專利名稱：出入口人數統計方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及出入口人數統計技術的改進，具體指一種基于鞋印采集識別的出入口人數統計方法和裝置，屬于出入口人數統計技術領域。
背景技術：
在許多開放場景存在人數統計的需要。開場場景的出入口具有的特點是:通過人員沒有身份標識(例如:身份證、門票等)；通過人員的數量比較大，可能存在擁擠的情況；出入口沒有分開，同一個口同時存在進入、離開的人員，例如:商場、學校、不收費公園的出入口即為這類開放場景出入口。當前用于出入口人數計數的解決方法主要有如下三種:基于CCD圖像采集的人數計數、基于紅外線的人數計數和基于壓力傳感器的人數計數。基于CCD圖像采集的人數計數方法通過CCD攝像機采集待計數人群的數圖，然后使用模式識別技術統計圖像中的人數，例如專利“一種車內人數計數方法和系統(專利號:200810241953.1)”、“出入口人數計數儀(專利號:200510025186.7)”，此種方法的缺點有:無法完全解決遮擋問題，難以解決多幅圖像中同一人像的標識問題，對光照變化非常敏感，穩定較差。基于紅外線的人數計數方法使用紅光照射識別計數的人群，根據紅外線的反射計算人員的數量，例如:“一種自動人數計數器(專利號:201020534026.1)”、“人數計數器(專利號:200420076313.7)”、“基于熱釋紅外傳感器的人數計數器實現裝置(專利號:201120083814.8)”，此種方法的缺點有:由于紅外線直線傳播的特性，對于重疊遮擋的人群無法準確計數，雖然專利“基于熱釋紅外傳感器的人數計數器實現裝置(專利號:201120083814.8)” “利用透鏡將一個平面上的人體發送的紅外線經過透鏡成像于一條直線上，利用多個熱釋紅外傳感器組成的探測器，看在探測器上形成幾個光斑，即表示有幾個生物體同時通過此平面”，部分的解決了遮擋問題，但在人群擁擠時仍然無法準確計數。專利“圖書館人數計數器(專 利號:201220001432.0)”采用重力傳感裝置檢測人員通過，并設置兩個重力傳感裝置，根據觸碰的先后順序檢測人員的出入方向，此專利的問題有:只能單人通過出入口，如果多人并行通過則無法計數，這種方法無法應用到商場、車站等一些開放場景的人數計數。
發明內容
針對現有技術存在的上述不足，本發明的目的是提供一種適用于開放場景中出入口人數計數的方法和裝置，本發明能解決出入人群相互遮擋、同一人員識別的問題，且能同時統計出入人員的數量，對環境適應性好。本發明解決技術問題的技術手段是這樣實現的:
出入口人數統計方法，其步驟為:
O首先在出入口設置鞋印采集板，以使人群通過出入口時必然要踩在鞋印采集板上，該鞋印采集板能夠記錄下人踩在上面留下的鞋印并能識別鞋印的方向；
2)當有人通過出入口時，鞋印采集板上即留下該人的鞋印；將該鞋印與預先設定的時間窗口內的與該鞋印方向相同的鞋印進行比較，如果該時間窗口內沒有該鞋印，則為一次有效計數，對應方向的人流統計數加1，同時將該鞋印保存下來并進入第3)步；否則對應方向的人流統計數不變；
3)將該鞋印與人數統計時間段中保存的鞋印進行比較，如果人數統計時間段中沒有該鞋印，則人數統計數加I ;否則人數統計數不變。進一步地，所述第2)步和第3)步鞋印比較方法為，將鞋印按長度、寬度、外輪廓和紋理分為四個比較要素，只有當兩鞋印四個要素相似度分別達到設定程度時，才認為是同一個鞋印，否則為不同的鞋印。所述鞋印采集板上按矩陣布置有若干常開的薄膜開關，相鄰兩薄膜開關的中心距離小于兩毫米，人踩在鞋印采集板上時，會使部分薄膜開關閉合，所有閉合的薄膜開關對應的坐標即構成該次踩踏形成的鞋印；當單次踩踏薄膜開關閉合的數量小于指定閾值時，則為無效踩踏，該鞋印不進行后續比較。出入口人數統計裝置，它包括鞋印采集板、信號采集與處理單元和分析統計單元，所述鞋印采集板上按矩陣布置有若干常開的薄膜開關，薄膜開關在受壓下可閉合，信號采集與處理單元由輪詢掃描電路、單片機和輸出接口三部分構成，所有薄膜開關的輸出接輪詢掃描電路，輪詢掃描電路、單片機、輸出接口和分析統計單元順序連接；輪詢掃描電路依次掃描鞋印采集板上的薄膜開關的閉合狀態并傳輸給單片機，由單片機記錄下閉合薄膜開關的坐標，待鞋印采集板上所有薄膜開關掃描完成后，組成一個完整的數據包通過輸出接口傳送給分析統計單元。所述相鄰兩薄膜開關的中心距離小于兩毫米。本發明通過采集鞋印統計人員數量，能夠適用于統計開放出入口通過的人員數量。相比現有技術，本發明具有如下優點:
1、本發明能統計人員并排、擁擠情況下的人數，能有效的解決遮擋的問題。2、本發明解決了同一人員標識的問題。人員通過鞋印采集板留下多個連續的鞋印來識別同一個人，鞋印的圖像質量較高，能較為準確地識別是否為同一個人，能較好的避免重復計數或漏計。3、本發明解決了出入方向識別的問題。在開放的出入口，雖然出、入人員都存在，但本發明同一套設備通過鞋印的前后方向即能容易的識別人員的出入方向，因此能同時統計出入人員的數量。4、本發明對環境有較好的適應性。采集板使用基于壓力的開關傳感器，對光照、溫度、人員重量不敏感，因此能有效克服光照、溫度、人員重量對計數的影響，可較好的適應各種環境，有較高的魯棒性，能準確統計人員的數量。
圖1一本發明系統方框示意 圖。圖2—鞋印采集板電路原理圖。
圖3—本發明薄膜開關陣列單元電路原理示意圖。圖4一本發明鞋印采集板留下鞋印示意圖。圖5—本發明整體工作流程圖。圖6—本發明分析統計單元工作流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步說明。本發明的目的為了統計出入口的人員通過流量，通過采集通過人員的鞋印，然后把鞋印與系統中已經通過人員的鞋印進行比較，以識別新進入的人員，通過對新進入的人員進行計數，以達到統計人員流量的目的。本發明特別適用于開放場景中出入口人數計數問題，例如統計地鐵站出入口或商場門口人員的通過數量。本發明出入口人 數統計方法，其步驟為:
O首先在出入口設置鞋印采集板，以使人群通過出入口時必然要踩在鞋印采集板上，該鞋印采集板能夠記錄下人踩在上面留下的鞋印并能識別鞋印的方向；
2)當有人通過出入口時，鞋印采集板上即留下該人的鞋印；將該鞋印與預先設定的時間窗口內的與該鞋印方向相同的鞋印進行比較，如果該時間窗口內沒有該鞋印，則為一次有效計數，對應方向的人流統計數加1，同時將該鞋印保存下來并進入第3)步；否則對應方向的人流統計數不變；比較的時候，除了將鞋印與預先設定的時間窗口內的與該鞋印方向相同的鞋印進行比較，還需要比較該鞋印的鏡像鞋印，如果該鞋印為左腳的，那么鏡像鞋印即為右腳的，這樣就可以把同一個人左右腳鞋印歸為同一個鞋印處理，避免計兩次數。或者也可以對左右腳鞋印分別比較計數，統計結果的一半即為實際統計結果。3)將該鞋印與人數統計時間段中保存的鞋印進行比較，如果人數統計時間段中沒有該鞋印，則人數統計數加I ;否則人數統計數不變。第2)步和第3)步鞋印比較方法為，將鞋印按長度、寬度、外輪廓和紋理分為四個比較要素，只有當兩鞋印四個要素相似度分別達到設定程度(值)時，才認為是同一個鞋印，否則為不同的鞋印。所述鞋印采集板上按矩陣布置有若干常開的薄膜開關，相鄰兩薄膜開關的中心距離小于兩毫米，人踩在鞋印采集板上時，會使部分薄膜開關閉合，所有閉合的薄膜開關對應的坐標即構成該次踩踏形成的鞋印；當單次踩踏薄膜開關閉合的數量小于指定閾值時，則為無效踩踏，該鞋印不進行后續比較。通常閾值按最小鞋印覆蓋的開關閉合的數量來確定，這樣可以避免開關損壞產生不必要的數據傳遞。出入口人數統計裝置，參見圖1，它包括鞋印采集板、信號采集與處理單元和分析統計單元，所述鞋印采集板上按矩陣布置有若干常開的薄膜開關，薄膜開關在受壓下可閉合，相鄰兩薄膜開關的中心距離小于兩毫米。信號采集與處理單元由輪詢掃描電路、單片機和輸出接口三部分構成，所有薄膜開關的輸出接輪詢掃描電路，輪詢掃描電路、單片機、輸出接口和分析統計單元順序連接。輪詢掃描電路逐行逐列依次掃描鞋印采集板上的薄膜開關的閉合狀態并傳輸給單片機，一次掃描時間(指掃描一輪的時間)不大于16毫秒，由單片機記錄下閉合薄膜開關的坐標，掃描完鞋印采集板上的所有開關后，單片機把一次掃描的結果組合成一個數據包轉入分析統計單元，由分析統計單元分析開關閉合數據、累計計數不同鞋印的數量，這個數量就是通過的人數。本發明整體工作流程見圖6。為了保證鞋印圖像的分辨率，以達到鞋印可識別的目的，相鄰兩薄膜開關的中心距離小于兩個毫米，鞋印采集板的長度不能小于通過人員可能的最大步長的3倍，建議不少于3米，這樣某人通過時至少要在上面留下三個鞋印，即使其中個別鞋印不能有效識別，也能保證至少有一個能被識別，從而達到準確識別目的。鞋印采集板的寬度不小于通過人員可能的最大步寬。鞋印采集由多個薄膜開關陣列單元組成，圖2展示了由6個薄膜開關陣列單元所構成的鞋印采集板開頭狀態掃描電路(即輪詢掃描電路)，開頭狀態掃描電路在MCU的控制下依次掃描每個薄膜開關陣列單元。本發明的薄膜開關陣列單元見圖3，薄膜開關由行連接線、列連接線組成二維開關陣列，每一個薄膜開關分別分別連接一根行連接線和一個根列連接線，ZLG7289芯片的功能是讀出每個薄膜開關的閉合狀態。腳印采集流程如圖5所示。圖4為鞋印采集板留下鞋印示意圖，圖中箭頭所指為薄膜開關。分析統計單元工作流程見圖6，分析統計單元負責處理信號采集與處理單元傳入的薄膜開關閉合數據，分割出單個鞋印，接著提取完整的鞋印(濾掉不完整的鞋印)。提取完整的鞋印時要考慮開關按下的時候特性，如果兩個獨立的鞋印區域相距較近(在預先設定的最大鞋印可能的長度之內)，并且區域的形成時間比較接近，則可認為兩個獨立區域屬于同一個鞋印。因為目前許多鞋的結構特點決定了其留下的鞋印后跟與前腳掌是分開獨立的兩部分(特別是高跟鞋該特征非常明顯)，但本身又屬于同一個鞋印，通過該方法可以將這些鞋印提取出來，而不會認為是無效的或不完整的鞋印。然后提取每個鞋印的特征，鞋印特征包括:鞋印長度、鞋印寬度、外輪廓、紋理等，然后與指定時間窗口內的鞋印進行比較，如果鞋印是新出現的鞋印，則人流統計數加1，否則人流統計數不變；如果是新出現的鞋印則與指定時間段內系統保存的鞋印(歷史庫)比較，如果歷史庫不存這個鞋印，則人數統計數加1，否則人數統計數不變。時間窗口略大于走得最慢的人通過鞋印采集板的時間，可以由人工指定，也可以由系統自動動態設置。人流統計數是指通過的人數，如果一個人通過兩次，也重復計數。人數統計數是指在指定時間內通過的人的個數，在指定時間內不重復計數。最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發明進 行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。
權利要求
1.出入口人數統計方法，其特征在于，其步驟為: 1)首先在出入口設置鞋印采集板，以使人群通過出入口時必然要踩在鞋印采集板上，該鞋印采集板能夠記錄下人踩在上面留下的鞋印并能識別鞋印的方向； 2)當有人通過出入口時，鞋印采集板上即留下該人的鞋印；將該鞋印與預先設定的時間窗口內的與該鞋印方向相同的鞋印進行比較，如果該時間窗口內沒有該鞋印，則為一次有效計數，對應方向的人流統計數加1，同時將該鞋印保存下來并進入第3)步；否則對應方向的人流統計數不變； 3)將該鞋印與人數統計時間段中保存的鞋印進行比較，如果人數統計時間段中沒有該鞋印，則人數統計數加I ;否則人數統計數不變。
2.根據權利要求1所述的出入口人數統計方法，其特征在于:所述第2)步和第3)步鞋印比較方法為，將鞋印按長度、寬度、外輪廓和紋理分為四個比較要素，只有當兩鞋印四個要素相似度分別達到設定程度時，才認為是同一個鞋印，否則為不同的鞋印。
3.根據權利要求1所述的出入口人數統計方法，其特征在于:所述鞋印采集板上按矩陣布置有若干常開的薄膜開關，相鄰兩薄膜開關的中心距離小于兩毫米，人踩在鞋印采集板上時，會使部分薄膜開關閉合，所有閉合的薄膜開關對應的坐標即構成該次踩踏形成的鞋印；當單次踩踏薄膜開關閉合的數量小于指定閾值時，則為無效踩踏，該鞋印不進行后續比較。
4.出入口人數統計裝置，其特征在于:它包括鞋印采集板、信號采集與處理單元和分析統計單元，所述鞋印采集板上按矩陣布置有若干常開的薄膜開關，薄膜開關在受壓下可閉合，信號采集與處理單元由輪詢掃描電路、單片機和輸出接口三部分構成，所有薄膜開關的輸出接輪詢掃描電路，輪詢掃描電路、單片機、輸出接口和分析統計單元順序連接；輪詢掃描電路依次掃描鞋印采集板上的薄膜開關的閉合狀態并傳輸給單片機，由單片機記錄下閉合薄膜開關的坐標，待鞋印采集板上所有薄膜開關掃描完成后，組成一個完整的數據包通過輸出接口傳送給分析統計單元。
5.根據權利要求4所述的出入口人數統計裝置，其特征在于:所述相鄰兩薄膜開關的中心距離小于兩毫米。
全文摘要
本發明公開了一種出入口人數統計方法和裝置，在出入口設置鞋印采集板，當有人通過出入口時，鞋印采集板上即留下該人的鞋印；將該鞋印與預先設定的時間窗口內的鞋印進行比較，如果該時間窗口內沒有該鞋印，對應方向的人流統計數加1，同時將該鞋印保存下來并進入下一步；否則對應方向的人流統計數不變；再將該鞋印與人數統計時間段中保存的鞋印進行比較，如果人數統計時間段中沒有該鞋印，則人數統計數加1；否則人數統計數不變。本發明適用于開放場景中出入口人數計數，能解決出入人群相互遮擋、同一人員識別的問題，且能同時統計出入人員的數量，對環境適應性好。
文檔編號G06M15/00GK103235932SQ20131012100
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月9日 優先權日2013年4月9日
發明者徐傳運, 張楊, 閆河, 張小川 申請人:重慶理工大學