基于深度图像的坠床实时检测系统

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随着人口老龄化趋势的加剧,独居老人的数量逐渐增多,如何保障独居老人的生活质量与身体健康已经引起了人们的重视。尤其是当老人发生坠床等危险行为时,如何在第一时间检测到危险行为的发生,对于保障老年人的生命健康尤为重要。另一方面,对于病患而言,坠床也是经常发生的危险行为。如何及时有效的对坠床行为进行检测,逐渐成为了一个研究热点。目前的坠床检测方法,主要是通过可穿戴设备或者智能家居检测坠床行为,但是存在错误率高,使用不便等缺点。如何高效准确的检测坠床行为,是一个十分具有挑战性的课题。  本论文首先通过对坠床行为的分析,发现相比于跌倒行为,坠床行为具有运动模式复杂,较难与正常行为区分的特点。我们通过提取坠床行为特征,结合人与床的交互信息,使用最大间隔最近邻的方法,实现了对坠床行为的有效分类。  基于以上分析,本论文提出了只使用单个深度相机作为数据源的解决方案。首先,针对单人场景的坠床检测的任务,使用基于随机森林的坠床行为检测方法。通过运用随机森林分类器定位头部,使用最大间隔最近邻分类器对坠床行为进行了有效的检测。但该方法存在不能够实时,准确度较低的问题。在此基础上,本论文提出了另一种基于视频时空信息的坠床检测方法,利用序列中的时间信息,对人体进行检测,通过提取改进的深度差分特征,快速定位头部,得到头部高度变化特征。另一方面,提出了室内场景的自动解析方法,通过对重力方向的估计,对床面、地面等关键物体进行识别。该方法具有可实时检测,准确率高,占用资源较少的特点。  进一步地,针对多人场景中的坠床检测任务,本论文提出了基于人体约束关系的深度网络坠床检测方法,通过使用人体目标神经检测网络对头部和身体进行实时检测。通过头部与身体的约束关系进行人体筛选与确认,使用跟踪算法对多人进行跟踪。该方法解决了被褥遮挡情况下的坠床检测问题,并且实时性好,准确率高,具有很好的实用前景。
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