MATLAB利用外接矩形描述人体目标实现跌倒检测

1. 算法概述

跌倒检测是智能监控系统中的一个重要应用，通过分析视频中人体的运动状态来判断是否发生跌倒。利用外接矩形描述人体目标是一种有效的方法，可以通过计算外接矩形的宽高比、质心偏移率等特征来判断人体是否跌倒。

2. 算法步骤

1. 视频读取与预处理：读取视频文件并进行帧处理。
2. 前景分割：使用帧差法或背景减除法提取前景目标。
3. 目标检测与外接矩形计算：对前景目标进行形态学处理，计算最小外接矩形。
4. 特征提取：提取外接矩形的宽高比、质心偏移率等特征。
5. 跌倒判断：根据特征值判断是否发生跌倒。
6. 结果输出：显示检测结果并保存。

3. MATLAB代码实现

MATLAB代码实现示例：

function fall_detection(video_path)
    % 读取视频
    video = VideoReader(video_path);
    if ~hasFrame(video)
        error('视频文件无效或无法读取');
    end

    % 初始化变量
    frameSize = [video.Height, video.Width];
    background = zeros(frameSize, 'uint8');
    frameCount = 0;
    fallDetected = false;

    % 创建视频播放器
    player = vision.VideoPlayer('Name', 'Fall Detection');
    player.Position = [100, 100, frameSize(2), frameSize(1)];

    % 读取视频帧
    while hasFrame(video)
        frame = readFrame(video);
        frameCount = frameCount + 1;

        % 更新背景模型
        if frameCount <= 30
            background = max(background, rgb2gray(frame));
            continue;
        end

        % 前景分割
        grayFrame = rgb2gray(frame);
        fgMask = grayFrame - background;
        fgMask(fgMask < 30) = 0;
        fgMask(fgMask >= 30) = 255;

        % 形态学处理
        se = strel('disk', 5);
        fgMask = imopen(fgMask, se);
        fgMask = imclose(fgMask, se);

        % 目标检测与外接矩形计算
        [B, L] = bwboundaries(fgMask, 'noholes');
        for k = 1:length(B)
            boundary = B{k};
            rect = minboundrect(boundary(:,2), boundary(:,1));
            rectWidth = rect(3) - rect(1);
            rectHeight = rect(4) - rect(2);
            aspectRatio = rectWidth / rectHeight;

            % 跌倒判断
            if aspectRatio > 1.5
                fallDetected = true;
                rectangle('Position', [rect(1), rect(2), rectWidth, rectHeight], ...
                    'EdgeColor', 'r', 'LineWidth', 2);
            end
        end

        % 显示结果
        player.step(frame);
        if fallDetected
            disp('Fall detected!');
            break;
        end
    end

    % 关闭视频播放器
    close(player);
end

4. 使用示例

% 调用跌倒检测函数
video_path = 'path_to_your_video.mp4'; % 替换为你的视频文件路径
fall_detection(video_path);

MATLAB利用外接矩形描述人体目标实现跌倒检测

5. 注意事项

• 背景模型更新：在视频的前几帧中更新背景模型，以适应环境变化。
• 前景分割：使用帧差法或背景减除法提取前景目标。
• 形态学处理：对前景目标进行形态学处理，去除噪声和小目标。
• 特征提取：提取外接矩形的宽高比、质心偏移率等特征，用于跌倒判断。
• 跌倒判断：根据特征值设置合适的阈值，判断是否发生跌倒。

通过上述代码和步骤，可以在MATLAB中实现基于外接矩形描述人体目标的跌倒检测。