專利名稱：行人監(jiān)視系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及監(jiān)視系統(tǒng)，特別是監(jiān)視通過一個區(qū)域的行人的系統(tǒng)。迄今為止，光束或其它電磁放射光束被用來計(jì)算穿過一個區(qū)域行人的數(shù)量。這些系統(tǒng)在每次光束被隔斷的時候計(jì)算一個行人。這樣的系統(tǒng)只能提供有限的關(guān)于穿過區(qū)域行人流量的信息。此外，如果一群行人一起通過區(qū)域，監(jiān)視系統(tǒng)不能夠區(qū)分每個行人，從而產(chǎn)生錯誤的計(jì)數(shù)。
WO98/08208提出了一個復(fù)雜的視頻監(jiān)視系統(tǒng)，它不僅能夠監(jiān)視穿過一個區(qū)域的行人，而且還能夠監(jiān)視行人的移動方向，并能夠?qū)⒊扇伺c兒童以及其它像嬰兒車和手推車這樣的物體區(qū)分開來。這個系統(tǒng)的復(fù)雜性使其價格相對比較昂貴，而且需要進(jìn)行顯著數(shù)量的處理工作來分析視頻圖像。
本發(fā)明提供了一個相對不那么昂貴的監(jiān)視系統(tǒng)，它不僅能夠監(jiān)視穿過一個區(qū)域的行人的數(shù)量，而且能夠監(jiān)視行人的移動方向，還能夠區(qū)分穿過區(qū)域的行人或物體的類型。
依照本發(fā)明的一個方面，行人監(jiān)視系統(tǒng)包括一組電磁放射光束，每個光束充分穿過目標(biāo)區(qū)域，橫穿行人通過目標(biāo)區(qū)域的運(yùn)動方向；這一組光束中的每一條在行人通過目標(biāo)區(qū)域的大致運(yùn)動方向上與另一條光束間隔開來；這一組光束完全水平的定位于目標(biāo)區(qū)域地面上方的某一高度，因此穿過目標(biāo)區(qū)域的行人的腿會隔斷光束；檢測每條反射光束和光束被隔斷的橫向位置的方法。
對于上面提出的監(jiān)視系統(tǒng)，當(dāng)行人穿過區(qū)域時，通過檢測行人的腿在穿過目標(biāo)區(qū)域所順序隔斷的光束反射來跟蹤行人腿的運(yùn)動。
根據(jù)本發(fā)明的一個具體實(shí)施方案，脈沖光束橫穿過目標(biāo)區(qū)域，能夠檢測光束被隔斷的位置。另外一種選擇是通過三角測量技術(shù)來檢測光束被隔斷的橫向位置。因?yàn)槊總€穿過區(qū)域的行人的腿可以由正常情況下小于不同行人的腿之間的間隔距離橫向間隔開來，這使得一個行人與其它行人區(qū)分開來，倘若一群行人不是以完全一致的步調(diào)通過區(qū)域，也能夠識別人群中的各個個體。
此外，監(jiān)視系統(tǒng)可以提供各個行人的步幅模式。因?yàn)椴椒Ｊ酵ǔＲ蛐腥说捏w格和年齡的不同而不同，所以能夠區(qū)分成人和兒童。而且因?yàn)閶雰很嚭褪滞栖囂峁┑氖且环N完全不同的模式，所以它們也可以與行人區(qū)分開來。
通過監(jiān)視連續(xù)光束的隔斷也可以檢測到行人運(yùn)動的方向和速度。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，光束在橫穿行人通過目標(biāo)區(qū)域的大致運(yùn)動方向的方向上并行排列，光束在行人通過區(qū)域的大致方向上以等間隔排列，在水平面上位于區(qū)域地面上的10到30厘米的高度。
這樣一組光束可以由獨(dú)立源提供，每個源帶有檢測光束反射的獨(dú)立的裝置。但是，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，光束組由單一源和提供用來掃描來自單一源射線的反射裝置生成。反射光束可以由反射裝置重定向到單一檢測裝置。
根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方案，一條激光束或柱狀光束定向到一組以間隔的軸向和圓周向關(guān)系排列在圓柱形鼓上的鏡片，因此通過鼓的旋轉(zhuǎn)可以產(chǎn)生脈沖光束序列。
根據(jù)另外一個實(shí)施方案，一條激光束或柱狀光束由第一個鏡片依次掃描到縱向間隔排列在目標(biāo)區(qū)域的二級鏡片上，二級鏡片使光束橫向穿過目標(biāo)區(qū)域。
一種替代方法是，光束組可以通過使用一個繞樞軸旋轉(zhuǎn)的鏡片掃描脈沖激光束或可見光束來產(chǎn)生。
典型的，監(jiān)視系統(tǒng)的目標(biāo)區(qū)域長15厘米到130厘米，更適宜的長度是30厘米到100厘米。覆蓋目標(biāo)區(qū)域的光束的水平間距為5毫米到200毫米比較適宜。目標(biāo)區(qū)域的寬度可以按需要設(shè)置，安排系統(tǒng)只在橫向位置的指定范圍內(nèi)計(jì)算光束的隔斷。
根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)，光束組中的每一條可以被水平掃描以進(jìn)一步增強(qiáng)監(jiān)視系統(tǒng)的分辨率。此外，光束可以被垂直掃描以提供更多信息，例如關(guān)于通過區(qū)域的行人高度的信息。
現(xiàn)在結(jié)合附圖，以示例的方式來講述本發(fā)明，其中

圖1是根據(jù)本發(fā)明的行人監(jiān)視系統(tǒng)的等比例圖解。
圖2是圖1中說明的系統(tǒng)的俯視圖。
圖3是本發(fā)明另外一種實(shí)現(xiàn)的等比例視圖。
圖4是圖3中說明的實(shí)現(xiàn)的俯視圖。
圖5是圖3中說明的實(shí)現(xiàn)的側(cè)視圖。
圖6給出了圖3中說明的系統(tǒng)的典型的攝像機(jī)視圖。
如圖1和2所示，監(jiān)視系統(tǒng)包括一個激光源10，它發(fā)出的激光束12完全平行于行人通過的目標(biāo)區(qū)域14。鼓16可轉(zhuǎn)動，放置在目標(biāo)區(qū)域14附近，鼓16驅(qū)動連接到電機(jī)18，通過它可以旋轉(zhuǎn)鼓。很多鏡片20從鼓16的外表面伸出來，在鼓16旋轉(zhuǎn)的時候鏡片20出現(xiàn)在激光束12的路徑上。鏡片20定位在鼓16上沿軸向和圓周向間隔排列的位置上，角度調(diào)整到能以直角反射激光束12，橫穿目標(biāo)區(qū)域14。通過鼓16旋轉(zhuǎn)，激光束12按順序被鏡片20中的每一個鏡片反射，提供橫穿過目標(biāo)區(qū)域14的光束組12A-12P，光束12A-12P在行人穿過目標(biāo)區(qū)域14的大致移動方向D上間隔排列。
激光束12可以是電脈沖，或是以旋轉(zhuǎn)快門24的方式脈沖。
檢測器裝置26緊鄰激光器10，用于檢測由穿過目標(biāo)區(qū)域14的障礙物通過鏡片20反射回的光束12A-12P。
定位鼓，以便在目標(biāo)區(qū)域14地面上20厘米高的水平面上形成光束12A-12P。
如圖2所示，當(dāng)行人30穿過目標(biāo)區(qū)域14時，行人的腿31、32會隔斷光束12A-12P，使光束12A-12P的反射被檢測器裝置26檢測到。
接下來，使用光束12A-12P反射脈沖返回到檢測器裝置26所耗的時間來檢測目標(biāo)區(qū)域14中障礙物的橫向位置。典型的，對于成人來說，正常的雙腿最大橫向距離為20厘米。因此，如果檢測目標(biāo)的橫向距離為20厘米或更小，就可以假定目標(biāo)是屬于一個行人的雙腿。但是如果距離是30厘米或更大，那么可以假定是兩個行人并肩穿過目標(biāo)區(qū)域14。所以可以將穿過目標(biāo)區(qū)域14的一群行人中的各個行人區(qū)分開來。
此外，通過觀察每條腿隔斷光束12A-12P的順序，即如果首先是光束12A被隔斷，然后是12B、12C等等，而不是光束12P首先被隔斷，然后是12N、12M等等，那么可以檢測到行人穿過目標(biāo)區(qū)域14的方向。對于較寬的目標(biāo)區(qū)域14，這個信息可以與由反射光束測量而來的橫向距離相結(jié)合來跟蹤穿過目標(biāo)區(qū)域14的非軸向，甚至是非線性的運(yùn)動。
當(dāng)行人34、35穿過目標(biāo)區(qū)域時，一條腿移動時另一條腿會保持靜止。而且通過觀察腿靜止所在的位置，還可以獲得行人34、35步幅模式的細(xì)節(jié)。從步幅模式可以區(qū)分不同體格的行人，例如成人或兒童，成人34通常具有比兒童35寬的步幅模式。
此外，穿過區(qū)域的手推車或嬰兒車會產(chǎn)生與行人雙腿“擺動”模式完全不同的模式，因此可以與行人區(qū)分開來。
在圖3到6中講述的另外一種實(shí)施方案中，激光源110放置得要將激光束112垂直指向鏡片120。鏡片120呈45°，由電機(jī)118帶動旋轉(zhuǎn)。因此鏡片120能夠?qū)⒓す馐?12順次反射到一組靜止的二級鏡片122上，二級鏡片122是沿著目標(biāo)區(qū)域114縱向排列的。二級鏡片122反射激光束112，使其在目標(biāo)區(qū)域114地面上20厘米處的水平面上橫穿目標(biāo)區(qū)域114。
攝像機(jī)126放置在旋轉(zhuǎn)鏡片120的高度上。一級鏡片組包括一個帶有一組刻面142的鏡片140。每個刻面142將攝像機(jī)126的視域轉(zhuǎn)向到二級查看鏡片組144。每個查看鏡片144與鏡片122中一個不同的鏡片相關(guān)聯(lián)，因此攝像機(jī)126的視域沿著由激光束112通過旋轉(zhuǎn)鏡片120和二級鏡片122反射而形成的光束112A-112F中的每一條望下去。
放置攝像機(jī)126以使光束112A-112F橫穿攝像150中的關(guān)聯(lián)直線152，直線152的每一條代表位于攝像150一邊的目標(biāo)區(qū)域114的一邊和位于攝像150另一邊的目標(biāo)區(qū)域114的另一邊。設(shè)置的刻度盤160與鏡片120一起旋轉(zhuǎn)，以使攝像機(jī)126與反射激光束112同步。另外一種方法是可以使用光耦合來同步攝像機(jī)126。
當(dāng)目標(biāo)130穿過目標(biāo)區(qū)域114時，隨著光束112A-112F被隔斷，攝像機(jī)126獲取激光束112A-112F的反射并形成圖像154。圖像154相對于X軸的位置表示被目標(biāo)隔斷的光束112A-112F，即目標(biāo)130在目標(biāo)區(qū)域114中的縱坐標(biāo)，而圖像154相對于Y軸的位置表示目標(biāo)130在目標(biāo)區(qū)域114中的橫坐標(biāo)。因此可以通過跟隨反射光束112A-112F的圖像154來跟蹤目標(biāo)130穿過目標(biāo)區(qū)域114。
攝像機(jī)126最好是與過濾裝置相一致，過濾裝置濾掉光束112A-112F中除由穿過目標(biāo)區(qū)域114的物體產(chǎn)生的反射光束以外的所有光束。
對于這個實(shí)施方案，可以使用鏡片120的移動來掃描水平面上的每個光束112A-112F。這可以被用來在目標(biāo)區(qū)域114內(nèi)查找目標(biāo)以查看可能在其它方面被遮掩的目標(biāo)。此外，以這種方式掃描光束112A-112F可以被用來測量目標(biāo)區(qū)域114中目標(biāo)的厚度。但是作為選擇，例如鏡片122可以遮掩起來，這樣就只產(chǎn)生光束112A-112F。
與用圖1和2說明的實(shí)施方案一樣，本實(shí)施方案可以提供關(guān)于穿過目標(biāo)區(qū)域114的行人和其它物體的數(shù)量、類型、運(yùn)動的速度和方向信息。
在不違反本發(fā)明的前提下可以進(jìn)行不同的修改。例如，為了增加系統(tǒng)覆蓋的目標(biāo)區(qū)域或增加分辨率，可以組合使用幾個這樣的系統(tǒng)。此外，按照圖3到圖6說明的實(shí)施方案，依照鏡片組140和許多所需要的圖像，可以在攝像機(jī)126的奇數(shù)場捕捉圖像的第一半，在偶數(shù)場捕捉圖像的第二半。另一種方法是使用第二個攝像機(jī)126，兩個攝像機(jī)是線性鎖定的，第一個攝像機(jī)捕捉與目標(biāo)區(qū)域114左半部分關(guān)聯(lián)的圖像，第二個攝像機(jī)捕捉與右半部分關(guān)聯(lián)的圖像。
上面講述的實(shí)施方案中的鏡片可以替換為棱鏡。
作為上面提出的使用攝像機(jī)的替代方法，可以使用任何適合的電磁放射感應(yīng)元件或元件陣列來檢測光束的反射和隔斷光束所在的橫向位置。
權(quán)利要求
1.一種行人監(jiān)視系統(tǒng)，包括一組電磁放射光束(12；112)，每條光束(12；112)穿過目標(biāo)區(qū)域(14；114)延伸，基本橫向于行人通過目標(biāo)區(qū)域(14；114)的運(yùn)動方向；光束組中的每條光束(12；112)在行人(30；130)通過目標(biāo)區(qū)域(14；114)的大致運(yùn)動方向(D)上相對于其它光束間隔排列；光束組基本水平定位在目標(biāo)區(qū)域(14；114)地面上的某一高度，所以光束會被通過目標(biāo)區(qū)域(14；114)的行人(30；130)的腿隔斷；其特征在于提供了裝置(26；126)來檢測每條光束(12；112)的反射和隔斷光束(12；112)所在的橫向位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于電磁放射光束(12；112)是激光束或柱狀光束。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于光束(12；112)的排列彼此平行，與行人通過目標(biāo)區(qū)域(14；114)的大致運(yùn)動方向(D)垂直。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于光束(12；112)延伸在位于目標(biāo)區(qū)域(14；114)地面上10到30厘米之間的大致的水平面上。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于光束組(12；112)由獨(dú)立源提供。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于提供獨(dú)立的裝置來檢測光束(12；112)的反射。
7.根據(jù)權(quán)利要求1到4之一的監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于由單一電磁放射源(10；110)來產(chǎn)生光束(12；112)，提供反射裝置(20；120)來掃描單一源(10；110)發(fā)出的射線，生成光束組(12；112)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于使用繞平行于放射源(10)發(fā)出的放射光束(12)的軸旋轉(zhuǎn)的圓柱形鼓(16)來掃描光束(12)，提供了一組在鼓(16)表面上沿軸向和圓周向間隔排列的鏡片(20)，因此通過旋轉(zhuǎn)鼓(16)，鏡片(20)順序隔斷由放射源(10)發(fā)出的光束(12)，使光束(12)偏轉(zhuǎn)，形成一組橫穿目標(biāo)區(qū)域(14)的光束(12A-12N)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于旋轉(zhuǎn)鏡片(120)將放射源(110)發(fā)出的放射光束(112)反射到一組沿著目標(biāo)區(qū)域(114)縱向間隔排列的靜止鏡片(112)。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于目標(biāo)區(qū)域(14；114)為15到130厘米長。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于目標(biāo)區(qū)域(14；114)為30到100厘米長。
12.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于覆蓋目標(biāo)區(qū)域(14；114)的光束(12；112)間距首選從5毫米到200毫米。
13.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于光束(12；112)是水平掃描的。
14.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于光束(12；112)是垂直掃描的。
15.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于電磁放射光束(12；112)是脈沖的，隔斷光束(12；112)所在的橫向位置由檢測到反射光束(12；112)所耗的時間所決定。
16.根據(jù)前面權(quán)利要求1到14之一的監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于隔斷光束(12；112)所在的橫向位置由三角測量技術(shù)來確定。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于提供一個攝像機(jī)(126)來檢測光束(112)的反射，攝像機(jī)(126)的放置位置要高于光束(112)平面。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于攝像機(jī)(126)的視域被分割以單獨(dú)觀看每條光束(112)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于每條光束(112)由攝像機(jī)(126)生成的圖像中的單獨(dú)的直線來表示。
20.一個基本上如在此所參考的和如附圖的圖1和2所示出的監(jiān)視系統(tǒng)。
全文摘要
行人監(jiān)視系統(tǒng)定義了一組電磁放射光束(12),每條光束(12)穿過目標(biāo)區(qū)域(14),基本上橫向于行人(12)通過目標(biāo)區(qū)域(14)的運(yùn)動方向。光束組(12A－12N)中的每條光束(12)在行人通過目標(biāo)區(qū)域(14)的大致運(yùn)動方向(D)上相對于其它光束(12A－12N)間隔排列,光束組完全水平的定位在目標(biāo)區(qū)域(14)地面上的某一高度,因此通過目標(biāo)區(qū)域(14)的行人的腿會隔斷光束。監(jiān)視系統(tǒng)包括檢測每條光束(12A－12N)的反射和光束(12A－12N)被隔斷時所在的橫向位置的裝置,目的是識別通過目標(biāo)區(qū)域(14)的目標(biāo)和該目標(biāo)的運(yùn)動方向。
文檔編號G06K9/00GK1334943SQ9981589
公開日2002年2月6日 申請日期1999年11月24日 優(yōu)先權(quán)日1998年11月27日
發(fā)明者B·S·巴尼斯 申請人:富特福爾有限公司