CN103198327A

CN103198327A - 面向开放式场景的出入口人数统计方法和装置

Info

Publication number: CN103198327A
Application number: CN2013101473525A
Authority: CN
Inventors: 张杨; 徐传运
Original assignee: Chongqing Normal University
Current assignee: Chongqing Normal University
Priority date: 2013-04-25
Filing date: 2013-04-25
Publication date: 2013-07-10
Anticipated expiration: 2033-04-25
Also published as: CN103198327B

Abstract

本发明公开了一种面向开放式场景的出入口人数统计方法和装置，在出入口设置带有摄像装置的鞋印采集板，以获得原始的鞋印图片；并将鞋印提取出来；将该鞋印与预先设定的时间窗口内的鞋印进行比较，如果该时间窗口内没有该鞋印，对应方向的人流统计数加1，同时将该鞋印保存下来并进入下一步；否则对应方向的人流统计数不变；再将该鞋印与人数统计时间段中保存的鞋印进行比较，如果人数统计时间段中没有该鞋印，则人数统计数加1；否则人数统计数不变。本发明适用于开放场景中出入口人数计数，能解决出入人群相互遮挡、同一人员识别的问题，且能同时统计出入人员的数量，对环境适应性好。

Description

面向开放式场景的出入口人数统计方法和装置

技术领域

本发明涉及出入口人数统计技术的改进，具体指一种基于鞋印采集识别的、面向开放式场景的出入口人数统计方法和装置，属于出入口人数统计技术领域。

背景技术

许多开放场景存在人数统计的需要，而开场场景的出入口具有以下一些特点：通过人员没有身份标识（例如：身份证、门票等）；通过人员的数量比较大，可能存在拥挤的情况；出入口没有分开，同一个口同时存在进入、离开的人员，例如：商场、学校、不收费公园的出入口即为这类开放场景出入口。

当前用于出入口人数计数的解决方法主要有如下三种：基于CCD图像采集的人数计数、基于红外线的人数计数和基于压力传感器的人数计数。

一、基于CCD图像采集的人数计数方法通过CCD摄像机采集待计数人群的数图，然后使用模式识别技术统计图像中的人数。例如专利“一种车内人数计数方法和***（专利号：200810241953.1）”、“ 出入口人数计数仪（专利号：200510025186.7）”。此种方法的缺点有：无法完全解决遮挡问题，难以解决多幅图像中同一人像的标识问题，对光照变化非常敏感，稳定较差。

二、基于红外线的人数计数方法使用红光照射识别计数的人群，根据红外线的反射计算人员的数量。例如：“一种自动人数计数器（专利号：201020534026.1）”、“人数计数器（专利号：200420076313.7）”、“基于热释红外传感器的人数计数器实现装置（专利号：201120083814.8）”。此种方法的缺点有：由于红外线直线传播的特性，对于重叠遮挡的人群无法准确计数，虽然专利“基于热释红外传感器的人数计数器实现装置（专利号：201120083814.8）” “利用透镜将一个平面上的人体发送的红外线经过透镜成像于一条直线上，利用多个热释红外传感器组成的探测器，看在探测器上形成几个光斑，即表示有几个生物体同时通过此平面”，部分解决了遮挡问题，但在人群拥挤时仍然无法准确计数。

三、基于压力传感器的人数计数方法使用装有压力传感器的踏板，踏上人时压力变大，输出计数脉冲让计数器加1。例如：专利“图书馆人数计数器（专利号：201220001432.0）”采用重力传感装置检测人员通过，并设置两个重力传感装置，根据触碰的先后顺序检测人员的出入方向。此专利的问题有：只能单人通过出入口，如果多人并行通过则无法计数，这种方法无法应用到商场、车站等一些开放场景的人数计数。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种适用于开放场景中出入口人数计数的方法和装置。本发明能解决出入人群相互遮挡、同一人员重复识别的问题，且能同时统计出入人员的数量，对环境适应性好。

本发明解决上述技术问题的手段如下：

面向开放式场景的出入口人数统计方法，其步骤为：

1）首先在出入口设置鞋印采集板，鞋印采集板的大小与出入口大小匹配以使人群通过出入口时必然要踩在鞋印采集板上，所述鞋印采集板包括透明的踩踏板和位于踩踏板下方的摄像装置，当人踏上踩踏板时，会产生一个向下的压力，当压力大于设定值时，摄像装置自动启动，即可拍下印有鞋印图像的当前踩踏板图片；

2）对摄像装置拍下的踩踏板图片进行处理，将其中包含的鞋印准确提取出来；

3）将提取出来的鞋印与预先设定的时间窗口内的与该鞋印方向相同的鞋印进行比较，如果该时间窗口内没有该鞋印，则为一次有效计数，对应方向的人流统计数加1，同时将该鞋印保存下来并进入第4）步；否则对应方向的人流统计数不变；

4）将该鞋印与人数统计时间段中保存的鞋印进行比较，如果人数统计时间段中没有该鞋印，则人数统计数加1；否则人数统计数不变；

5）重复步骤2）-4），即可实现出入口人流和人数的统计。

第3）步和第4）步鞋印比较方法为，将鞋印按长度、宽度、外轮廓和纹理分为四个匹配要素，只有当两鞋印四个要素相似度分别达到设定程度时，才认为是同一个鞋印，否则为不同的鞋印。

第2）步鞋印提取方法为：首先对踩踏板图片进行包括光线补偿和二值化变换手段在内的预处理，再通过灰度级变换、灰度直方图计算、直方图均衡化等三个步骤过滤掉小于和大于预定值的噪声，以去除踩踏板图片上的干扰污点；接着根据预先设置的轮廓、大小、纹理和几何形状等四个特征指数对预处理后的踩踏板图片进行鞋印粗提取，再将粗提取出来的鞋印和预先设定的样本数据库中的各种样本鞋印进行比对，最终将踩踏板图片上的各式各样的鞋印提取出来。

面向开放式场景的出入口人数统计装置，包括鞋印采集板、鞋印识别***和计数***，所述鞋印采集板包括底板和位于底板上透明的踩踏板，底板中部设有用于采集鞋印的摄像装置，摄像装置朝向踩踏板，在底板和踩踏板之间分布有若干压力传感器，所有压力传感器的输出接摄像装置，用于在检测到压力大于设定值时启动摄像装置；摄像装置的输出接鞋印识别***，由鞋印识别***根据样本数据库中的鞋印样本对摄像装置传送过来的图像进行处理识别并将鞋印提取出来，鞋印识别***的输出接计数***，由计数***根据设定的计数条件进行计数。

本发明通过采集鞋印来统计人员数量，能够适用于统计开放出入口通过的人员数量。相比现有技术，本发明具有如下优点：

1、本发明能统计人员并排、拥挤情况下的人数，能有效解决遮挡的问题。

2、本发明解决了同一人员标识的问题。人员通过鞋印采集板留下多个连续的鞋印来识别同一个人，鞋印的图像质量较高，能较为准确地识别是否为同一个人，能较好避免重复计数或漏计。

3、本发明解决了出入方向识别的问题。在开放的出入口，虽然出、入的人员都存在，但本发明同一套设备通过鞋印的前后方向即能容易的识别人员的出入方向，因此能同时统计出入人员的数量。

4、本发明对环境有较好的适应性。鞋印采集板通过压力而启动摄像装置，对光照、温度、人员重量不敏感，因此能有效克服光照、温度、人员重量对计数的影响，可较好地适应各种环境，有较高的鲁棒性，能准确统计人员的数量。

附图说明

图1—本发明***示意图。

图2—本发明鞋印采集板垂直剖面图。

图3—本发明鞋印采集板外部示意图。

图4—本发明压力传感器和摄像装置在底板上的设置示意图。

图5—本发明鞋印识别***的基本流程图。

图6—本发明整体工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

本发明的目的为了统计开放式场景出入口的人员通过流量，先采集通过出入口人员的鞋印，再把鞋印与***中已经通过人员的鞋印进行比较，以识别新进入的人员，通过对新进入的人员进行计数，以达到统计人员流量的目的。本发明特别适用于开放场景中出入口人数计数问题，例如统计地铁站出入口或商场门口人员的通过数量。

本发明面对开放式场景的出入口人数统计方法，其步骤为（请结合图6）：

1）首先在出入口设置鞋印采集板，鞋印采集板的大小与出入口大小匹配以使人群通过出入口时必然要踩在鞋印采集板上，该鞋印采集板能够记录下人踩在上面留下的鞋印并能识别鞋印的方向；具体来说，所述鞋印采集板包括透明的踩踏板和位于踩踏板下方的摄像装置（几个像素较高的摄像头），当人踏上踩踏板时，会产生一个向下的压力，当压力大于设定值时，摄像装置自动启动，即可拍下印有鞋印图像的当前踩踏板图片；

2）当有人通过出入口时，因踩踏压力而启动摄像装置，即可得到一张踩踏板图片；对踩踏板图片进行处理，以将鞋印提取出来。鞋印提取方法具体为：首先对踩踏板图片进行包括光线补偿和二值化变换手段在内的预处理，再通过灰度级变换、灰度直方图计算、直方图均衡化等三个步骤过滤掉小于和大于预定值的噪声，以去除踩踏板图片上的干扰污点，将干净的鞋印图片交给下一步的鞋印识别模块进行准确识别；接着根据预先设置的轮廓、大小、纹理、几何形状等特征指数对预处理后的踩踏板图片进行鞋印粗提取，再将粗提取出来的鞋印和预先设定的样本数据库中的各种样本鞋印进行比对，最终将踩踏板图片上的各式各样的鞋印提取出来。

3）将提取出来的鞋印与预先设定的时间窗口内的与该鞋印方向相同的鞋印进行比较，如果该时间窗口内没有该鞋印，则为一次有效计数，对应方向的人流统计数加1，同时将该鞋印保存下来并进入第3）步；否则对应方向的人流统计数不变；比较的时候，除了将鞋印与预先设定的时间窗口内的与该鞋印方向相同的鞋印进行比较，还需要比较该鞋印的镜像鞋印，如果该鞋印为左脚的，那么镜像鞋印即为右脚的，这样就可以把同一个人左右脚鞋印归为同一个鞋印处理，避免重复计数。或者也可以对左右脚鞋印分别比较计数，统计结果的一半即为实际统计结果。

4）将该鞋印与人数统计时间段中保存的鞋印进行比较，如果人数统计时间段中没有该鞋印，则人数统计数加1；否则人数统计数不变。

5）重复步骤2）-4），即可实现出入口人流和人数的统计。

第3）步和第4）步鞋印比较方法为，将鞋印按长度、宽度、外轮廓和纹理分为四个比较要素，只有当两鞋印四个要素相似度分别达到设定程度（值）时，才认为是同一个鞋印，否则为不同的鞋印。

参见图1，本发明开放式场景出入口人数统计装置，它包括鞋印采集板、鞋印识别***和计数***，所述鞋印采集板包括底板1和位于底板上透明的踩踏板2（如可以为加厚的透光的有机钢化玻璃），底板1中部设有用于采集鞋印的摄像装置3，摄像装置3朝向踩踏板2，在底板1和踩踏板2之间分布有若干压力传感器4，所有压力传感器4的输出接摄像装置3，用于在检测到压力大于设定值时自动启动摄像装置3（请同时参见图2、图3和图4）。压力大于设定值可以避免摄像装置无谓的启动。摄像装置的输出接鞋印识别***，由鞋印识别***对摄像装置传送过来的图像进行预处理并将鞋印进一步的提取出来，鞋印识别***的输出接计数***，由计数***分析来自鞋印识别***的鞋印数据，根据设定的计数条件进行计数，累计不同鞋印的数量，这个数量就是通过的人数。

所述鞋印采集板还包括一边框，底板和踩踏板位于边框内。为了避免空气对光线产生折射，进而引起光照对鞋印图像的影响，底板和踩踏板之间为真空5。

本发明利用模式识别的方法准备提取鞋印以统计出入口的人数，其基本思想是：（1）在出入口设置鞋印采集板（包括透明的踩踏板和位于踩踏板下方的摄像装置），鞋印采集板的大小与出入口大小匹配以使人群通过出入口时必然要踩在鞋印采集板上，人踏上踩踏板时会产生一个向下的压力，当压力大于设定值时摄像装置自动启动，即可拍下印有鞋印图像的当前踩踏板图片，该鞋印采集板能够记录下人踩在上面留下的鞋印并能识别鞋印的方向。（2）对踩踏板图片进行包括光线补偿和二值化变换手段在内的预处理，再通过灰度级变换、灰度直方图计算、直方图均衡化等三个步骤过滤掉小于和大于预定值的噪声，去除踩踏板图片上的干扰污点，将干净的鞋印图片交给下一步的鞋印识别模块进行准确识别；接着根据预先设置的轮廓、大小、纹理、几何形状等特征指数对预处理后的踩踏板图片进行鞋印粗提取，再将粗提取出来的鞋印和预先设定的样本数据库中的各种样本鞋印进行准确比对，最终将踩踏板图片上的各式各样的鞋印提取出来。鞋印识别***的基本流程如图5。（3）将提取出来的鞋印与预先设定的时间窗口内的与该鞋印方向相同的鞋印进行比较，如果该时间窗口内没有该鞋印则为一次有效计数，对应方向的人流统计数加1，同时将该鞋印保存下来，否则对应方向的人流统计数不变；除了将鞋印与预先设定的时间窗口内的与该鞋印方向相同的鞋印进行比较，还需要比较该鞋印的镜像鞋印，如果该鞋印为左脚的，那么镜像鞋印即为右脚的，这样就可以把同一个人左右脚鞋印归为同一个鞋印处理，避免重复计数。

为了保证鞋印的有效采集，踩踏板的长度不能小于通过人员可能的最大步长的3倍，建议不少于3米，这样某人通过时至少要在上面留下三个鞋印，即使其中个别鞋印不能有效识别，也能保证至少有一个能被识别，从而达到准确识别目的。踩踏板的宽度不小于通过人员可能的最大步宽。

计数***将鞋印识别***传送过来的有效鞋印与指定时间窗口内的鞋印进行比较，如果鞋印是新出现的鞋印，则人流统计数加1，否则人流统计数不变；如果是新出现的鞋印则与指定时间段内***保存的鞋印（历史库）比较，如果历史库不存这个鞋印，则人数统计数加1，否则人数统计数不变。时间窗口略大于走得最慢的人通过鞋印采集板的时间，可以由人工指定，也可以由***自动动态设置。人流统计数是指通过的人数，如果一个人通过两次，也重复计数。人数统计数是指在指定时间内通过的人的个数，在指定时间内不重复计数。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.面向开放式场景的出入口人数统计方法，其特征在于：其步骤为：

1）首先在出入口设置鞋印采集板，鞋印采集板的大小与出入口大小匹配以使人群通过出入口时必然要踩在鞋印采集板上，所述鞋印采集板包括透明的踩踏板和位于踩踏板下方的摄像装置，当人踏上踩踏板时，会产生一个向下的压力；当压力大于设定值时，摄像装置自动启动，即可拍下印有鞋印图像的当前踩踏板图片；

2）对摄像装置拍下的踩踏板图片进行处理，将其中包含的鞋印提取出来；

5）重复步骤2）-4），即可实现出入口人流和人数的统计。

2.根据权利要求1所述的面向开放式场景的出入口人数统计方法，其特征在于：所述第3）步和第4）步鞋印比较方法为，将鞋印按长度、宽度、外轮廓和纹理分为四个匹配要素，只有当两鞋印四个要素相似度分别达到设定程度时，才认为是同一个鞋印，否则为不同的鞋印。

3.根据权利要求1所述的面向开放式场景的出入口人数统计方法，其特征在于：所述第2）步鞋印提取方法为：首先对踩踏板图片进行包括光线补偿和二值化变换手段在内的预处理，再通过灰度级变换、灰度直方图计算、直方图均衡化等三个步骤过滤掉小于和大于预定值的噪声，以去除踩踏板图片上的干扰污点；接着根据预先设置的轮廓、大小、纹理和几何形状等四个特征指数对预处理后的踩踏板图片进行鞋印粗提取，再将粗提取出来的鞋印和预先设定的样本数据库中的各种样本鞋印进行比对，最终将踩踏板图片上的各式各样的鞋印提取出来。

4.面向开放式场景的出入口人数统计装置，其特征在于：它包括鞋印采集板、鞋印识别***和计数***，所述鞋印采集板包括底板（1）和位于底板上透明的踩踏板（2），底板（1）中部设有用于采集鞋印的摄像装置（3），摄像装置朝向踩踏板，在底板和踩踏板之间分布有若干压力传感器（4），所有压力传感器（4）的输出接摄像装置（3），用于在检测到压力大于设定值时启动摄像装置；摄像装置的输出接鞋印识别***，由鞋印识别***对摄像装置传送过来的图像进行处理识别并将鞋印提取出来，鞋印识别***的输出接计数***，由计数***根据设定的计数条件进行计数。

5.根据权利要求4所述的面向开放式场景的出入口人数统计装置，其特征在于：所述鞋印采集板还包括一边框，底板和踩踏板位于边框内。