(19)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 202210228031.7 (22)申请日 2022.03.08 (71)申请人 三峡大学 地址 443002 湖北省宜昌市西陵区大 学路8 号 (72)发明人 李雪桐　 (74)专利代理 机构 宜昌市三峡专利事务所 42103 专利代理师 成钢 (51)Int.Cl. G06V 40/10(2022.01) G06V 20/40(2022.01) G06V 10/25(2022.01) G06V 10/80(2022.01) G06V 10/82(2022.01)G06N 3/04(2006.01) G06N 3/08(2006.01) G06K 9/62(2022.01) (54)发明名称 结合Alphapose和YOLOv5s模型的人体溺水 检测方法 (57)摘要 本发明涉及结合Alphapose和YOLOv5s模型 的人体溺水检测方法， 包括： 拍摄得到水中人体 的图像； 利用改进的YOLOv5s模型对图像进行人 体目标检测， 得到人体定位框； 采用改进的 Alphapose模型识别人体定位框中的人体姿态， 得到骨骼关键点并确定其坐标； 根据人体骨骼关 键点坐标， 计算得到人体体态特征， 判断是否出 现溺水现象。 本发明采集水中人体的图像后进行 人体目标检测， 得到人体定位框后 ， 利用 Alphapose模型识别人体定位框中的人体姿态， 得到骨骼关键点并确定其坐标后， 计算得到人体 体态特征， 实现人员溺水现象的实时判断， 溺水 检测准确率高， 抗干 扰能力强。 权利要求书2页 说明书6页 附图5页 CN 114724177 A 2022.07.08 CN 114724177 A 1.结合Alphapose和YOLOv5s模型的人体溺水检测方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤1： 拍摄得到水中人体的图像； 步骤2： 利用YOLOv5s模型对图像进行 人体目标检测， 得到人体定位框； 步骤3： 采用Alphapose模型识别人体定位框中的人体姿态， 得到骨骼关键点并确定其 坐标； 步骤4： 根据人体骨骼关键点 坐标， 计算得到人体 体态特征， 判断是否出现溺水现象。 2.根据权利要求1所述的结合Alphapose和YOLOv5s模型的人体溺水检测方法， 其特征 在于， 步骤2采用优化的YOLOv5s模型进行人体目标检测， 改进的YOLOv5s模型在YOLOv5s模 型的基础上， 对Backbone网络单元的卷积层和head网络单元的卷积层均增加卷积权重系 数， 对Backbone网络单元的上采样层和head网络单元的上采样层均增加上采样系数， BottleneckCS P模块数量设置为(3， 6， 6， 3)， 将类别数量 nc设置为1。 3.根据权利要求1所述的结合Alphapose和YOLOv5s模型的人体溺水检测方法， 其特征 在于， 所述人体 体态特征包括： 1)初级溺水阶段， 溺水人员的双脚不停摆动， 并且身体上下浮动， 脚部位的位置坐标随 时间变化； 2)深度溺水阶段， 人体的中心线与水面平行， 并且人体漂浮在水面之上， 可通过判断人 体关键骨骼点随时间推移有无相对变化， 以判断是否为测试溺水阶段。 4.根据权利要求2所述的结合Alphapose和YOLOv5s模型的人体溺水检测方法， 其特征 在于， 步骤3对图像中的人体目标进行检测， 得到人体骨骼的18个关键点在图像中的坐标。 5.根据权利要求4所述的结合Alphapose和YOLOv5s模型的人体溺水检测方法， 其特征 在于， 步骤4具体包括以下子步骤： 步骤4.1： 分别计算对应 人体脚部的骨 骼关键点(10)、 (13)的线速度V10、 V13， 并利用骨 骼 关键点(1 1)、 (13)的线速度计算得到人体单腿速度V11‑13； 计算人体胸部 重心O的线速度VO； 上述线速度根据连续的M帧图像 中具有时间间隔的图像帧计算得到； 人体重心O的位置 根据骨骼关键点(1)、 (8)和(1 1)的坐标计算得到； 步骤4.2： 计算人体脚部的线速度V10、 V13与人体重心O线速度VO的比例， 初步判断是否出 现溺水现象； 溺水判断的计算式如下： 式中λ表示设定的阈值， α 、 β 分别表示人体单腿速度的上限、 下限值； 如果V10、 V13、 VO、 V11‑13满足式(I)， 则初步判定为水下溺水， 结束； 如果V10、 V13、 VO、 V11‑13不 满足式(I)， 则执 行步骤4.3； 步骤4.3： 计算人体上半身中垂线与水平面夹角 θa， 若θ0<θa<θ1， 夹角 θa在时间T内持续保 持在此范围内， 且a<VO<b， 则判定为 最终溺水， 结束； 式中θ0表示人体上半身中垂线与水平面夹角的最小值， θ1表示人体上半身中垂线与水 平面夹角的最大值， a表示人体重心线速度的下限值， b表示人体重心线速度的上限值； 否权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114724177 A 2则， 执行步骤4.4； 步骤4.4： 计算人体中垂线与水平线夹角 θb， 若θ2<θb<θ3， 夹角 θb在时间T内持续保持在此 范围内， 且c<Vo<d， 并且人体头部的骨骼关键点也能被检测到， 则判断为最终溺水， 否则判 定为未溺水， 式中θ2表示人体中垂线与水平面夹角的最小值， θ3表示人体中垂线与水平面夹 角的最大值， c表示人体重心线速度的最小值， d表示人体重心线速度最大值。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114724177 A 3