際應(yīng)用中可以選擇墻角邊沿、欄桿、電線(xiàn)桿、方桌邊沿等。

在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，若測(cè)量圖像中存在多個(gè)(四個(gè)以上)標(biāo)定參照物，則判斷模塊220在確定標(biāo)定參照物時(shí)，該標(biāo)定參照物的實(shí)際長(zhǎng)度與待測(cè)量目標(biāo)的長(zhǎng)度在同一個(gè)數(shù)量級(jí)內(nèi)。

而且，判斷模塊220確定標(biāo)定參照物時(shí)，優(yōu)選那些圍繞在待測(cè)量目標(biāo)周?chē)臉?biāo)定參照物，這樣能夠減輕圖像畸變對(duì)測(cè)量精度帶來(lái)的影響。

映射關(guān)系計(jì)算模塊240，其與判斷模塊220連接，根據(jù)測(cè)量圖像中的標(biāo)定參照物和該標(biāo)定參照物的實(shí)際長(zhǎng)度得到測(cè)量圖像與三維空間的映射關(guān)系(如步驟S430)。

具體地，映射關(guān)系計(jì)算模塊240首先根據(jù)測(cè)量圖像中的標(biāo)定參照物，繪制出相應(yīng)的標(biāo)定線(xiàn)，然后確定與各標(biāo)定線(xiàn)對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)，根據(jù)各標(biāo)定線(xiàn)的坐標(biāo)以及對(duì)應(yīng)各標(biāo)定線(xiàn)的標(biāo)定參照物的實(shí)際長(zhǎng)度得到測(cè)量圖像與三維空間的映射關(guān)系。

若該標(biāo)定線(xiàn)是水平標(biāo)定線(xiàn)，則利用以下表達(dá)式：

$D=\sqrt{{(X_1-X_2)}^2+{(Y_1-Y_2)}^2}$

若該標(biāo)定線(xiàn)是垂直標(biāo)定線(xiàn)，則利用以下表達(dá)式：

其中，(u₁,v₁)、(u₂,v₂)、h為輸入?yún)?shù)，其中，(u₁,v₁)表示測(cè)量圖像中的標(biāo)定線(xiàn)的頂部坐標(biāo)，(u₂,v₂)表示測(cè)量圖像中標(biāo)定線(xiàn)的底部坐標(biāo)，h表示垂直標(biāo)定線(xiàn)對(duì)應(yīng)的實(shí)際高度，D是水平標(biāo)定線(xiàn)對(duì)應(yīng)的實(shí)際距離。H、f、為未知量，H表示攝像機(jī)實(shí)際高度，f表示攝像機(jī)的歸一化的焦距，表示攝像機(jī)的傾斜角度。

容易理解，映射關(guān)系計(jì)算模塊240獲取測(cè)量圖像和三維空間的映射關(guān)系實(shí)質(zhì)上就是求H、f、這三個(gè)未知量。映射關(guān)系計(jì)算模塊240通過(guò)將至少四條標(biāo)定線(xiàn)(包含垂直標(biāo)定線(xiàn)和水平標(biāo)定線(xiàn))的輸入?yún)?shù)代入至上述表達(dá)式形成足夠的方程組，再經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)迭代運(yùn)算，能夠計(jì)算出H、f、為未知量，這樣就得到了測(cè)量圖像與三維空間的映射關(guān)系。

高度計(jì)算模塊250，其與映射關(guān)系計(jì)算模塊240連接，根據(jù)測(cè)量圖像與三維空間的映射關(guān)系得到待測(cè)量目標(biāo)的姿態(tài)高度(如步驟S440)。

高度計(jì)算模塊250根據(jù)測(cè)量圖像上的待測(cè)目標(biāo)畫(huà)出測(cè)量線(xiàn)，確定該測(cè)量線(xiàn)的坐標(biāo)，根據(jù)映射關(guān)系和該測(cè)量線(xiàn)的坐標(biāo)計(jì)算出測(cè)量線(xiàn)所對(duì)應(yīng)的實(shí)際長(zhǎng)度值(例如人體姿態(tài)高度)。更具體地，高度計(jì)算模塊250將測(cè)量線(xiàn)的頂部坐標(biāo)和底部坐標(biāo)代入至下面的表達(dá)式中。

此時(shí)H、f、為已知量，(u1,v1)為圖像中的對(duì)應(yīng)待測(cè)量目標(biāo)的測(cè)量線(xiàn)的頂部坐標(biāo)，(u2,v2)為該測(cè)量線(xiàn)的底部坐標(biāo)。h即是所需要求得的測(cè)量值，人體姿態(tài)高度。

另外，需要說(shuō)明的是，在判斷模塊220判斷出測(cè)量圖像中不存在有效的標(biāo)定 參照物時(shí)，融合模塊230開(kāi)始工作，并將所產(chǎn)生的結(jié)果發(fā)送到映射關(guān)系計(jì)算模塊240。

融合模塊230，其與判斷模塊220和映射關(guān)系計(jì)算模塊240連接，在判斷模塊220判斷出測(cè)量圖像中不存在有效的標(biāo)定參照物時(shí)，融合模塊230獲取標(biāo)定圖像，并對(duì)標(biāo)定圖像和測(cè)量圖像進(jìn)行圖像融合，將融合后的圖像作為新的測(cè)量圖像發(fā)送到映射關(guān)系計(jì)算模塊240中，其中，標(biāo)定圖像為在測(cè)量圖像中的同一場(chǎng)景下存在所需的標(biāo)定參照物的圖像。

融合模塊230在對(duì)測(cè)量圖像和標(biāo)定圖像進(jìn)行處理中，需要把兩幅圖像進(jìn)行融合，即透明化疊加。需要說(shuō)明的是，在進(jìn)行透明化疊加時(shí)，需要保證在融合的圖像里，背景完全重疊。只有在背景完全重合的情況下，標(biāo)定圖像中的標(biāo)定參照物才能屬于有效參照。

由于標(biāo)定參照物的選取對(duì)最終測(cè)量值影響很大，而在測(cè)量圖像中并非一定能找到理性的標(biāo)定參照物，因此融合模塊230通過(guò)將標(biāo)定圖像與測(cè)量圖像進(jìn)行融合的這一設(shè)計(jì)，則可以在后期搭建理想的標(biāo)定參照物，不受現(xiàn)場(chǎng)情況的限制。

綜上所述，本發(fā)明采用了三維空間與平面圖像的映射技術(shù)，對(duì)待測(cè)量目標(biāo)所在的場(chǎng)景進(jìn)行三維空間信息重建技術(shù)，實(shí)現(xiàn)從圖像線(xiàn)段換算出對(duì)應(yīng)于空間上的真實(shí)距離，克服了在實(shí)際場(chǎng)景中被測(cè)量目標(biāo)已經(jīng)消失的客觀(guān)情況，克服了現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)采集源的要求瓶頸，克服了專(zhuān)業(yè)測(cè)量中過(guò)于復(fù)雜的缺陷，最終可以通過(guò)在圖像中根據(jù)測(cè)量人的姿態(tài)繪制其身高線(xiàn)段，得到被測(cè)人體的效果。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白，上述的本發(fā)明實(shí)施例所提供的系統(tǒng)的各組成部分，以及方法中的各步驟，它們可以集中在單個(gè)的計(jì)算裝置上，或者分布在多個(gè)計(jì)算裝置所組成的網(wǎng)絡(luò)上?？蛇x地，它們可以用計(jì)算裝置可執(zhí)行的程序代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)。從而，可以將它們存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置中由計(jì)算裝置來(lái)執(zhí)行，或者將它們分別制作成各個(gè)集成電路模塊，或者將它們中的多個(gè)模塊或步驟制作成單個(gè)集成電路模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)。這樣，本發(fā)明不限制于任何特定的硬件和軟件結(jié)合。

雖然本發(fā)明所揭露的實(shí)施方式如上，但所述的內(nèi)容僅為便于理解本發(fā)明技術(shù)方案而采用的實(shí)施方式，并非用以限定本發(fā)明。任何本發(fā)明所屬領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明所揭露的精神和范圍的前提下，可以在實(shí)施的形式及細(xì)節(jié)上進(jìn)行任何的修改與變化，但本發(fā)明的專(zhuān)利保護(hù)范圍，仍須以所附的權(quán)利要求書(shū)所界定的范圍為準(zhǔn)。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例方法中的全部或部分步驟是可以通過(guò)程序來(lái)指令相關(guān)的硬件來(lái)完成，所述的程序可以存儲(chǔ)于一計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中，該程序在執(zhí)行時(shí)，包括實(shí)施例一的步驟，所述的存儲(chǔ)介質(zhì)，如：ROM/RAM、磁碟、光盤(pán)等。