一种用于边检码头场景检测行人步态的检测设备及方法

摘要

本发明提供了一种用于边检码头场景检测行人步态的检测设备及方法，本申请的步态识别前端分析摄像机将视频采集、视频处理、步态识别运算及附属硬件模块集成在同一个前端摄像机中。本发明所述的方法减少了因网络传输所带来的各项不确定性、减小了设备空间、方便了产品部署、减少了步态识别系统的实施复杂性。

说明书

技术领域

本发明属于人体检测技术领域，尤其是涉及一种用于边检码头场景检测行人步态的检测设备及方法。

背景技术

在边检码头场景中，要对停靠船只的上下行人员进行身份检查，确保上下船人员一致。现有核查技术主要依靠人工核验，在边境安全、船只安全方面和实施便捷性、人员通过率上存在一定程度上的矛盾，并且人工筛查也存在疏漏的隐患。利用港口摄像机对通过人员进行非配合检测能够大幅提升人员通行率，实施方便，用技术手段保障边境和船只的安全。

传统的视频步态识别技术，需要同时有多个摄像头获取步态视频进行数据分析，而在边检码头环境很难选取多个合适的位置和角度对同一场景布设多个摄像头。因此亟待提出一种适合边检码头场景的步态识别技术，利用远距离大场景的单一摄像头进行步态识别。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种用于边检码头场景检测行人步态的检测设备及方法，以解决在码头环境需要同时有多个摄像头获取步态视频进行数据分析，而在边检码头环境很难选取多个合适的位置和角度对同一场景布设多个摄像头。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种用于边检码头场景检测行人步态的检测设备，包括摄像机本体、用于安装摄像机本体的载重云台(5)，所述摄像机本体包括壳体(10)、安装在外壳内的变焦镜头(1)、第一电路板(2)、第二电路板(3)；

所述变焦镜头(1)、第一电路板(2)、第二电路板(3)均通过倒F型固定架(102)安装在壳体(10)内，所述变焦镜头(1)一端延伸至壳体(10)外部，所述载重云台(5)与壳体(10)转动连接。

进一步的，F型固定架(102)固定在壳体(10)底部，F型固定架(102)在壳体(10)内部延伸出两个安装板，两个安装板对称设置，变焦镜头(1)一端固定在其中一个安装板上，变焦镜头(1)的另一端延伸出壳体(10)，第一电路板(2)、第二电路板(3)对称安装在另一个安装板的两侧壁上；

所述变焦镜头(1)一端通过线路与第一电路板(2)连接，所述第一电路板 (2)通过线路与第二电路板(3)连接，所述第一电路板(2)位于变焦镜头(1)与第二电路板(3)之间；

所述第一电路板(2)与第二电路板(3)之间设有多个固定轴；

所述壳体(10)一端设有与变焦镜头(1)大小相对应的通孔，所述变焦镜头(1)安装在通孔内，所述变焦镜头(1)与通孔之间安装有密封垫；

所述第二电路板(3)上安装有散热风扇(4)，所述第二电路板(3)与壳体 (10)内部形成中空空间，所述散热风扇(4)位于中空空间内，所述壳体(10) 底部设有散热孔，所述散热孔位于中空空间内。

进一步的，所述壳体(10)外部安装有保护装置，所述保护装置包括底座 (6)、保护壳(60)，所述保护壳(60)安装在底座(6)上，所述保护壳(60)一端留有开口，所述底座(6)顶部设有滑槽(61)，所述壳体(10)底部设有与滑槽 (61)相对应的滑块，所述壳体(10)通过开口安装进滑槽(61)内。

进一步的，所述载重云台(5)包括旋转盘(51)、安装架(52)，所述安装架(52)底部固定在旋转台上方；

所述安装架(52)为U型，所述底座(6)两侧壁上对称设有安装孔(64)，所述安装架(52)两侧壁上安装有两个电机，两个电机转轴延伸至U型结构的空间内，两个电机的转轴分别安装装进底座(6)的安装孔(64)内。

进一步的，底座(6)顶部的滑槽(61)为U型结构，底座(6)位于滑槽(61) 开口一端设有挡板槽(63)，所述底座(6)内部设有U型的中空空间，所述中空空间内安装有挡板(71)，所述挡板(71)一端延伸至滑槽(61)的开口处挡板槽(63)内与滑槽(61)贴合，所述挡板(71)上设有套筒(72)，套筒(72)内安装有驱动轴(73)，中空空间内设有通孔，通孔延伸至底座(6)底部，所述驱动轴 (73)贯穿通孔延伸至底座(6)底部。

进一步的，所述保护壳(60)设有开口一端的内壁上设有插槽(65)，所述插槽(65)内安装有插板(66)，所述插板(66)与插槽(65)之间安装有密封垫，所述插板(66)一端延伸至底座(6)上与底座(6)贴合，插板(66)上设有第一螺栓孔，所述底座(6)的侧壁上设有与第二螺栓孔，所述第一螺栓孔与第二螺栓孔通过螺栓连接。

一种用于边检码头场景检测行人步态的检测方法，包括以下步骤；

S1、通过视频采集传感器采集到的数据，将数据传送给视频处理模块进行人形检测，提取人形轮廓；

S2、通过步态识别核心模块对人形轮廓进行特征点标注，并对特征点标注进行计算得到体态数据，根据体态数据组成特征向量组；

S3、在检测场景中建立坐标系，通过帧差法得到体态和步态特征向量组中；

S4、利用第二电路板模块对人体识别身份。

进一步，所述步骤S2中的人形轮廓包括：人形头部、人形身体部；其中人形身体部包括肩部、脊柱、骨盆、腿部；

其中人形头部区域关键点A≥36，人形身体部分获取体态关键点B≥182，并通过计算肩部、脊柱、骨盆、腿部体态数据获取人体骨架关键点数据C≥ 38。

进一步，所述步骤S3中得到体态和步态特征向量组的过程如下：通过帧差法判断两帧间每一个关键点由位置移动产生的向量；连续追帧数量M，对A+B+C个关键点分别取M-1个位移向量，得到的多个位移向量组成体态和步态特征向量组。

进一步，所述步骤S4中人体识别身份过程如下：在第二电路板模块的存储子模块中建立体态和步态特征数据库，将S3步骤所检测到的体态和步态特征向量组与数据库中的特征进行比对，获得最匹配的向量组，此向量组所表达的体态与步态特征信息既可确定待测行人的最终识别身份。

相对于现有技术，本发明所述的一种用于边检码头场景检测行人步态的检测设备及方法具有以下优势：

本发明所述的步态识别前端分析摄像机将视频采集、视频处理、步态识别运算及附属硬件模块集成在同一个前端摄像机中，减少了因网络传输所带来的各项不确定性、减小了设备空间、方便了产品部署、减少了步态识别系统的实施复杂性。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的一种用于边检码头场景检测行人步态的检测设备内部结构图；

图2为本发明实施例所述的单帧图片行人体态检测示意图；

图3为本发明实施例所述的多帧图片行人体态检测示意图；

图4为本发明实施例所述的一种用于边检码头场景检测行人步态的检测设备结构图一；

图5为本发明实施例所述的一种用于边检码头场景检测行人步态的检测设备结构图二；

图6为本发明实施例所述的一种用于边检码头场景检测行人步态的检测设备部分结构图一；

图7为本发明实施例所述的一种用于边检码头场景检测行人步态的检测设备部分结构图二；

图8为本发明实施例所述的底座结构图；

图9为本发明实施例所述的挡板组件结构图；

图10为本发明实施例所述的一种用于边检码头场景检测行人步态的检测设备部分剖视图。

附图标记说明：

1、变焦镜头；2、第一电路板；3、第二电路板；4、散热风扇；5、载重云台；6、底座；51、旋转盘；52、安装架；10、壳体；101、拉头；102、 F型固定架；60、保护壳；61、滑槽；62、置线槽；63、挡板槽；64、安装孔；65、插槽；66、插板；71、挡板；72、套筒；73、驱动轴。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1至图10所示，一种用于边检码头场景检测行人步态的检测设备，包括摄像机本体、用于安装摄像机本体的载重云台5，所述摄像机本体包括壳体10、安装在外壳内的变焦镜头1、第一电路板2、第二电路板3；

所述变焦镜头1、第一电路板2、第二电路板3均通过倒F型固定架102 安装在壳体10内，所述变焦镜头1一端延伸至壳体10外部，所述载重云台 5与壳体10转动连接；

由于首先通过变焦镜头1对人体数据进行读取，然后在通过第一电路板2进行数据处理，然后通过第二电路板3进行数据的对比，因此第一电路板 2临近变焦镜头1安装，步态识别模块临近第一电路板2安装。

如图10所示，F型固定架102固定在壳体10底部，F型固定架102在壳体10内部延伸出两个安装板，两个安装板对称设置，变焦镜头1一端固定在其中一个安装板上，变焦镜头1的另一端延伸出壳体10，第一电路板 2、第二电路板3对称安装在另一个安装板的两侧壁上。

所述变焦镜头1一端通过线路与第一电路板2连接，所述第一电路板2 通过线路与第二电路板3连接，所述第一电路板2位于变焦镜头1与第二电路板3之间。

所述第一电路板2与第二电路板3之间设有多个固定轴。

第一电路板2与第二电路板3中间有固定轴相连以提高稳定性。

所述壳体10一端设有与变焦镜头1大小相对应的通孔，所述变焦镜头 1安装在通孔内，所述变焦镜头1与通孔之间安装有密封垫。

所述第二电路板3上安装有散热风扇4，所述第二电路板3与壳体10内部形成中空空间，所述散热风扇4位于中空空间内，所述壳体10底部设有散热孔，所述散热孔位于中空空间内；

所述散热风扇4协助第二电路板3模块降温。

本专利重点保护的是安装结构，其中第一电路板2为视频处理底板，用于处理变焦镜头采集的数据，第二电路板3为步态识别核心板，用于人形轮廓进行识别模块，至于变焦镜头1如何获取图像，第一电路板2、第二电路板3怎样处理数据均采用现有技术，本专利不作为保护对象。

如图4至图9所示，所述壳体10外部安装有保护装置，所述保护装置包括底座6、保护壳60，所述保护壳60安装在底座6上，所述保护壳60一端留有开口，所述底座6顶部设有滑槽61，所述壳体10底部设有与滑槽61 相对应的滑块，所述壳体10通过开口安装进滑槽61内；

壳体10通过滑块插接进底座6的滑槽61内，壳体10与底座6通过插接的形式进行安装，通过挡板71对壳体10进行固定，安装拆卸维修较为方便。

如图4至图7所示，所述载重云台5包括旋转盘51、安装架52，所述安装架52底部固定在旋转盘51上方；

所述安装架52为U型，所述底座6两侧壁上对称设有安装孔64，所述安装架52两侧壁上安装有两个电机，两个电机转轴延伸至U型结构的空间内，两个电机的转轴分别安装装进底座6的安装孔64内；

所述旋转盘51采用现有技术，通过旋转盘51实现摄像角度的360度旋转，安装架52上的侧壁上安装有电机，通过电机控制摄像角度的上下调节，可根据实际的安装情况对摄像头进行调节。

如图4至图7所示，所述底座6与安装架52、旋转盘51上均设有穿线孔，底座6上还设有穿线槽，穿线槽与穿线孔相通，当壳体10进行安装时，壳体10顺着滑槽61进行滑动，此时的线路在穿线槽内，便于壳体10的安装，以及不会造成线路的损坏。

第一电路板2上包含内部总的供电模块，变焦镜头1模块和第一电路板 2间有两条连线(供电线和RJ45数据线)；视频处理底版和第二电路板3模块间也是两条连线(供电线和RJ45数据线)；态识别核心板模块和散热风扇4间仅有供电线；视频处理底版和载重云台5间也是两条连线(供电线和 RJ45数据线)；外接电源直接连接视频处理底版；外接信号传输线(RJ45) 连接第一电路板2。

如图8、图9所示，底座6顶部的滑槽61为U型结构，底座6位于滑槽 61开口一端设有挡板槽63，所述底座6内部设有U型的中空空间，所述中空空间内安装有挡板71，所述挡板71一端延伸至滑槽61的开口处挡板槽 63内与滑槽61贴合，所述挡板71上设有套筒72，套筒72内安装有驱动轴 73，中空空间内设有通孔，通孔延伸至底座6底部，所述驱动轴73贯穿通孔延伸至底座6底部；

驱动轴73转动安装在通孔内，驱动轴73与套筒72为螺纹连接，通过旋转驱动轴73转动带动套筒72上下移动，此时的挡板71在挡板71槽63 中进行抽插动作，实现了对壳体10的阻挡，对壳体10进行固定。

如图5所示，所述保护壳60设有开口一端的内壁上设有插槽65，所述插槽65内安装有插板66，所述插板66与插槽65之间安装有密封垫，所述插板66一端延伸至底座6上与底座6贴合，插板66上设有第一螺栓孔，所述底座6的侧壁上设有与第二螺栓孔，所述第一螺栓孔与第二螺栓孔通过螺栓连接；

插板66插进插槽65内，通过螺栓进行固定，螺栓固定时同样垫有密封垫，保护壳60在侧壁上设有开口，以及通过插板66与插槽65方式连接，并且插槽65和插板66之间设有密封垫，很好的实现了密封性，对于室外使用本设备起到了很好的防水性。

如图2、图3所示，一种用于边检码头场景检测行人步态的检测方法，包括以下步骤；

S1、通过视频采集传感器采集到的数据，将数据传送给视频处理模块进行人形检测，提取人形轮廓；

S2、通过步态识别核心模块对人形轮廓进行特征点标注，并对特征点标注进行计算得到体态数据，根据体态数据组成特征向量组；

S3、在检测场景中建立坐标系，通过帧差法得到体态和步态特征向量组中；

S4、利用第二电路板模块对人体识别身份。

所述步骤S2中的人形轮廓包括：人形头部、人形身体部；其中人形身体部包括肩部、脊柱、骨盆、腿部；

其中人形头部区域关键点A≥36，人形身体部分获取体态关键点B≥182，并通过计算肩部、脊柱、骨盆、腿部体态数据获取人体骨架关键点数据C≥ 38。

所述步骤S3中得到体态和步态特征向量组的过程如下：通过帧差法判断两帧间每一个关键点由位置移动产生的向量；连续追帧数量M，对A+B+C 个关键点分别取M-1个位移向量，得到的多个位移向量组成体态和步态特征向量组。

所述步骤S4中人体识别身份过程如下：在第二电路板模块的存储子模块中建立体态和步态特征数据库，将S3步骤所检测到的体态和步态特征向量组与数据库中的特征进行比对，获得最匹配的向量组，此向量组所表达的体态与步态特征信息既可确定待测行人的最终识别身份。

具体方法如下：

1.视频处理底板模块通过视频采集传感器采集到的图像数据进行人形检测，提取人形轮廓。

2.步态识别核心板模块对检测到的人形轮廓通过特征点标注，其中人形头部区域关键点A≥36；人形身体部分获取体态关键点B≥182，并且通过计算肩部、脊柱、骨盆、腿部等体态数据，获取人体骨架关键点数据C≥38。

3.步态识别核心板模块在检测场景中建立坐标系，通过帧差法判断两帧间每一个关键点由位置移动产生的向量值；连续追帧数量M，对(A+B+C)个关键点分别取M-1个位移向量。这个向量组即为所检测行人的体态和步态特征向量组。

4、在步态识别核心板模块的存储子模块中建立体态和步态特征数据库，将S3步骤所检测到的体态和步态特征向量组与数据库中的特征进行比对，获得最匹配的向量组，此向量组所表达的体态与步态特征信息既可确定待测行人的最终识别身份。

具体结构如下：

第一电路板2、第二电路板3、电机、旋转盘51均连接有控制端，具体的连接方式采用现有技术，此处不再详细介绍，通过控制端控制电机以及旋转盘51的驱动，调节摄像头的角度；

检测设备安装如下：保护壳60一端为透明玻璃，另一端设有开口，底座6上设有滑槽61，壳体10底端设有滑块，滑块进滑槽61内，通过调节驱动轴73，使挡板71对保护进行固定，安装时，由于线路不好安装，因此底座6上设有穿线槽，通过穿线槽将线路贯穿进旋转盘51与安装架52的通孔内，便于安装，通过插板66将保护壳60进行密封，防止雨水流入对摄像机进行损坏。

对摄像机拆卸维修时，通过拆卸插板66，调节驱动轴73，将挡板71调至底座6内部，壳体10后端设有拉头101，通过拉头101将壳体10拽出，进行维修即可。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。