[发明专利]基于最大几何流向直方图的人体检测方法

摘要

本发明提出了一种基于最大几何流向直方图的人体检测方法，主要解决现有特征提取方法在人体轮廓和边缘表述的模糊性，不能反映特征内在几何结构与纹理等缺陷。其实现步骤为：（1）选择训练样本集图像；（2）进行二维小波变换；（3）划分条带波bandelet块；（4）获得各采样角排序索引；（5）获得最佳几何流方向；（6）获取条带波系数矩阵；（7）统计各方向特征；（8）分类训练；（9）输入图像进行扫描；（10）检测扫描窗口；（11）输出检测结果。本发明通过提取图像带有方向性统计的图像特征，利用线性分类器对特征集进行训练，得到人体检测的分类器，本发明特征维数低，计算快速，能准确检测出图像中的人体信息。

主权项

一种基于最大几何流向直方图的人体检测方法，包括得到检测分类器和利用所获得的分类器对图像进行检测两个过程，具体实现步骤如下：第一个过程，得到检测分类器的具体步骤如下：（1）选择训练样本集图像：1a）利用自举操作，从INRIA数据库的非人体自然图像中，获得足够的负样本图像；1b）将获得的负样本图像与INRIA数据库中的负样本集组成新的负样本集；1c）将获得的新的负样本集图像与INRIA数据库中的正样本集构成人体训练样本集；（2）进行二维小波变换：对人体训练样本集中的每幅图像进行二维离散正交小波变换；（3）划分条带波bandelet块：对小波变换后的人体训练样本集中的每幅图像进行L*L像素大小的二进剖分，将得到的每个L*L像素的小块作为一个条带波bandelet块；（4）获得各采样角排序索引：4a）按照下式，将圆周角[0，π]均匀划分成L2个采样角： θ = kπ L 2 - 1 其中，θ表示第k+1个采样角的圆周角度数，k为整数，k=0，1，2，...L2‑1，L表示条带波bandelet块的宽度，L=8；4b）对于人体训练样本集中的每幅图像，以每个条带波bandelet块的中心为坐标原点，建立直角坐标系；4c）对于每个采样角θ，按照下式计算每个条带波bandelet块内每个像素点在采样角θ上的正交投影误差值：t=‑sin(θ)·x(i)+cos(θ)·y(j)其中，x(i)，y(j)分别是块内第i行第j列的像素点在条带波bandelet块内的直 角坐标系x轴、y轴上的投影值；4d）将每个条带波bandelet块上所有像素点按采样角θ的正交投影误差值从小到大的顺序排序，得到一个L2×1的排序索引；（5）获得最佳几何流方向：5a）对于每幅训练样本图像的每个条带波bandelet块，将步骤（2）得到的块内每个像素点的二维离散小波变换系数按照每个采样角θ的排序索引进行重排，每个采样角θ得到一个小波变换系数重排的一维信号fd；5b）对每个一维信号fd进行一维离散小波变换，得到变换后信号fθ；5c）按下式计算变换后信号fθ的量化值fβ的量化系数Q(x)： Q ( x ) = 0 | x | ≤ T sign ( x ) * ( q + 0.5 ) * T qT ≤ | x | ≤ ( q + 1 ) T 其中，Q(x)表示量化值fβ的量化系数，x表示变换后信号fθ的系数，T表示量化阈值，T=15，sign(x)表示符号函数，q为常量参数，q∈Z，Z是整数域；5d）对每个变换后信号fθ按最小拉格朗日函数法，得到条带波bandelet块的最佳几何流方向和最优变换后信号；（6）获取条带波系数矩阵：将人体训练样本集中的每幅图像的每个条带波bandelet块的最优变换后信号对应的小波系数，存储到一个与条带波bandelet块大小相同的二维矩阵中，作为条带波bandelet块的条带波系数矩阵；（7）统计各方向特征：对人体训练样本集中的每幅图像，将每个L*L像素大小的图像块区域等分为9个方向，统计条带波系数在各个方向上的分布，构成最大几何流向直方图统计特征；（8）分类训练：使用支持向量机SVM分类器对提取到的最大几何流向直方图统计特征进行分类训练，得到检测分类器；第二个过程，利用所获得的分类器对图像进行检测的具体步骤如下：（9）输入图像进行扫描：输入一幅被检测图像，用窗口扫描法扫描整幅被检测图像，得到一组扫描窗口图像，将该组扫描窗口图像输入到检测分类器；（10）检测扫描窗口：10a）用检测分类器判断所输入的扫描窗口图像中是否包含有人体信息，若不存在人体信息，则将该被检测图像定位为非人体自然图像，否则，从判断出的所有有人体信息的扫描窗口图像中，找出检测分类器分数最高的扫描窗口图像作为主窗口图像；10b）从主窗口图像以外剩余的有人体信息的扫描窗口图像中，将与主窗口图像重叠大于50%的扫描窗口图像与主窗口图像进行窗口组合操作，将窗口组合得到的窗口作为一个检测结果保存，删除所有参与窗口组合的图像；10c）判断有人体信息的扫描窗口图像是否还有剩余，如果有，找出剩余的扫描窗口图像中检测分类器分数最高的图像作为主窗口图像，执行步骤10b），否则，执行步骤（11）；（11）输出检测结果：将窗口组合得到的所有窗口在被检测图像上标出，输出标出后的图像，作为被检测图像的人体检测结果。