[发明专利]一种用于自动侦测学生起立发言动作的检测方法及其装置

权利要求书

1.一种用于自动侦测学生起立发言动作的检测方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、利用设置在教室内的双目摄像头实时采集视频数据，经一FPGA逻辑模块处理后获得目标场景的三维空间信息，即每个像素点相对于所述双目摄像头的x，y，z空间坐标；

S2、根据预设的高度检测平面，将场景中高于检测平面的目标全部检测出来并得到目标的空间信息；

S3、将高于检测平面的目标的空间信息发送给控制主机，所述控制主机驱动云台摄像机对目标进行特写。

2.根据权利要求1所述的一种用于自动侦测学生起立发言动作的检测方法，其特征在于：所述FPGA逻辑模块处理过程如下：

S11、利用所述FPGA逻辑模块的ISP图像采集处理单元实时采集所述双目摄像头的视频数据，进行自动白平衡、自动曝光处理后输出两路灰度图像；

S12、所述FPGA逻辑模块的双目校正单元根据离线标定获得的校正系数对双目摄像头的灰度图像进行畸变校正；

S13、校正后的灰度图像由所述FPGA逻辑模块的立体匹配单元计算获得视差图；

S14、所述FPGA逻辑模块的视差优化单元对所述视差图进行视差优化；

S15、所述视差图配合预先设定的双目摄像头的位置参数实时计出目标场景的三维空间信息。

3.根据权利要求1所述的一种用于自动侦测学生起立发言动作的检测方法，其特征在于：所述步骤S2中利用检测平面进行目标定位，具体包括以下步骤：

S21、将视差值d转换为以左摄像机坐标系下的距离值(X,Y,Z)，转换公式如下：

X＝(x-cx)×Tx/d；

Y＝(y-cy)×Tx/d；

Z＝Fx×Tx/d；

其中，x,y为像素点坐标，cx,cy为摄像机光学中心点坐标，Tx为基线距离；

S22、将坐标系绕y轴旋转a角度，转换公式如下：

Xt＝X；

Yt＝Ho-Ycosa-Z sina；

Zt＝Zcosa-Ysina；

其中，Ho为设备安装高度；

S23、将目标坐标(Xt,Yt,Zt)与预设的检测高度、水平检测范围、距离检测范围逐点比较；若目标站立，那么目标处在检测范围内则保留，否则清零；计算得到站立目标的原始二值图；

S24、对站立目标的原始二值图进行形态学变换，剔除孤立噪点，抑制图像碎片化；

S25、对优化后的站立目标的二值图进行连通域求取，剔除过大过小的连通域，得到站立目标的轮廓；获取目标轮廓的外接矩形中心点(x,y)和视差值d，计算目标的空间位置坐标(Xt,Yt,Zt)，完成对目标的定位。

4.根据权利要求1所述的一种用于自动侦测学生起立发言动作的检测方法，其特征在于：还包括以下步骤：

S4、在所述目标场景内设置多个三维屏蔽区域(X水平位置，Z距离位置，w宽度，h长度)，当目标(x，y，z)满足以下公式时：

|目标X–屏蔽区域X1|<屏蔽区域w/2；

|目标Z–屏蔽区域Z1|<屏蔽区域h/2；

则将所述目标(x，y，z)丢弃。

5.一种用于自动侦测学生起立发言动作的检测装置，其特征在于：包括控制主机、SOC器件、云台摄像机以及双目摄像头，所述双目摄像头安装在教室内黑板位置上方，所述双目摄像头与所述SOC器件连接，所述SOC器件获得目标的空间信息后通过网络接口将所述空间信息传送到所述控制主机，所述控制主机通过所述云台摄像机完成对目标的特写。

6.根据权利要求5所述的一种用于自动侦测学生起立发言动作的检测装置，其特征在于：所述SOC器件包括FPGA模块和HPS模块，所述FPGA模块包括ISP图像采集处理单元、双目校正单元、立体匹配单元以及视差优化单元；所述HPS模块包括目标定位单元和背景抑制单元；所述双目摄像头获取的视频数据依次通过所述ISP图像采集处理单元、所述双目校正单元、所述立体匹配单元、所述视差优化单元、所述目标定位单元以及所述背景抑制单元后传送到所述控制主机。

7.根据权利要求5所述的一种用于自动侦测学生起立发言动作的检测装置，其特征在于：所述检测装置还包括一存储模块，所述存储模块与所述SOC器件连接。

8.根据权利要求6所述的一种用于自动侦测学生起立发言动作的检测装置，其特征在于：所述双目摄像头设置在同一电路板后与所述SOC器件连接。