[发明专利]一种利用图像信号以及电信号的人体与设备匹配方法

权利要求书

1.一种利用图像信号以及电信号的人体与设备匹配方法，其特征在于，包括以下几个部分：信号采集，电信号预处理，图像信号预处理，图像信号以及电信号结合；信号采集包含了电信号采集以及图像信号采集；电信号预处理和图像信号预处理分别对采集到的原始信号做预处理，对信号形式进行统一；最后图像信号以及电信号结合，并对两个信号进行结合分析，以此来推断出每台发出数据的设备由谁来使用，即实现人体与设备的配对。

2.如权利要求1所述的利用图像信号以及电信号的人体与设备匹配方法其特征在于，该方法用于匹配运动的人与设备或者静止的人与设备两种情景中。

3.如权利要求2所述的利用图像信号以及电信号的人体与设备匹配方法其特征在于，情景一、运动的人与设备的配对

运动的人与设备的配分为信号采集、电信号的预处理、图像信号的预处理、电信号与图像信号的合并处理及完成配对四个步骤，其中电信号的预处理、图像信号的预处理是互相独立进行的。

(1)电信号与图像信号的采集

使用监控设备携带的网卡与摄像头进行电信号与图像信号的采集工作；

(2)电信号预处理

RSSI表示数据包接收端捕捉到的信号强度，RSSI的值与信号传播距离d有关，可以表示为函数P：

P₀表示原始传输能量，γ为衰减因子，d₀表示参照距离，P_n表示噪音；对上述公式进行变换可以得到以下函数：

P(d)＝(P₀+P_n+γlog₁₀(d₀))-γlog₁₀(d)

将P_n看作是常量，P₀+P_n+γlog₁₀(d₀)就成为常量，P(d)取决于d，当利用电信号时会因为随机抵达设备的数据包以及环境噪声的影响产生误差，因此需要做一些预处理工作；电信号预处理分为重新组织取样与RSSI的平滑处理两步：

1)重新组织取样

考虑到探测器(此处为监控设备网卡)在每秒钟内获取到有限的帧数，每秒钟都需要从其中选取一些关键帧，同时移除这段时间内的非关键帧，设置重新取样数据包的数量阈值为40，当收到的数据包数量大于40的时候，丢弃这段时间内过于频繁的数据包；同时在此过程中使用指纹平滑技术来对噪声进行过滤，因为样本并非固定长度间隔的，对RSSI取样结果进行固定长度间隔的重新计算；

2)RSSI的平滑处理

为了消除RSSI噪音，使用指纹平滑技术来移除RSSI信号的峰谷；通过以下函数对一份包含n条记录的原始取样数据平滑处理：

其中s′(i)代表第i个平滑数据，s(i)代表第i个原始取样数据，θ是取值在0到1之间的平滑因子；

(3)图像信号预处理

对于摄像头捕捉人体运动图像，使用梯度方向直方图探测方法来测量在图像中的人体，利用人体在图像中反映出来的高度来推测人体与摄像头的距离；同时定义了一个关于图像信号的新指标LogV：

LogV(d)＝ξlog₁₀(h)+δ＝(ξlog₁₀(h₀d₀)+δ)-ξlog₁₀(d)

公式中ξ是引入的一个参数，其值可以设为RSSI与距离d的函数P中的γ，δ作为常量可以调整LogV的值在y轴上的显示效果；之后的内容里除非特别指出，所提及的图像信号都表示LogV；

在下面公式中以h表示一个人在图像中的高度，h_t表示在一个时间点t上人在图像中的高度；当一个人在被监控区域运动的时候，在t这个时间点上，他的期望高度E[h_t]近似于h_t-1，使用数据集在时间点t之前的m个记录{h_i|t-m≤i<t}作为依据来使用以下公式对h_t进行修正：

引入用来处理前m条记录的噪音，如果h_t超出了界限，即h_t的值不满足上述不等式，当作噪音来处理，此时令h_t＝h_t-1；通过上述方法当摄像头在某些情况下无法对人体进行测量的时候，得出h_t的一个估计值；

(4)电信号与图像信号的合并处理及完成配对

对于每个时间帧t，分别将电信号和图像信号集合表示为O_e(t)和O_v(t)，同时将表示这两个集合的元素对应关系的集合表示为A(t)；计算出O_e(t)与O_v(t)两个集合中元素间的相似度，并且将结果用集合a_j∈A(t)表示；在时间帧t中寻找一个a_j来达到以下目标：

即通过修改使用匈牙利算法来在时间片段t内，从所有可能的对应关系A中，找到一个对应关系a_j，可以使电信号对象和图像对象之间的差异性最小；通过寻找每个t时间下的合理a_j值，使用投票算法来得到最后的结果。