CN101343012B - 一种自动滚梯的控制方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动滚梯的控制方法，包括如下步骤：采集自动滚梯上可以站人的区域场景的可见光和/或红外线图像；对所述图像进行分析，根据分析结果判断自动滚梯上是否有人；根据判断自动滚梯上是否有人的结果，以及自动滚梯当前的状态，对自动滚梯的状态进行控制。本发明还公开了一种自动滚梯的控制系统。本发明方案可以实现通过采集自动滚梯上可站人区域的图像对自动滚梯的运行情况进行控制，达到节约能源的目的。

Description

一种自动滚梯的控制方法和系统

技术领域

本发明涉及图像采集技术以及自动控制技术领域，特别涉及一种自动滚梯的控制方法和系统。

背景技术

在大型商场、超市、车站、机场等人流量较大的公共场所，常常设置自动滚梯(或称自动扶梯)以方便人们行走。但是驱动自动滚梯需要消耗电能，在自动滚梯上无人的情况下开动自动滚梯是对能源的浪费，因此需要对自动滚梯进行控制，实现无人时停止，有人时再开动。

现有的自动滚梯控制系统都是采用重量测量的方法判定滚梯上是否有人，若有人则开动自动滚梯，无人则停止运行。但这种方法所需成本较高，并且无法通过对已有自动滚梯系统进行改装使其支持这一自动控制方法，难以推广应用。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提出一种自动滚梯的控制方法和系统，能够以较低的成本实现对自动滚梯进行控制，达到节能的目的。

本发明实施例公开了一种自动滚梯的控制方法，包括如下步骤：

采集自动滚梯上可以站人的区域场景的可见光，建立无人情况的自动滚梯场景模型作为标准模型，计算当前采集图像像素符合所述标准模型的概率；判断所述概率是否小于预先设置的概率阈值，若是则认为该像素属于有人区域，否则认为该像素属于无人区域；和/或，采集自动滚梯上可以站人的区域场景的红外线图像，判断当前像素的亮度是否超过预先设定的亮度阈值，若是则认为该像素属于有人区域，否则认为该像素属于无人区域；

对图像中属于有人区域的像素的分布区域进行连通区域分析，如果每个连通的属于有人区域的像素分布区域面积均小于预先设定的面积阈值，则认为自动滚梯上无人；如果任何一个连通的属于有人区域的像素分布区域面积大于所述面积阈值，则认为自动滚梯上有人；

根据判断自动滚梯上是否有人的结果，以及自动滚梯当前的状态，对自动滚梯的状态进行控制。

本发明实施例还公开了一种自动滚梯控制系统，包括：

图像采集模块，用于采集自动滚梯上可以站人的区域场景的可见光和/或红外线图像；

分析判断模块，用于对所述图像采集模块所采集的图像进行分析，根据分析结果判断自动滚梯上是否有人；所述分析判断模块进一步包括：标准模型子单元，用于建立自动滚梯的标准模型，所述标准模型用于对自动滚梯上无人时的颜色和/或亮度特征进行描述；像素归属判定子单元，用于判定图像采集模块采集的图像中，滚梯可能站人区域上的各个像素是否符合所述标准模型，如果符合，则认为该像素属于无人区域，否则，认为属于有人区域；区域判定单元，用于当像素归属判定子单元判定像素符合标准模型的概率小于概率阈值时，对符合标准模型的概率小于概率阈值的像素所分布的区域进行连通区域分析；如果每一个连通的属于有人区域的像素分布区域面积均小于预先设定的面积阈值，则自动滚梯上无人，如果任何一个连通的属于有人区域的像素分布区域面积大于所述面积阈值，则认为自动滚梯上有人；

状态控制模块，用于根据所述分析判断模块得到的自动滚梯上是否有人的结果，以及自动滚梯当前的状态，对自动滚梯的状态进行控制。

从以上技术方案可以看出，采集自动滚梯上可站人区域的数字图像，并对所述数字图像进行分析，可以判断出自动滚梯上是否有人，如果无人则使自动滚梯停止，若有人则使自动滚梯运行，避免了自动滚梯在无人使用时空转，达到节约能源的目的。

附图说明

图1为本发明实施例提出的自动滚梯的控制系统的示意图；

图2为本发明实施例的自动滚梯控制系统对自动滚梯的状态进行转换的示意图；

图3为本发明实施例提出的自动滚梯控制方法的实现流程图；

图4为本发明实施例提出的自动滚梯控制方法中，对数字图像进行分析的流程图。

具体实施方式

本发明的原理在于，采集自动滚梯场景的图像，当人站在自动滚梯上时，该图像的特征会与无人的情况有所不同，因此根据图像特征可以判断出滚梯上是否有人，进而对自动滚梯的运行情况加以控制。

通过图像分析判定图像中滚梯上是否有人的方法有很多，本发明给出一种较优实施例，具体实现中可以不限于该实施例所述方法。为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步的详细阐述。

本发明的自动滚梯控制系统如图1所示，包括如下模块：

图像采集模块101，用于对自动滚梯可以站人的范围内场景进行采集，生成数字图像信号。图像采集模块101可以包括一个或多个图像采集装置，图像采集装置的拍摄范围包括自动滚梯上可以站人的区域。

图像采集装置固定在自动扶梯站人区域的上方，拍摄区域即为自动扶梯的站人区域。图像采集装置可以对包括可见光和/或红外线在内的电磁波谱段进行采集，并生成数字图像。图像采集装置对可见光采集即为常见的摄像头，生成彩色或灰度图像；图像采集装置对红外线采集，即为红外线探测仪，由于人体温度比周围环境的温度要高，因此生成的数字图像中人体所在部分的亮度会与周围有所不同。

分析判断模块102，用于对图像采集模块101生成的数字图像进行分析，判断自动滚梯上是否有人。

分析判断模块102可以包括分析单元104和区域判定单元105，其中分析单元104用于分析数字图像是否相对于无人状态出现特征变化。

在分析单元104中包括：

标准模型子单元106，用于建立自动滚梯的标准模型，该标准模型用于对自动滚梯上没有人的情况进行描述。标准模型子单元106可以采用高斯模型或其它统计模型来描述滚梯无人状态标准模型。

当采用高斯模型时，具体做法可以是：采集获取一张或多张自动滚梯无人情况下的图像，采用混合高斯模型来描述所述滚梯区域像素的颜色或灰度分布，得到无人情况下滚梯图像的标准模型。为了达到好的效果，可以采集不同时段，各种光照条件下的多张图像进行统计。已知像素颜色或灰度，获取其分布所满足的混合高斯模型的方法有很多，较优的可以采用基于期望最大值(Expectation Maximization，EM)算法的方法。

对应红外谱图像，所述标准模型子单元106还可以采用更为简单的统计模型：首先采集一幅或者多幅无人状态下滚梯区域图像，该图像为红外谱段的灰度图像，统计该区域所有像素亮度的均值m_i和方差σ_i，设定阈值为m_i+β*σ_i，其中β为常数，可以取为[0，2]之间的数。

像素归属判定子单元107，用于判定当前采集的图像中，滚梯可能站人区域上的各个像素是否符合所述标准模型，如果符合，则认为该像素属于无人区域，否则，认为属于有人区域。

下面给出像素归属判定子单元107的一种具体实现方式。假定上述标准模型子单元106得到的混合高斯模型的数学表达式为

其中N为常数，表示混合高斯模型的高斯核个数，N的取值可以为但不限于3或5，α_n为第n个高斯核的权值，G(μ_n，∑_n)为第n个高斯分布，其均值为μ_n，协方差矩阵为∑_n。像素归属判定子单元107获取当前像素的颜色或灰度向量，假定该颜色或灰度向量为x，像素归属判定子单元107进一步根据如下公式计算该像素符合标准模型的概率：

$\underset{n=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\α}}_n*\frac{1}{{\left(2\mathrm{\π}\right)}^{m/2}{\left|\right|{\mathrm{\Σ}}_n\left|\right|}^{1/2}}\exp \left[\frac{1}{2}{(x-u_n)}^T{\mathrm{\Σ}}_n(x-u_n)\right],$ 其中m为x的维度，如果采

用RGB或YUV三色图像，则m＝3，如果采用灰度图像，m＝1。

然后像素归属判定子单元107将上述像素符合标准模型的概率与预先设定的概率阈值比较，如果小于概率阈值，则认为该像素不符合标准模型，认为其对应有人区域。

对于红外图像，由于有人区域亮度会高于滚梯区域，所以，可以采用简单的亮度阈值来判定每个像素是否属于滚梯区域，即判断当前像素的亮度是否超过预先设定的亮度阈值，若是则认为该像素属于站人区域，否则认为该像素属于无人的区域。

引入区域判定单元105的目的是为了排除将灯光变化等因素造成的颜色变化误认为是有人的情况。其理论依据是人体在数字图像中需要占用一定的面积。当像素归属判定子单元107判定像素符合标准模型的概率小于概率阈值时，区域判定单元105对所述像素分布的区域进行连通区域分析。如果每一个所述像素连通分布区域面积均小于预先设定的面积阈值，则认为自动滚梯上是无人的，如果任何一个所述像素分布区域的面积大于所述面积阈值，则认为自动滚梯上有人。

区域判定单元105还会带来一个如下技术效果：为了安全起见，自动滚梯是禁止幼儿在没有成人的陪同下单独乘坐的。因此可以将面积阈值设置为大于幼儿所能占用的面积而小于成人所能占用的面积。这样如果自动滚梯上仅有幼儿，则自动滚梯也会停止运行，大大提高安全性。

进一步，为了排除光照条件和阴影等干扰，可以采用人头或人上体检测方法对上述有人区域进行判定。该人头或上体检测模型能够在图像中找到人头或人上体所在区域，从而能够判定图像上滚梯可能站人区域是否有人存在。

作为一种较为简化的实施方式，分析判断模块102可以仅包括分析单元104，像素归属判定子单元107判断出存在有人区域时，即认为滚梯上有人。状态控制模块103，用于根据分析判定模块的判定结果以及自动滚梯当前的状态，对自动滚梯的状态进行控制。

对自动滚梯的状态进行控制具体如图2所示。假设自动滚梯当前是运行状态，如果判定结果是有人，则仍保持运行状态；如果判定结果是无人，则转换为停止状态。假设自动滚梯当前是停止状态，如果判定结果是有人，则开动滚梯，使其处于运行状态，如果判定结果是无人，则保持停止状态。

本发明实施例提出的自动滚梯控制方法的实现流程如图3所示，包括如下步骤：

步骤301：采集自动滚梯上可以站人的区域场景的可见光和/或红外线图像。

步骤302：对所述图像进行分析，根据分析结果判断自动滚梯上是否有人。

通常生成数字图像的频率是每秒生成25或30帧数字图像，可以对每一帧数字图像进行分析；但行人移动速度是有限的，可以每隔固定时间抽取一帧数字图像进行分析，例如每隔0.5秒或每隔1秒抽取一帧数字图像。

步骤302具体处理过程如图4所示，包括如下步骤：

步骤401：获取当前像素的颜色或灰度参数，该参数可以是数值或向量。

步骤402：计算该像素符合标准模型的概率。

步骤403：判断所述概率是否大于预先设定的概率阈值，若是则认为自动滚梯上有人；否则认为自动滚梯上无人。

所述判断符合标准模型的概率小于概率阈值之后，还可以进一步包括：对符合标准模型的概率小于概率阈值的像素分布的区域进行连通区域分析。在同一个数字图像中，符合标准模型的概率小于概率阈值的像素可能构成多个连通区域。如果每一个所述像素连通分布区域面积均小于预先设定的面积阈值，则认为自动滚梯上是无人的，如果任何一个所述像素分布区域的面积大于所述面积阈值，则认为自动滚梯上有人。

步骤302还可以采用如下实现方式：获取当前像素的亮度值，判断该亮度值是否大于预先设置的亮度阈值，若是则认为该像素属于有人区域，否则认为该像素属于无人的区域。还可以进一步对有人区域的像素进行连通区域分析，连通区域的分析过程如前所述。

步骤303：根据判断自动滚梯上是否有人的结果，以及自动滚梯当前的状态，对自动滚梯的状态进行控制。

假设自动滚梯当前是运行状态，如果判定结果是有人，则仍保持运行状态；如果判定结果是无人，则转换为停止状态。假设自动滚梯当前是停止状态，如果判定结果是有人，则开动滚梯，使其处于运行状态，如果判定结果是无人，则保持停止状态。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种自动滚梯的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

采集自动滚梯上可以站人的区域场景的可见光，建立无人情况的自动滚梯场景模型作为标准模型，计算当前采集图像像素符合所述标准模型的概率；判断所述概率是否小于预先设置的概率阈值，若是则认为该像素属于有人区域，否则认为该像素属于无人区域；和/或，采集自动滚梯上可以站人的区域场景的红外线图像，判断当前像素的亮度是否超过预先设定的亮度阈值，若是则认为该像素属于有人区域，否则认为该像素属于无人区域；

对图像中属于有人区域的像素的分布区域进行连通区域分析，如果每个连通的属于有人区域的像素分布区域面积均小于预先设定的面积阈值，则认为自动滚梯上无人；如果任何一个连通的属于有人区域的像素分布区域面积大于所述面积阈值，则认为自动滚梯上有人；

根据判断自动滚梯上是否有人的结果，以及自动滚梯当前的状态，对自动滚梯的状态进行控制。

2.根据权利要求1所述的自动滚梯的控制方法，其特征在于，所述标准模型为混合高斯模型。

3.根据权利要求1或2所述的自动滚梯的控制方法，其特征在于，所述根据判断自动滚梯上是否有人的结果，以及自动滚梯当前的状态，对自动滚梯的状态进行控制包括：

若自动滚梯当前是运行状态，如果判定结果是有人，则仍保持运行状态；如果判定结果是无人，则转换为停止状态；

若自动滚梯当前是停止状态，如果判定结果是有人，则开动滚梯，使其处于运行状态，如果判定结果是无人，则保持停止状态。

4.一种自动滚梯控制系统，其特征在于，包括：

图像采集模块，用于采集自动滚梯上可以站人的区域场景的可见光和/或红外线图像；

分析判断模块，用于对所述图像采集模块所采集的图像进行分析，根据分析结果判断自动滚梯上是否有人；所述分析判断模块进一步包括：标准模型子单元，用于建立自动滚梯的标准模型，所述标准模型用于对自动滚梯上无人时的颜色和/或亮度特征进行描述；像素归属判定子单元，用于判定图像采集模块采集的图像中，滚梯可能站人区域上的各个像素是否符合所述标准模型，如果符合，则认为该像素属于无人区域，否则，认为属于有人区域；区域判定单元，用于当像素归属判定子单元判定像素符合标准模型的概率小于概率阈值时，对符合标准模型的概率小于概率阈值的像素所分布的区域进行连通区域分析；如果每一个连通的属于有人区域的像素分布区域面积均小于预先设定的面积阈值，则自动滚梯上无人，如果任何一个连通的属于有人区域的像素分布区域面积大于所述面积阈值，则认为自动滚梯上有人；

状态控制模块，用于根据所述分析判断模块得到的自动滚梯上是否有人的结果，以及自动滚梯当前的状态，对自动滚梯的状态进行控制。

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