專利名稱：一種基于動態(tài)人像視頻的通道閘機控制方法及系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及自動化控制領域，尤其涉及一種基于動態(tài)人像視頻的通道閘機控制方法及系統(tǒng)。
背景技術：
近年來我國城市交通建設緊隨經(jīng)濟建設發(fā)展的步伐一起快速發(fā)展，地鐵作為一種現(xiàn)代化的交通工具以其運量大、速度快、無污染、安全方便等優(yōu)點在人們生活中起到越來越重要作用。計算機技術、自動化技術的發(fā)展推動了地鐵自動化技術的發(fā)展。地鐵閘機控制系統(tǒng)中行人通行控制就是地鐵自動化系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)，它是保證有票行人自由出入、阻止無票行人進出的“監(jiān)督者”，是人工智能在軌道交通領域的重要應用之一。閘機根據(jù)阻擋方式可分為扇門式和轉(zhuǎn)桿式，因為轉(zhuǎn)桿式可以有效避免多人同時進出的問題，目前大多數(shù)地鐵站都采用轉(zhuǎn)桿式。但也有不少缺點，一個是對于攜帶物品的行人出入很不方便，還有就是當?shù)罔F發(fā)生緊急情況時行人疏散不方便，最后對于城市文明的建設也有不便之處。因此，現(xiàn)在新建地鐵系統(tǒng)中更傾向于使用扇門式的閘機。這樣，為保證一張票卡只能通過一人，就必須加上一個人體檢測環(huán)節(jié)，以避免出現(xiàn)一卡多人的跟隨進入現(xiàn)象，保證閘門啟閉的準確控制。但是目前開發(fā)的閘機行人通行邏輯識別系統(tǒng)，都使用十幾對紅外傳感器，根據(jù)行人在閘機通行過程中觸發(fā)不同的傳感器從而設計出一套通行邏輯，存在著成本高，算法復雜，準確率低的問題，而且對于事后現(xiàn)場場景的分析作用也微乎其微。因此，當前需要一種基于動態(tài)人像視頻的通道閘機控制的技術方案來解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種基于動態(tài)人像視頻的通道閘機控制方法及系統(tǒng)，解決了當前閘機行人通行邏輯識別系統(tǒng)采用十幾對紅外傳感器，根據(jù)行人在閘機通行過程中觸發(fā)不同的傳感器從而進行控制，導致成本高、算法復雜且準確率低的問題。為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種基于動態(tài)人像視頻的通道閘機控制方法， 包括實時采集通道中行人的動態(tài)人像視頻信息，并根據(jù)得到的該動態(tài)人像視頻信息提取該通道中行人的人體骨骼關節(jié)點的信息；根據(jù)得到的所述人體骨骼關節(jié)點的信息，通過預先設定的通行邏輯信息，對所述通道內(nèi)行人的數(shù)量進行計數(shù)得到該通道內(nèi)行人的數(shù)量信息，并結合所述人體骨骼關節(jié)點的信息中關節(jié)點的分布形態(tài)得到該通道內(nèi)行人姿態(tài)的信息；根據(jù)得到的所述通道內(nèi)行人的數(shù)量信息和所述通道內(nèi)行人姿態(tài)的信息，完成對通道閘機的控制。進一步地，上述方法還可包括，所述實時采集通道中行人的動態(tài)人像視頻信息的步驟是通過設置攝像頭實現(xiàn)，其中將攝像頭設置為在豎直方向上檢測430度夾角且在水平方向上檢測570度夾角的位置。進一步地，上述方法還可包括，所述設置的攝像頭包括一紅外攝像頭和主攝像頭， 其中根據(jù)紅外攝像頭得到的動態(tài)人像視頻信息提取通道中行人的人體骨骼關節(jié)點的信息， 且通過紅外攝像頭和主攝像頭進行交叉識別來實時采集通道中行人的動態(tài)人像視頻信息。進一步地，上述方法還可包括，所述根據(jù)得到的所述通道內(nèi)行人的數(shù)量信息和所述通道內(nèi)行人姿態(tài)的信息，完成對通道閘機的控制的步驟包括對所述通道內(nèi)行人提出相應提示，向工作人員報告通道閘機的通行狀況，和/或進行實時報警的操作控制。本發(fā)明還提供了一種基于動態(tài)人像視頻的通道閘機控制系統(tǒng)，包括視頻信息采集模塊，用于實時采集通道中行人的動態(tài)人像視頻信息；人體骨骼關節(jié)點提取模塊，用于根據(jù)得到的通道中行人的動態(tài)人像視頻信息提取該通道中行人的人體骨骼關節(jié)點的信息；行人姿勢及數(shù)量判決模塊，用于根據(jù)得到的所述人體骨骼關節(jié)點的信息，通過預先設定的通行邏輯信息，對所述通道內(nèi)行人的數(shù)量進行計數(shù)得到該通道內(nèi)行人的數(shù)量信息，并結合所述人體骨骼關節(jié)點的信息中關節(jié)點的分布形態(tài)得到該通道內(nèi)行人姿態(tài)的信息；及通道閘機控制模塊，用于根據(jù)得到的所述通道內(nèi)行人的數(shù)量信息和所述通道內(nèi)行人姿態(tài)的信息，完成對通道閘機的控制。進一步地，上述系統(tǒng)還可包括，所述視頻信息采集模塊包括攝像頭，攝像頭用于實時采集通道中行人的動態(tài)人像視頻信息，且該攝像頭的位置為設置在豎直方向上檢測430 度夾角且在水平方向上檢測570度夾角的位置。進一步地，上述系統(tǒng)還可包括，所述攝像頭包括一紅外攝像頭和主攝像頭，其中所述人體骨骼關節(jié)點提取模塊是通過紅外攝像頭得到的動態(tài)人像視頻信息來提取通道中行人的人體骨骼關節(jié)點的信息；且所述視頻信息采集模塊是通過紅外攝像頭和主攝像頭進行交叉識別來實時采集通道中行人的動態(tài)人像視頻信息。進一步地，上述系統(tǒng)還可包括，所述通道閘機控制模塊是通過對所述通道內(nèi)行人提出相應提示，向工作人員報告通道閘機的通行狀況，和/或進行實時報警的操作控制，實現(xiàn)對通道閘機的控制。 與現(xiàn)有技術相比，應用本發(fā)明，可以改變現(xiàn)有地鐵閘機的長度，由于現(xiàn)有閘機使用的是多達18對對射傳感器，這些傳感器布局及行人通行步速的限制，使得現(xiàn)有閘機長度不能低于I. 98米，而本發(fā)明僅由兩個攝像頭以及一個信號控制邏輯處理單元組成，通過攝像頭可以直接監(jiān)控通道中的行人，實時進行現(xiàn)場場景分析，而且可以極大地縮短閘機長度，目前實際測試可以縮短到I. 4米，這極大地節(jié)省閘機硬件成本，也使得地鐵站廳乘客面積更大、更美觀，具有極大的社會價值和經(jīng)濟價值。


圖I是本發(fā)明基于動態(tài)人像視頻的通道閘機控制方法的流程圖；圖2是本發(fā)明中攝像頭camera判斷該行人的身高的示意圖；圖3是本發(fā)明的提取的人體骨骼關節(jié)點位置示意圖；圖4是本發(fā)明基于動態(tài)人像視頻的通道閘機控制系統(tǒng)的結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步說明。本發(fā)明的控制方法提出一種從動態(tài)人像視頻中提取人體骨骼關節(jié)點，從而準確地識別安全通道中行人的數(shù)量、身高及運動狀態(tài)，并通過控制通道閘機使行人通行。如圖I所示，本發(fā)明的基于動態(tài)人像視頻的通道閘機控制方法，包括步驟110、實時采集通道中行人的動態(tài)人像視頻信息，并根據(jù)得到的該動態(tài)人像視頻信息提取該通道中行人的人體骨骼關節(jié)點的信息；所述實時采集通道中行人的動態(tài)人像視頻可以是通過設置攝像頭camera實現(xiàn)， 圖2是本發(fā)明中攝像頭camera判斷該行人的身高的示意圖，其中可以將攝像頭設置為在豎直方向上檢測430度夾角且在水平方向上檢測570度夾角的位置，通過上述設置攝像頭可以通過采集的動態(tài)人像視頻信息中行人在豎直方向上的夾角來判斷該行人的身高。其中，攝像頭可以包括兩個攝像頭，其中一個為紅外攝像頭，根據(jù)紅外攝像頭得到的動態(tài)人像視頻信息提取通道中行人的人體骨骼關節(jié)點的信息，還可以用來感之動作；另一個為主攝像頭，紅外攝像頭和主攝像頭可以進行交叉的識別。通過雙攝像頭的交叉來識別行人空間位置，從而判斷出人體身高，比如對于低于
I.2米的兒童實行免票優(yōu)惠。圖3是本發(fā)明提取的人體骨骼關節(jié)點位置示意圖，其中包括torso center軀干中心、head頭、neck脖子、left左胳膊和right右胳膊中(shoulder肩、肘elbow、手hand)、 left左腿和right右腿中(hip髖部、knee膝蓋、foot腳)，圖中以右胳膊和右腿為例示意提取的關節(jié)點，X、y、z代表空間坐標軸。步驟120、根據(jù)得到的所述人體骨骼關節(jié)點的信息，通過預先設定的通行邏輯信息，對所述通道內(nèi)行人的數(shù)量進行計數(shù)得到該通道內(nèi)行人的數(shù)量信息，并結合所述人體骨骼關節(jié)點的信息中關節(jié)點的分布形態(tài)得到該通道內(nèi)行人姿態(tài)的信息；根據(jù)得到的所述人體骨骼關節(jié)點的信息中人體骨骼關節(jié)點的分布形態(tài)情況可以很好的判斷行人的數(shù)量、身高及運動狀態(tài)和尾隨。步驟130、根據(jù)得到的所述通道內(nèi)行人的數(shù)量信息和所述通道內(nèi)行人姿態(tài)的信息， 完成對通道閘機的控制。其中，根據(jù)得到的所述通道內(nèi)行人的數(shù)量信息和所述通道內(nèi)行人姿態(tài)的信息，完成對通道閘機的控制的步驟包括可以對所述通道內(nèi)行人提出相應提示，向工作人員報告通道閘機的通行狀況，和/或進行實時報警等操作控制。本發(fā)明可以很好地運用在地鐵閘機上，火車站、飛機場安檢通道上、樓宇安檢通道上，既大大提高了效率還節(jié)約了成本，具有極大的市場前景。如圖4所示，本發(fā)明的基于模式識別的控制系統(tǒng)，包括視頻信息采集模塊、人體骨骼關節(jié)點提取模塊、行人姿勢及數(shù)量判決模塊和通道閘機控制模塊，其中，視頻信息采集模塊，用于實時采集通道中行人的動態(tài)人像視頻信息；人體骨骼關節(jié)點提取模塊，用于根據(jù)得到的通道中行人的動態(tài)人像視頻信息提取該通道中行人的人體骨骼關節(jié)點的信息；行人姿勢及數(shù)量判決模塊，用于根據(jù)得到的所述人體骨骼關節(jié)點的信息，通過預先設定的通行邏輯信息，對所述通道內(nèi)行人的數(shù)量進行計數(shù)得到該通道內(nèi)行人的數(shù)量信息，并結合所述人體骨骼關節(jié)點的信息中關節(jié)點的分布形態(tài)得到該通道內(nèi)行人姿態(tài)的信通道閘機控制模塊，用于根據(jù)得到的所述通道內(nèi)行人的數(shù)量信息和所述通道內(nèi)行人姿態(tài)的信息，完成對通道閘機的控制。所述視頻信息采集模塊包括攝像頭，攝像頭用于實時采集通道中行人的動態(tài)人像視頻信息，且該攝像頭的位置為設置在豎直方向上檢測430度夾角且在水平方向上檢測 570度夾角的位置。所述攝像頭包括一紅外攝像頭和主攝像頭，其中所述人體骨骼關節(jié)點提取模塊是通過紅外攝像頭得到的動態(tài)人像視頻信息來提取通道中行人的人體骨骼關節(jié)點的信息；且所述視頻信息采集模塊是通過紅外攝像頭和主攝像頭進行交叉識別來實時采集通道中行人的動態(tài)人像視頻息。所述通道閘機控制模塊是通過對所述通道內(nèi)行人提出相應提示，向工作人員報告通道閘機的通行狀況，和/或進行實時報警的操作控制，實現(xiàn)對通道閘機的控制。下面通過具體實例對本發(fā)明作進一步說明。對于上述的提取動態(tài)人像視頻中的人體骨骼關節(jié)點的行人通道邏輯控制方法，本發(fā)明所采用的綜合分析和決策過程如下步驟所示步驟(I)，初始化控制系統(tǒng)，允許一個方向放行；步驟(2)，開啟監(jiān)控攝像頭，等待行人通過通道并實時監(jiān)控進入監(jiān)控范圍的行人；步驟(3)，行人有效刷卡并通過通道閘機，閘機得到有效刷卡信號時，打開扇門并遞增允許通過的行人計數(shù)器數(shù)值；步驟(4)，閘機使用基于視頻的人體骨骼關節(jié)點提取的行人通道邏輯算法系統(tǒng)實時檢查行人數(shù)量，當行人通過通道時，遞減允許通過的行人計數(shù)器數(shù)值；步驟(5)，如果允許通過的行人計數(shù)器數(shù)值為O或者等待時間超過規(guī)定上限值，則關閉扇門，不允許行人通過；步驟(6)，繼續(xù)步驟⑵。上述6個步驟中需要預先指定的內(nèi)容如下I、允許通過行人計數(shù)器初始值根據(jù)實際有效刷卡的行人數(shù)量進行設置，監(jiān)控攝像頭在當前通道所能檢測行人數(shù)量的最大值進行綜合分析得到。2、基于人體骨骼關節(jié)點提取方法采用紅外攝像頭，可以用來感之動作。加上主攝像頭，可以進行交叉的識別。并通過從動態(tài)人像視頻中提取人體骨骼關節(jié)點的關鍵算法就可以識別通道中行人的數(shù)量、身高及運動狀態(tài)；3、通過雙攝像頭的交叉來識別行人空間位置，從而判斷出人體身高，比如對于低于I. 2米的兒童實行免票優(yōu)惠；4、閘機刷卡等待時間限值需要根據(jù)地鐵行人實際情況來得到，通常設為15秒，可以更改。本發(fā)明與現(xiàn)有紅外傳感器通行邏輯算法技術相比，具有以下明顯的優(yōu)勢和有益的效果監(jiān)控的信息量更多，行人的數(shù)量、身高、運動形態(tài)都能準確判斷；
準確率高，由于行人的監(jiān)控信息多，從而準確率更高，特別是行人尾隨現(xiàn)象和行人身高判斷；系統(tǒng)硬件組成更簡單，現(xiàn)有紅外傳感器通行邏輯算法一個通道閘機中往往需要多達18對以上的對射式傳感器、至少4個漫反射傳感器以及一個傳感器信號控制邏輯處理單元組成，本發(fā)明僅由兩個攝像頭以及一個信號控制邏輯處理單元組成；處理速度更快，由于人體骨骼關節(jié)點提取算法成熟、可靠、準確，因而使用其來判斷行人數(shù)量、身高其速度更快；更便于管理，本發(fā)明直接監(jiān)控通道中的行人，其圖像更直觀，因而，便于實現(xiàn)地鐵監(jiān)控需要；系統(tǒng)升級容易，在現(xiàn)有閘機系統(tǒng)硬件的基礎上，可以通過一個接口順利實現(xiàn)升級；適用場所多，比如可以使用本系統(tǒng)來計數(shù)火車站安全通道的乘客數(shù)量、樓宇安全通道的乘客數(shù)量等等；本發(fā)明可以改變現(xiàn)有地鐵閘機的長度，由于現(xiàn)有閘機使用的是多達18對對射傳感器，這些傳感器布局及行人通行步速的限制，使得現(xiàn)有閘機長度不能低于I. 98米，而本發(fā)明可以極大地縮短閘機長度，目前實驗可以縮短到I. 4米，這極大地節(jié)省閘機硬件成本， 也使得地鐵站廳乘客面積更大、更美觀，具有極大的社會價值和經(jīng)濟價值。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此， 任何熟悉該技術的人在本發(fā)明所揭露的技術范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應該以權利要求的保護范圍為準。
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權利要求
1.一種基于動態(tài)人像視頻的通道閘機控制方法，其特征在于，包括實時采集通道中行人的動態(tài)人像視頻信息，并根據(jù)得到的該動態(tài)人像視頻信息提取該通道中行人的人體骨骼關節(jié)點的信息；根據(jù)得到的所述人體骨骼關節(jié)點的信息，通過預先設定的通行邏輯信息，對所述通道內(nèi)行人的數(shù)量進行計數(shù)得到該通道內(nèi)行人的數(shù)量信息，并結合所述人體骨骼關節(jié)點的信息中關節(jié)點的分布形態(tài)得到該通道內(nèi)行人姿態(tài)的信息；根據(jù)得到的所述通道內(nèi)行人的數(shù)量信息和所述通道內(nèi)行人姿態(tài)的信息，完成對通道閘機的控制。
2.如權利要求I所述的方法，其特征在于，所述實時采集通道中行人的動態(tài)人像視頻信息的步驟是通過設置攝像頭實現(xiàn)，其中將攝像頭設置為在豎直方向上檢測430度夾角且在水平方向上檢測570度夾角的位置。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，還包括所述設置的攝像頭包括一紅外攝像頭和主攝像頭，其中根據(jù)紅外攝像頭得到的動態(tài)人像視頻信息提取通道中行人的人體骨骼關節(jié)點的信息，且通過紅外攝像頭和主攝像頭進行交叉識別來實時采集通道中行人的動態(tài)人像視頻信息。
4.如權利要求I所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)得到的所述通道內(nèi)行人的數(shù)量信息和所述通道內(nèi)行人姿態(tài)的信息，完成對通道閘機的控制的步驟包括對所述通道內(nèi)行人提出相應提示，向工作人員報告通道閘機的通行狀況，和/或進行實時報警的操作控制。
5.一種基于動態(tài)人像視頻的通道閘機控制系統(tǒng)，其特征在于，包括視頻信息采集模塊，用于實時采集通道中行人的動態(tài)人像視頻信息；人體骨骼關節(jié)點提取模塊，用于根據(jù)得到的通道中行人的動態(tài)人像視頻信息提取該通道中行人的人體骨骼關節(jié)點的信息；行人姿勢及數(shù)量判決模塊，用于根據(jù)得到的所述人體骨骼關節(jié)點的信息，通過預先設定的通行邏輯信息，對所述通道內(nèi)行人的數(shù)量進行計數(shù)得到該通道內(nèi)行人的數(shù)量信息，并結合所述人體骨骼關節(jié)點的信息中關節(jié)點的分布形態(tài)得到該通道內(nèi)行人姿態(tài)的信息；及通道閘機控制模塊，用于根據(jù)得到的所述通道內(nèi)行人的數(shù)量信息和所述通道內(nèi)行人姿態(tài)的信息，完成對通道閘機的控制。
6.如權利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述視頻信息采集模塊包括攝像頭，攝像頭用于實時采集通道中行人的動態(tài)人像視頻信息，且該攝像頭的位置為設置在豎直方向上檢測430度夾角且在水平方向上檢測570度夾角的位置。
7.如權利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述攝像頭包括一紅外攝像頭和主攝像頭，其中所述人體骨骼關節(jié)點提取模塊是通過紅外攝像頭得到的動態(tài)人像視頻信息來提取通道中行人的人體骨骼關節(jié)點的信息；且所述視頻信息采集模塊是通過紅外攝像頭和主攝像頭進行交叉識別來實時采集通道中行人的動態(tài)人像視頻息。
8.如權利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述通道閘機控制模塊是通過對所述通道內(nèi)行人提出相應提示，向工作人員報告通道閘機的通行狀況，和/或進行實時報警的操作控制，實現(xiàn)對通道閘機的控制。
全文摘要
一種基于動態(tài)人像視頻的通道閘機控制方法及系統(tǒng)，包括實時采集通道中行人的動態(tài)人像視頻信息，提取該通道中行人的人體骨骼關節(jié)點的信息，通過預先設定的通行邏輯信息，對所述通道內(nèi)行人的數(shù)量進行計數(shù)得到該通道內(nèi)行人的數(shù)量信息，并結合所述人體骨骼關節(jié)點的信息中關節(jié)點的分布形態(tài)得到該通道內(nèi)行人姿態(tài)的信息，根據(jù)通道內(nèi)行人的數(shù)量信息和通道內(nèi)行人姿態(tài)的信息，完成對通道閘機的控制。應用本發(fā)明，解決了當前閘機行人通行邏輯識別系統(tǒng)采用十幾對紅外傳感器，根據(jù)行人在閘機通行過程中觸發(fā)不同的傳感器從而進行控制，導致成本高、算法復雜且準確率低的問題。
文檔編號G07C9/00GK102592343SQ20121006390
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月12日 優(yōu)先權日2012年3月12日
發(fā)明者段立娟, 谷繼力 申請人:段立娟