[发明专利]基于Kinect网络的大规模场景群体用户跟踪系统与方法

权利要求书

1.一种基于Kinect网络的大规模场景群体用户跟踪系统，其特征是：包括Kinect网络布置模块、Kinect校正模块、Kinect通讯模块和群体用户跟踪模块，其中：

所述Kinect网络布置模块，用于将大规模场景覆盖，将场景划分为若干个区域，划分方法是：调整同一高度下的各Kinect的水平方向的位置，使得各个Kinect在地面的矩形捕捉区域拼接为一个无缝的大区域；获取任意区域的用户信息，为群体用户跟踪模块提供输入数据，每个区域由1个Kinect负责，获取该区域的用户深度信息；

所述Kinect校正模块，用于将每个Kinect自身的坐标映射到世界坐标中，对每个Kinect捕获到的用户信息进行坐标转换，完成各个Kinect坐标的校正；

所述Kinect通讯模块，用于将各个Kinect，计算得到的用户信息进行融合，集中传送到服务器端，服务器端进行数据关联、用户跟踪；

所述群体用户跟踪模块，包括两部分：基于Kinect客户端的用户跟踪子模块和基于Kinect服务器端的用户跟踪子模块，用于对任意区域的用户进行实时跟踪，并对不同Kinect捕获的多用户数据进行关联，完成对用户的实时跟踪和身份确认。

2.如权利要求1所述的系统的跟踪方法，其特征是：包括以下步骤：

(1)开启Kinect网络布置模块：根据每个Kinect深度图像可视范围的有效区域，将大规模场景划分为若干个小区域，进行空间Kinect布置，得到每个区域的深度图像信息；

(2)开启Kinect校正模块：将每个Kinect自身的坐标映射到世界坐标中，对每个Kinect计算得到的用户位置信息进行坐标转换，转换为大规模场景中的位置坐标；

(3)开启Kinect通讯模块：将上述每个Kinect得到的用户位置信息，通过socket通讯方式传送到服务器；

(4)开启群体用户跟踪模块：首先通过Kinect客户端的用户跟踪子模块得到每个区域内用户的位置信息，然后通过Kinect通讯模块将数据传送到服务器，服务器进行数据关联，完成对任意区域的用户进行实时跟踪。

3.如权利要求2所述的跟踪方法，其特征是：所述步骤(2)中Kinect校正方法，具体包括以下步骤：

(2-1)标记Kinect有效的可视区域，以Kinect获得的深度图像和彩色图像为参考标准，分别用不同高度的目标物体在Kinect所能的覆盖区域移动，在地面上标定出Kinect的最大可视区域；

(2-2)在场景中Kinect的可视区域内选取多组不同位置的样本点，使样本点均匀的分布在可视区域，并测量出每个样本点在规定的世界坐标系中的实际位置；同时，计算在Kinect深度图像坐标系中相应位置的样本点坐标；

(2-3)利用最小二乘法计算得到各个Kinect对于世界坐标系的变换矩阵。

4.如权利要求2所述的跟踪方法，其特征是：所述步骤(4)中Kinect客户端的用户跟踪方法，具体包括以下步骤：

(4-1)获取每个Kinect的当前帧的深度图像；

(4-2)根据预设深度阈值提取前景图像，对图像进行二值化处理，将场景中规定深度阈值的部分设置为前景色，其余部分设置为背景色；

(4-3)对图像进行形态学处理，将二值化后的图像进行膨胀处理；

(4-4)采用区域连通算法对多目标进行分割，并计算各个目标的位置信息。

5.如权利要求4所述的跟踪方法，其特征是：所述步骤(4-4)中，具体包括以下步骤：

(4-4-1)对图像像素进行遍历，找到图像中的前景点并使用链表将这些前景点链接起来；

(4-4-2)对前景点进行BFS广度优先搜索遍历，判断连通块的各个属性，并将连通块划分为用户对象；

(4-4-3)根据(4-4-2)中保存的连通块内点的个数属性信息，对对象的有效性进行判断：如果个数小于预先设定的阈值，则判断该对象为无效对象，将该对象予以销毁并将对象个数减一；如果个数大于等于预先设定的阈值，则判断该对象为有效对象；

(4-4-4)将所获结果保存起来，以便传给服务器端进行集中处理。

6.如权利要求5所述的跟踪方法，其特征是：所述步骤(4-4-2)中，连通块的属性包括中心点坐标、特征值和连通块内点的个数。