[发明专利]基于部位分割的人体再识别方法

权利要求书

1.一种基于部位分割的人体再识别方法，其特征在于：所述的基于部位分割的人体再识别方法包括按顺序进行的下列步骤：

1)图像数据获取：首先利用Kinect摄像头采集待检测场景的多帧图像，然后从上述图像中提取出人体前景图像，去噪后依次按部位分割成部位图像并筛选、保存；将所有需查询的人体部位图像保存为查询集，所有采集到的人体部位图像保存为候选集，并将采集到的人体部位图像按图像序号和部位进行保存；

2)粗识别：将需查询的人体目标部位图像和候选集中所有人体部位图像从RGB颜色空间转换到HSV颜色空间，之后获得颜色直方图，然后使用地球移动距离度量颜色直方图间的相似性，并根据部位和拍摄角度的不同分配不同的权重，最后得到人体目标与候选集所有人体之间的总体EMD值并从小到大进行粗排序；

3)细识别：选取上述粗排序中排名前50％的候选集中人体数据，通过人体躯干部位衣物上的图案纹理及图案纹理位置的不同，将躯干部位图像在垂直、水平方向上分别投影，再分别计算人体目标与候选集中人体躯干部位垂直和水平方向上投影的皮尔逊相关系数，在粗排序的基础上进行细排序，最后由人工在细排序后的结果中寻找出目标人体。

2.根据权利要求1所述的基于部位分割的人体再识别方法，其特征在于：在步骤1)中，所述的图像数据获取方法的具体步骤如下：

1.1)前景提取

1.1.1)利用微软Kinect深度摄像头和彩色摄像头分别采集待分析场景的多帧深度图像和RGB彩色图像；

1.1.2)将上述深度图像中的每一像素用2个字节，共16位表示，其中前13位表示该像素的深度值，后3位表示人体索引号，每一个在Kinect摄像头视界中的人体都会被分配一个不同的索引号，如果后3位全部为0，则表示不是人体；

1.1.3)将深度图像上属于人体区域的相应像素通过坐标映射对应到彩色坐标系下的彩色图像上；

1.1.4)在彩色图像上提取出从深度图像上映射来的人体前景像素，并复制到创建的空画布上而得到人体前景图像，由此实现人体前景提取；

1.2)图像去噪

使用开运算进行人体前景图像去噪，开运算单元选用9×9的方形算子；

1.3)基于深度骨骼点部位分割

1.3.1)坐标变换：将摄像头坐标系下的骨骼节点映射到彩色坐标系下，由此实现摄像头坐标系、深度坐标系、彩色坐标系的统一；

1.3.2)绘制旋转矩形：选取人体前景图像某部位上的两个骨骼节点P1、P2，以此两节点间的距离为旋转矩形的长，记为a；除了躯干部位的宽度设为长的2/3，其它部位宽度均设为长的1/2，记为b；两个骨骼节点P1、P2坐标的中点设为旋转矩形的旋转中心O，以两个骨骼节点P1、P2的连线与水平面的夹角为旋转角θ绘出旋转矩形；

按此绘制方法在人体前景图像上画出除头部和脚部之外的多个旋转矩形；

1.3.3)提取通过步骤1.3.2)获取到的每一旋转矩形的4个角坐标，记为p₁(x₁,y₁)，p₂(x₂,y₂)，p₃(x₃,y₃)，p₄(x₄,y₄)，再判断4个角的x坐标x₁,x₂,x₃,x₄和y坐标y₁,y₂,y₃,y₄的最大及最小值；将x和y坐标的最大最小值分别记为：x_max，x_min和y_max，y_min，得到旋转矩形最小外接矩形的4个角坐标，记为q₁(x_min,y_min)，q₂(x_max,y_min)，q₃(x_max,y_max)，q₄(x_min,y_max)；

1.3.4)根据步骤1.3.3)得到的旋转矩形的最小外接矩形4个角的坐标遍历人体前景图像，分割出的最小外接矩形内的像素即为人体部位，记为Part₁,Part₂,…,Part₉，分别表示躯干，右上臂，右下臂，左上臂，左下臂，右大腿，右小腿，左大腿，左小腿；

1.4)多帧部位图像评分

部位图像评分使用以下3项指标：

(1)非白色背景区域占整幅部位图像的比值

具体步骤为：

1.4.1)设背景部分为sum₁，前景部分为sum₂，并都初始化为0；

1.4.2)遍历部位图像，判断红绿蓝三颜色通道每一个像素是否为白色(255,255,255)，是则sum₁+1，否则sum₂+1；

设前景部分占整幅部位图像的比值为Δ，计算公式为：

(2)人体目标在Kinect摄像头视界中的总偏移度

人体目标在Kinect摄像头视界中在摄像头坐标系下X,Y,Z方向上的角度差分别记为α，β，γ，设总偏移度为χ，计算公式为：

(3)部位图像清晰度

采用均方误差法来判断该部位图像质量的好坏；

均方误差法首先计算原始理想部位图像和失真部位图像像素差值的均方值MSE，然后通过均方值的大小来确定失真部位图像的失真程度，计算公式为：

其中M,N分别为部位图像的长和宽，f_ij表示原始理想部位图像的像素值，设为1，f_ij'表示实际拍摄的部位图像的像素值，归一化为(0,1)；

将上述3项指标值分别乘以不同的权重，得到总体评分K，计算公式为：

最后将人体每一部位图像均取总体评分K最高的加以保存，其中，将所有需查询的人体部位图像保存为查询集，所有采集到的人体部位图像保存为候选集，并将采集到的人体部位图像按图像序号和部位进行保存；

1.5)将部位图像尺寸分类归一化

将候选集中所有同一部位图像归一化到与需查询的人体目标相应部位图像相同的大小。