頂裝式雙路視頻分析的客車上下客實時計數(shù)裝置以及計數(shù)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種頂裝式雙路視頻分析的客車上下客實時計數(shù)裝置以及計數(shù)方法， 屬于圖像處理與分析的技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前國內(nèi)長途客運企業(yè)無法實時識別車輛在長途旅程中的上下客情況，客運管理 部門或企業(yè)無法準確清點旅客人數(shù)造成大量經(jīng)濟損失，無法監(jiān)管司機是否違法上下客造成 許多安全隱患。常用的監(jiān)管手段收效甚微。
[0003] 智能分析技術(shù)的原理是讓計算機通過特定的數(shù)學(xué)模型和核心算法程序提取視頻 信號中所包含的內(nèi)容信息或是個體運動信息，以實現(xiàn)計算機對于視頻的"理解"，讓計算機 能"明白"視頻中所展現(xiàn)的是什么內(nèi)容或者發(fā)生的是什么樣的"事件"，再通過規(guī)則的比對和 判斷，識別出這些事件的特性，繼續(xù)令計算機對個體進行行為分析，判斷這些行為是否符合 規(guī)則，不符合規(guī)則的事件就可以進行即時的發(fā)現(xiàn)和報警，擺脫了人工的干預(yù)和判斷，實現(xiàn)令 計算機"代替"人進行監(jiān)控，也即實現(xiàn)了"智能監(jiān)控"。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種頂裝式雙路視頻分析的客車上下客實時計 數(shù)裝置以及計數(shù)方法。
[0005] 本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的。
[0006] 一種頂裝式雙路視頻分析的客車上下客實時計數(shù)裝置，包括：
[0007] DSP控制單元、雙路視頻捕獲單元、人員上下車行為分析計數(shù)單元、存儲單元、傳輸 器，上述存儲單元為客運管理平臺提供數(shù)據(jù)，上述DSP控制單元包括DSP控制主機、模數(shù)變 換器、增益放大器、電平轉(zhuǎn)換電路、故障保護器，上述雙路視頻捕獲單元包括攝像機以及供 電的電源，上述人員上下車行為分析計數(shù)單元包括數(shù)據(jù)采集器、特征分類器、行為識別器， 上述增益放大器接收上述雙路視頻捕獲單元并連接上述模數(shù)變換器，上述模數(shù)變換器與上 述DSP控制主機連接，上述DSP控制主機連接上述增益放大器，上述電平轉(zhuǎn)換電路給上述 DSP控制主機轉(zhuǎn)換電平，上述DSP控制主機連接上述采集器、上述特征分類器、上述行為識 別器，上述DSP控制主機連接上述存儲單元，上述DSP控制主機連接上述傳輸器，上述DSP 控制主機連接上述故障保護器。
[0008] 進一步地，上述存儲單元包括SD卡和外接USB存儲設(shè)備。
[0009] -種頂裝式雙路視頻分析的客車上下客實時計數(shù)方法，步驟包括：
[0010] (1)實時上下客運動目標檢測：
[0011] 在連續(xù)的圖像序列中，提取兩個或三個相鄰幀，采用基于像素的時間差分來獲取 圖像中的動態(tài)信息，采用基于高斯統(tǒng)計模型店方法分割運動目標：
【主權(quán)項】
1. 一種頂裝式雙路視頻分析的客車上下客實時計數(shù)裝置，其特征在于，包括： DSP控制單元、雙路視頻捕獲單元、人員上下車行為分析計數(shù)單元、存儲單元、傳輸器， 所述存儲單元為客運管理平臺提供數(shù)據(jù)，所述DSP控制單元包括DSP控制主機、模數(shù)變換 器、增益放大器、電平轉(zhuǎn)換電路、故障保護器，所述雙路視頻捕獲單元包括攝像機以及供電 的電源，所述人員上下車行為分析計數(shù)單元包括數(shù)據(jù)采集器、特征分類器、行為識別器，所 述增益放大器接收所述雙路視頻捕獲單元并連接所述模數(shù)變換器，所述模數(shù)變換器與所述 DSP控制主機連接，所述DSP控制主機連接所述增益放大器，所述電平轉(zhuǎn)換電路給所述DSP 控制主機轉(zhuǎn)換電平，所述DSP控制主機連接所述采集器、所述特征分類器、所述行為識別 器，所述DSP控制主機連接所述存儲單元，所述DSP控制主機連接所述傳輸器，所述DSP控 制主機連接所述故障保護器。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的頂裝式雙路視頻分析的客車上下客實時計數(shù)裝置，其特征在 于，所述存儲單元包括SD卡和外接USB存儲設(shè)備。
3. -種頂裝式雙路視頻分析的客車上下客實時計數(shù)方法，其特征在于，步驟包括： (1) 實時上下客運動目標檢測： 在連續(xù)的圖像序列中，提取兩個或三個相鄰幀，采用基于像素的時間差分來獲取圖像 中的動態(tài)信息，采用基于高斯統(tǒng)計模型店方法分割運動目標：
fik(x，y)滿足 |fik(x，y)-un(x，y)| 彡 β 〇 (x，y)，un(x，y)和 σ;分另 Ij 表示前 η 幀圖像 在（x，y)點的均值和方差，β設(shè)置為常量，先用當(dāng)前幀與前一幀進行幀間差分，當(dāng)兩幀相差 后某像素點灰度值大于設(shè)定閾值時，就判斷為前景點，否則為后景點； (2) 實時人員頭部檢測： 提取人頭頂部特征點，依次在特征點左右兩邊的輪廓線上進行數(shù)據(jù)采樣，特征點數(shù)據(jù) 采樣完成后，對特征數(shù)據(jù)點做橢圓擬合，設(shè)定橢圓長、短軸以及長短軸的范圍去除不合條件 的橢圓； (3) 實時上下車客流跟蹤、計數(shù)： 1)匹配：在每一次循環(huán)操作中，目標列表中的元素和當(dāng)前測量列表中的元素進行匹 配，找到最相似的區(qū)域，用于計算相似性度量的五個區(qū)域特征為：區(qū)域中心坐標（mx，my)，區(qū) 域灰度均值m g，速度（vx，vy)，為每一個區(qū)域定義一個特征向量V= 〇11!￡，1]^，111!;，￥!￡，￥^1'，定義 加權(quán)的平方Euclidean距離測度： Dmn= (Vm-Vn)1W(Vm-Vn) Vni是目標列表中的區(qū)域Rni的特征向量，V n是測量列表中的區(qū)域R n的特征向量，W是5 X 5 的對角矩陣，代表特征向量中每個元素的權(quán)重找最相似的匹配就是求 使Dmn達到最小的匹配； 使得Dnm的和達到最小值，即
Dmn是目標列表中區(qū)域R m和測量列表中區(qū)域R n之間的平方Euclidean距離，k m是目標 列表中區(qū)域的個數(shù)，對Dt的最小值求解就能夠找到目標列表中每一個區(qū)域在測量列表中的 最優(yōu)匹配，定義Wv= 1，對權(quán)值進行歸一化處理，引入Lagrange乘子，改
根據(jù)Lagrange乘子法，Dt的最小值通過下列方程求解：
在進行區(qū)域匹配時，計算wk, k = {x, y, g, vx, vy}，然后計算Dmn, m = 1，. . . km，km是目標 列表中區(qū)域的個數(shù)，取值最小的Dmn所對應(yīng)的區(qū)域Rm就是Rn的最佳匹配； 2)更新：當(dāng)目標列表中的區(qū)域找到新的匹配以后，就用新區(qū)域的特征值替換目標列表 中對應(yīng)區(qū)域的特征值，該過程中會出現(xiàn)兩種情況，一種情況是，測量列表中的區(qū)域在目標列 表中找不到匹配，這種情況對應(yīng)于目標剛進入畫面，或者畫面中產(chǎn)生了一個噪聲；另一種情 況是，目標列表中的區(qū)域在測量列表中找不到匹配，這種情況對應(yīng)于目標離開了畫面，或者 目標暫時被其它物體遮擋住了； 如果目標剛進入畫面，那么就將這個新的目標插入目標列表中，如果目標離開了畫面， 就將這個目標從目標列表中刪除，從目標被插入目標列表中，到目標從列表中被刪除，全程 記錄目標在列表中持續(xù)的幀數(shù)，只有當(dāng)目標持續(xù)的幀數(shù)大于一定的閾值T時，才認為這是 個有效的目標，否則當(dāng)作噪聲處理；對于因物體相互遮擋而造成的目標丟失，首先考察目標 丟失前所處的位置，如果目標中心坐標靠近進出畫面的邊界位置，如畫面的上下兩條邊界， 那么就可以認為目標離開畫面，否則認為目標只是暫時被遮擋，并且以離該目標最近的區(qū) 域作為該目標的匹配對象。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的頂裝式雙路視頻分析的客車上下客實時計數(shù)方法，其特征在 于，（1)背景模型采用下面公式進行更新：Bk(x，y) = aBnO^yHa-cOfkO^y) Bk(x，y)為第k時刻背景模型，α為更新頻率，采用更新的背景模型對當(dāng)前幀進行背景 差分，大于設(shè)定閾值T的圖像即為運動目標的點。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的頂裝式雙路視頻分析的客車上下客實時計數(shù)方法，其特征在 于，（2)提取人頭頂部特征點的步驟為： 1) 提取圖像中運動目標的輪廓； 2) 從圖像左上角開始掃描圖像，檢測輪廓點則像素值； 3) 若像素均為背景閾值，則檢查該點前一個點和它左右像素，否則，該點不可能為特征 點，舍棄，檢測下一點； 4) 若再次檢測的點為0,則該點可能為頭頂部點，存入動態(tài)數(shù)組。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的頂裝式雙路視頻分析的客車上下客實時計數(shù)方法，其特征 在于，（2)設(shè)定橢圓長、短軸以及長短軸的范圍去除不合條件的橢圓，平面二次曲線的方程 為： F (a, X) = a tX = ax2+bxy+cy2+dx+ey+f = 0 其中 α = [a b c d e f]T，X= [x2 sy y x y 1]τ，曲線方程系數(shù)滿足 b2-4ac = -l， 二次曲線方程為橢圓。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的頂裝式雙路視頻分析的客車上下客實時計數(shù)裝置，其特征在 于，設(shè)定
則最小二乘橢圓擬合可以轉(zhuǎn)化成：
N為參加擬 合的數(shù)據(jù)點的個數(shù)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的頂裝式雙路視頻分析的客車上下客實時計數(shù)方法，其特征在 于，（3)實時上下車客流跟蹤、計數(shù)的1)匹配：定義閾值Ci 1，如果區(qū)域Rm和區(qū)域Rn的中心 距離大于a i，就認為區(qū)域Rm和區(qū)域RnF可能是匹配的，從而不用計算D mn，減少計算開銷， 同時定義閾值α2，如果Dnm的最小值大于α 2，就認為在目標列表中沒有找到和1^匹配的區(qū) 域，說明Rn是一個新產(chǎn)生的區(qū)域，這種情況對應(yīng)于有新的運動目標進入畫面中。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種頂裝式雙路視頻分析的客車上下客實時計數(shù)裝置，包括：DSP控制單元、雙路視頻捕獲單元、人員上下車行為分析計數(shù)單元、存儲單元、傳輸器。本發(fā)明還公開了一種頂裝式雙路視頻分析的客車上下客實時計數(shù)方法，步驟包括：(1)實時上下客運動目標檢測；(2)實時人員頭部檢測；(3)實時上下車客流跟蹤、計數(shù)；本發(fā)明的有益效果在于采用幀間差分、背景模型估計優(yōu)化、運動物體檢測、識別模型和算法，效率高、準確性和有效性高。
【IPC分類】G06T7-00, G06K9-46, G06K9-62
【公開號】CN104751189
【申請?zhí)枴緾N201510193667
【發(fā)明人】鐘磊
【申請人】安徽金賽弗信息技術(shù)有限公司
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2015年4月22日