[发明专利]一种机器人跟随人体的方法及系统

权利要求书

1.一种机器人跟随人体的方法，其特征在于，包括以下步骤：

利用HOG方法，在机器人获取的深度图上检测人体区域；

在跟随初始化时，计算被跟踪人体区域所对应的彩色图的表观特征，并进行保存；所述表观特征包括颜色特征和纹理特征；

在跟随过程中，根据被跟踪人体区域在连续帧图像中的位置变化判断是否发生穿插，包括以下步骤：

在检测到当前帧图像中存在某一人体区域与前一帧图像中的被跟踪人体区域的重合面积大于设定面积阈值，并且，前一帧图像的所述被跟踪人体区域与当前帧图像的所述人体区域到机器人的距离之差大于设定距离阈值时，则判断为发生穿插；

在判断穿插发生后，控制机器人停止运动；同时，在机器人获取的后续帧的图像中搜索与已保存的被跟踪人体区域的表观特征相似的人体区域，直到搜索到该人体区域后，控制机器人跟随该人体区域运动。

2.根据权利要求1所述的机器人跟随人体的方法，其特征在于，利用HOG方法，在机器人获取的深度图上检测人体区域，包括以下步骤：

基于机器人获取的深度图，计算深度信息的梯度及其直方图，并按照HOG方法生成特征向量，训练用于人体区域检测的分类器；

利用所述分类器在深度图上检测人体区域。

3.根据权利要求1所述的机器人跟随人体的方法，其特征在于，在判断穿插发生后，在机器人获取的后续帧的图像中搜索与已保存的被跟踪人体区域的表观特征相似的人体区域，包括以下步骤：

对比当前帧图像中的人体区域的表观特征和已保存的前一帧图像中的被跟踪人体区域的表观特征，并用EMD来度量前后两帧图像的表观特征相似度；

当前后两帧图像的表观特征相似度达到设定相似度阈值时，判断当前帧图像中的人体区域为被跟踪的人体区域。

4.根据权利要求1所述的机器人跟随人体的方法，其特征在于，还包括以下步骤：

在跟随初始化后，向机器人发送运动指令，使得被跟踪的人体区域保持在图像水平方向的中心，并且与机器人保持预设距离。

5.根据权利要求1至4任一项所述的机器人跟随人体的方法，其特征在于，所述颜色特征为人体区域所对应的彩色图像的红、绿、蓝三个颜色通道的归一化直方图；

所述纹理特征为人体区域所对应的彩色图像的纹理元归一化直方图。

6.根据权利要求1至4任一项所述的机器人跟随人体的方法，其特征在于，所述纹理特征的计算过程为：

在纹理库上生成纹理元的码本；

对人体区域所对应的彩色图像进行滤波器组滤波，将滤波后得到的特征向量组投影在纹理元的码本上，得到纹理元归一化直方图。

7.一种机器人跟随人体的系统，其特征在于，包括人体区域检测模块、表观特征计算模块、穿插检测模块、以及搜索跟随模块；

所述人体区域检测模块，用于利用HOG方法，在机器人获取的深度图上检测人体区域；

所述表观特征计算模块，用于在跟随初始化时，计算被跟踪人体区域所对应的彩色图的表观特征，并进行保存；所述表观特征包括颜色特征和纹理特征；

所述穿插检测模块，用于在跟随过程中，根据被跟踪人体区域在连续帧图像中的位置变化判断是否发生穿插；所述穿插检测模块包括第一判断单元；

所述第一判断单元，用于在检测到当前帧图像中存在某一人体区域与前一帧图像中的被跟踪人体区域的重合面积大于设定面积阈值，并且，前一帧图像的所述被跟踪人体区域与当前帧图像的所述人体区域到机器人的距离之差大于设定距离阈值时，则判断为发生穿插；

所述搜索跟随模块，用于在判断穿插发生后，控制机器人停止运动；同时，在机器人获取的后续帧的图像中搜索与已保存的被跟踪人体区域的表观特征相似的人体区域，直到搜索到该人体区域后，控制机器人跟随该人体区域运动。