申请/专利权人：中国科学技术大学

申请日：2020-03-31

公开（公告）日：2024-04-02

公开（公告）号：CN113470066B

主分类号：G06T7/246

分类号：G06T7/246;G06Q50/26;G06T5/70

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.02#授权;2021.10.26#实质审查的生效;2021.10.01#公开

摘要：本发明公开了一种行人疏散轨迹成分分离方法，该方法轨迹分离工序更完整，额外对噪声成分进行了估计，并提取出迈步摆动成分，能够得到更丰富的多成分数据，从而实现对行人疏散轨迹中不同成分的分离，分离后的不同成分既可用于独立的科研需求，也可互相组合，以应对不同工况的疏散数据分析需求。

主权项：1.一种行人疏散轨迹成分分离方法，其特征在于，包括：步骤1、从视频数据中采集行人疏散轨迹数据；步骤2、使用一个迈步周期的滑动平均窗函数初步提取行人疏散轨迹的主运动成分，并使用指数平滑算法对初步提取的行人疏散轨迹的主运动成分首尾两端的缺失项进行补全；步骤3、对行人疏散轨迹中的迈步摆动成分初步进行强度估计，并筛选出满足要求的轨迹采样点；步骤4、利用步骤2的结果作为参考构造滑动探测线，探测行人疏散轨迹中由迈步摆动成分引入的局部摆动极点；步骤5、利用步骤3筛选出的轨迹采样点对步骤4探测到的局部摆动极点进行补充采样，使用插值算法对补充采样得到的上下极值点在时间轴上插值，得到行人疏散轨迹数据的上下包络，通过计算上下包络在时间轴上的算数平均得到主运动成分；步骤6、除局部摆动极点附近指定迈步周期内的轨迹点之外，使用邻域滑动平均方法从行人疏散轨迹数据中提取噪声成分，再对分离了噪声成分的行人疏散轨迹做运动方向法向和切向的投影，得到行人运动的迈步摆动成分；所述使用一个迈步周期的滑动平均窗函数初步提取行人疏散轨迹的主运动成分，并使用三次指数平滑算法对初步提取的行人疏散轨迹的主运动成分首尾两端的缺失项进行补全包括：使用宽度为一个迈步周期的滑动平均窗函数初步提行人疏散轨迹的主运动成分计算公式为： 其中，长度为2N+1的{rt+n}跨度为行人在t时刻附近的1个迈步周期；初步提取的行人疏散轨迹的主运动成分在首尾两端产生长度为半个迈步周期的数据缺失；使用指数平滑算法对缺失项在时域上展开预测，一次指数平滑表达式如下： 其中，α为平滑系数，满足0α＜1，分别为t时刻、t-1时刻的一次平滑轨迹，xt为t时刻的行人疏散轨迹点；结合一次指数平滑结果进行二次指数平滑，表达式如下： 其中，分别为t时刻、t-1时刻的二次平滑轨迹；相应的预测模型如下： 其中，为对t+T时刻的预测；再结合二次指数平滑结果进行三次指数平滑，表达式如下： 其中，分别为t时刻、t-1时刻的三次平滑轨迹；相应的预测模型如下： 通过三次指数平滑，在平滑系数α的条件下即可用补全首尾两端的缺失项；其中，at与bt为一次指数平滑的线性假设系数，a′t、b′t与ct′为二次指数平滑的线性假设系数；所述对行人疏散轨迹中的摆动成分初步进行强度估计，并筛选出满足要求的轨迹采样点包括：通过对时间跨度为0.5个迈步周期的行人疏散轨迹点采样，对t时刻的采样序列为xt,其中为行人迈步周期的似然估计，进而构造强度估计三角形，以三角形面积的大小来近似估计行人在t时刻的迈步摆动强度，记为根据三角形面积公式，极大迈步强度的似然估计方式为： 其中，为行人运动速率的似然估计，为行人迈步幅值的似然估计；对于满足下式的t时刻的迈步摆动强度的采样点定义为低迈步水平点： 其中，β为阈值比例；所述利用步骤2的结果作为参考构造滑动探测线，探测行人疏散轨迹中由迈步摆动成分引入的局部摆动极点包括：利用步骤2初步提取出包含N个轨迹点的主运动成分，以此构造滑动探测线；t时刻的滑动探测线直线方程由初步提取的主运动成分的邻域序列拟合，其中t1＝max1,t-1，t2＝mint+1,N，直线方程的基本表达方程为：a·x+b·y+c＝0其中，a、b、c均为线性方程系数；则t时刻的行人疏散轨迹点xt＝x,y的距离函数为： 其中，x,t为行人疏散轨迹点xt在二维笛卡尔坐标系下的横纵坐标；极性方程为：gxt＝a·x+b·y+c通过对行人疏散轨迹点极性转换和同极性下的最大距离变化的追踪，即可探测行人疏散轨迹中由迈步摆动成分st引入的局部摆动极点。

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