(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111052459.2 (22)申请日 2021.09.08 (71)申请人 华南理工大 学 地址 510640 广东省广州市天河区五山路 381号 (72)发明人 温星花　杨昊　丁焕文　苗秋菊　 成凯　闫晓楠　彭元昊　 (74)专利代理 机构 广州粤高专利商标代理有限 公司 44102 代理人 何淑珍　江裕强 (51)Int.Cl. G06V 40/10(2022.01) G06V 10/44(2022.01) G06T 7/13(2017.01) G06T 7/70(2017.01)G08C 17/02(2006.01) G06F 30/27(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 基于图像处理和力学分析的室内人体碰撞 警报方法及装置 (57)摘要 本发明公开了一种基于图像处理和力学分 析的室内人体碰撞警报方法及装置， 包括以下步 骤： S1、 采集环境图像信息， 识别图像中的人体和 物体； S2、 对物体图像进行Canny边缘识别， 对采 用openpose算法分析对人体肢体； S3、 基于对比 物体和人体像素点的高度和宽度寻找物体和人 体的可接触区， 并根据人体肢体判断接触的躯干 部位； S4、 基于步骤S3的划分， 对于物 体同高度下 的人体区域进行边缘检测， 基于像素位置， 得到 可接触区内不同躯干位置离物体的距离； S5、 实 时获取人体移动速度， 并判断人体与物体碰撞时 所受到的力； S6、 将人体与物体碰撞时所受到的 力和碰撞点导入仿真公式中， 得到损伤情况信 息。 权利要求书2页 说明书7页 附图2页 CN 113903052 A 2022.01.07 CN 113903052 A 1.基于图像处 理和力学分析的室内人体碰撞警报方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1、 采集检测装置采集环境图像信息， 识别图像中的人体和物体； S2、 采集检测装置对物体图像进行边 缘识别， 并分析对人体肢体； S3、 基于边缘识别， 将物体图像和人体图像的像素划分长度和高度， 对比物体和人体像 素点的高度和宽度寻找 物体和人体的可接触区， 并根据人体肢体判断接触的躯 干部位； S4、 基于步骤S3的划分， 对于物体 同高度下的人体区域进行边缘检测， 基于像素位置， 得到可接触区内不同躯 干位置离物体的距离； S5、 实时获取 人体移动速度， 并判断人体与物体碰撞时所受到的力； S6、 将人体与物体碰撞时所受到的力和碰撞点 导入仿真公式 中， 得到损伤情况信息 。 2.根据权利要求1所述的基于图像处理和力学分析的室内人体碰撞警报方法， 其特征 在于， 所述人体与物体碰撞时所受到的力通过以下公式判断： V＝|D1‑D2|/Δt Ft＝m V1‑m V2 其中， D1表示t1时刻人体与物体的距离， D2表示t2时刻人体与物体的距离， Δt表示t1 时刻与t2时刻之间的间隔时间， V表示 间隔时间Δt内人体移动的速度， m表示人体质量， V1、 V2分别表示t1时刻与t 2时刻人体的速度。 3.根据权利要求1所述的基于图像处理和力学分析的室内人体碰撞警报方法， 其特征 在于， 步骤S6的仿真是通过力学仿真， 得出人体不同部位受力与人体仿真位移数值之间的 关系， 根据openpose算法识别到的人体位置将受到的力代入对应骨头下进行仿真， 得出的 数值为骨头位移值， 根据骨头位移值判断骨折 程度， 以得到对应的病情， 仿真过程如下： 基于现有人体骨部位CT图， 逆向三维拟合成骨体三维模型， 设定模型密度和材质， 基于 ANSYS软件， 在不同部位设定施力点， 以关节处设定为固定点， 进行仿真， 以此得出不同力、 不同部位下的骨位移， 针对于同一受力点， 以位移 为Y轴， 力为X轴， 不同力对应不同位移， 记 录多组数据； 通过MATLAB进行 数据拟合， 导出对应公式。 4.基于权利要求1所述的基于图像处理和力学分析的室内人体碰撞警报方法的装置， 其特征在于， 包括底座(6)、 与底座(6)转动连接的转动部件； 所述底座(6)通过转动部件与 转动部件连接； 所述转动部件通过控制器控制， 所述转动部件上安装有用于采集环境信息 的采集检测装置， 所述采集检测装置将采集到的信息传输至所述控制器， 通过控制器得到 获取人体与物体碰撞信息以及人体碰撞情况。 5.根据权利要求4所述的基于图像处理和力学分析的室内人体碰撞警报方法的装置， 其特征在于， 所述控制 器内包括高性能处理器， 所述高性能处理器用于控制舵机以及接 收 和处理采集检测装置采集到的信息， 通过 人骨力学仿真模型判断人体碰撞情况。 6.根据权利要求4所述的基于图像处理和力学分析的室内人体碰撞警报方法的装置， 其特征在于， 所述采集检测装置包括有双目摄像头(1)、 红外测温传感器(2)、 激光测距传感 器(3)、 转动轴(4)； 所述红外测温传感器(2)对检测范围内的人体进行测温， 以此判断是否 为人体。 7.根据权利要求6所述的基于图像处理和力学分析的室内人体碰撞警报方法的装置， 其特征在于， 所述双目摄像头(1)基于TensorFlow训练的模型在范围内搜寻物体、 人体， 并 基于双目摄 像头(1)进行测距。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 113903052 A 28.根据权利要求6所述的基于图像处理和力学分析的室内人体碰撞警报方法的装置， 其特征在于， 所述采集检测装置将 激光测距传感器(3)读取的数值与双目摄像头(1)的测距 数值进行比对， 设定图像亮度值为H， 当亮度值大于H时， 以双目摄像头(1)测距距离为准， 激 光测距传感器(3)测距数值为辅助， 当激光测距传感器(3)读数与双目摄像头(1)数值差距 占双目摄像头(1)数值比例不超 过10％时， 以激光测距传感器(3)读取的数值为人与物体的 距离数值； 当超过10％时， 取双目摄 像头(1)数值 为最后结果； 当亮度小于H时， 以激光测距传感器(3)测距数值为准， 当激光测距传感器(3)读数的数 值与双目摄像头(1)的数值差距占激光测距传感器(3)读数比例不超过10％时， 设定为正 确， 不修正； 当超过 该比例时， 取激光测距传感器(3)读数为 最后结果。 9.根据权利要求6所述的基于图像处理和力学分析的室内人体碰撞警报方法的装置， 其特征在于， 所述 转动部件内置有 姿态传感器或者陀螺 仪。 10.根据权利要求9所述的基于图像处理和力学分析的室内人体碰撞警报方法的装置， 其特征在于， 采集检测装置读取识别人与物体的距离， 并根据检测到人与物体的距离时相 对原点转动的角度， 通过三角函数计算得到人、 物体的二维坐标， 以本装置的朝向人、 物体 方向为Y轴， 以装置平行与人、 物体方向为X轴； 当识别到的人、 物体在Y轴处坐标大小相近， 二者相差值占人在Y轴坐标数值的比例小于等于2％时， 视为二者在X轴方向有碰撞可能， 若 超过2％， 则舍弃识别； 当转动部件旋转 时， 姿态传感器或陀螺仪反馈采集检测装置基于三维坐标下的转动角 度， 采集检测装置基于转动部件旋转来探测人员， 当探测到人员时， 采集检测装置相对于原 点已绕Z轴转动相应的角度， 该角度即为相对原点 转动角度。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 113903052 A 3