CN101540892A

CN101540892A - 一种基于dsp视频采集设备的统计进出口人数的方法

Info

Publication number: CN101540892A
Application number: CN200910049829A
Authority: CN
Inventors: 杨辰曲; 周建武
Original assignee: SHNAGHAI ZHONGAN ELECTRON INFORMATION TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SHNAGHAI ZHONGAN ELECTRON INFORMATION TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2009-04-23
Filing date: 2009-04-23
Publication date: 2009-09-23
Anticipated expiration: 2029-04-23
Also published as: CN101540892B

Abstract

本发明提供了一种基于DSP视频采集设备的统计进出口人数的方法，CCD图像采集处理设备放置进出口顶端，实时采集进出口图像，预处理器采用中值滤波算法对采集到的图像进行预处理，通过背景建模，获取运动物体图像，由主处理器采用匹配跟踪算法对获取的人员头顶部信息进行实时匹配跟踪，从而获得实时准确的客流信息。本发明的优点是：可以提供更直接的计数场景；检测范围大，可提供的参数多；安装、维护方便；计算准确度较红外和踏板方式精确；不易损坏。

Description

一种基于DSP视频采集设备的统计进出口人数的方法

技术领域

本发明涉及一种基于DSP视频采集设备的统计进出口人数的方法，适用于商场、体育馆或会议室等公共场所进出人数统计，也可以用于公交车辆各站上下人数统计，属于统计公共场所进出口人数的方法技术领域。

背景技术

目前常见的客流统计方法有两种：一种是基于红外客流计的统计方法，即人员通过检测区域时，红外线被切割的次数来实现人员统计。该方法的缺点是准确率低，无法区分人和其他非统计对象、依赖于红外传感器灵敏性，受温度、湿度影响打，对某些特殊衣物(如皮衣)识别性差；第二种是基于踏板客流计的统计方法，即利用人员进出检测区域时，踏板接触信息进行检测分析。虽然该方法精度较红外客流计高(约70％)，但设备容易磨损，使用寿命低(8个月左右)，维护成本高，且在某些特定场所无法安装。

发明内容

本发明的目的是提供一种精度高且设备使用寿命厂的基于DSP视频采集设备的统计进出口人数的方法。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种基于DSP视频采集设备的统计进出口人数的方法，步骤为：

步骤1、将人头特征模型抽象成椭圆曲线模型，根据椭圆曲线模型建立人头特征库，并写入检测设备库中供线性相关使用；

步骤2、在某个场所的出入口的顶端安装DSP视频采集设备，获取视频图像；

步骤3、通过混合高斯背景建模算法进行背景建模，获得背景图像；

步骤4、由DSP视频采集设备捕捉到第i时刻的视频帧，求取该视频帧与背景图像的差异，若在视频帧内有不小于人头大小的目标则进入下一步，否则捕获第i+1时刻的视频帧；

步骤5、采用sobel垂直算子和sobel水平算子对第i时刻的视频帧进行处理得到边缘图像，并与背景的边缘图像进行相减，得到目标边缘图像；

步骤6、采用线性相关算法将目标边缘图像与人头特征库内的每个模型椭圆进行匹配，去除干扰后得到人头目标，DSP视频采集设备将人头目标的中心位置(Xi，Yi)及第i时刻的视频帧存储起来；

步骤7、重复步骤3至步骤5直至捕获某个时间段内所有的视频帧及人头中心位置；

步骤8、采用目标跟踪和人头对称性原理排除人头目标中的伪目标并判断得到相邻两帧内的同一人头目标k；

步骤9、在目标跟踪的基础上，得到人头目标k的初始位置(X0，Y0)及人头目标k移出背景图像区域前最后检测到的位置(Xn，Yn)，设ΔY＝Yn-Y0，若ΔY＞T₁，则进门人数增加1，ΔY＜-T₁，则出门人数增加1，T₁为检测区域高度的四分之三。

采用基于视频算法作为进出口人数统计方法，与其他检测方式相比具有以下的优点：(1)可以提供更直接的计数场景；(2)检测范围大，可提供的参数多；(3)安装、维护方便；(4)计算准确度较红外和踏板方式精确；(5)不易损坏。

附图说明

图1为本发明的总体流程图；

图2为椭圆曲线模型图；

图3为本发明提供的一种DSP视频采集设备的框图。

具体实施方式

以下结合实施例来具体说明本发明。

实施例

如图1所示，本发明提供的一种基于DSP视频采集设备的统计进出口人数的方法，步骤为：

其具体步骤为：步骤1.1、根据人头近似圆形特点，将人头特征模型抽象成如图2所示的椭圆曲线模型，设椭圆曲线模型的中心点为(x₀，y₀)，椭圆曲线模型的竖直中心线的长度为a，椭圆曲线模型的水平中心线的长度为b，椭圆曲线模型的竖直中心线与垂直线之间的夹角为θ，椭圆曲线模型圆周上任意点的坐标为(x，y)，则有下列公式：

{(\frac{(x - x_{0}) \cos θ - (y - y_{0}) \sin θ}{b})}^{2} + {(\frac{(y - y_{0}) \cos θ + (x - x_{0}) \sin θ}{a})}^{2} = 1;

步骤1.2、根据头在图像中大小范围和方向角度(设定15≤a≤20；18≤b≤24；0≤θ≤180)，建立一系列模型椭圆，得到人头特征库。

步骤2、在某个场所的出入口的顶端安装DSP视频采集设备；

步骤4、由DSP视频采集设备捕捉到第i时刻的视频帧，求取该视频帧与背景图像的差异，若在视频帧内有不小于人头大小的目标则进入下一步，否则捕获第i+1时刻的视频帧，排除明显没有人体目标存在的帧，从源头上减小了算法的运算量；

步骤5、为了保证头部前端轮廓不发生断裂要求阈值比较小，会引入较多的干扰，使边缘区域过大，为了为避免这种情况，采用sobel垂直算子和sobel水平算子对第i时刻的视频帧进行处理得到目标边缘图像，并与背景的边缘图像进行相减，得到目标边缘图，其具体步骤为：

步骤5.1、用sobel垂直算子(如表1所示)和sobel水平算子(如表2所示)提取出第i时刻视频帧的垂直边缘和水平边缘，用不同的阈值对水平和垂直边缘进行二值化，其中水平边缘的阈值小于垂直边缘的阈值，再将两个结果相比得到处理后的图像；

-1	1
-1	1	-2	0	2
-1	1	-2	0	2

表1

-1	-2	-1
-1	-2	-1	0	0	0
1	2	1	0	0	0

表2

步骤5.2、对通过步骤4.1得到的图像进行开操作及闭操作，得到有效的图像边缘；

设定A为待处理图像，B结构元素，应用B结构元素对A进行开操作，则可表示为：

设定A为待处理图像，B结构元素，应用B结构元素对A进行闭操作，则可表示为：

其中

为膨胀操作，

为腐蚀操作，B元素为：

1
1	1	1	1
1	1	1	1

步骤5.3、对步骤2所述的背景图像进行步骤4.1及步骤4.2的操作后得到背景图像的边缘；

步骤5.4、从有目标的图像边缘中减去背景图像的边缘得到了运动目标边缘，即可得到目标边缘图像；

目标匹配采用线性相关算法进行，线性相关算法描述如下：假设在一幅图像大小为M×N的图像f(x，y)中寻找大小为J×K的子图w(x，y)，则f(x，y)和w(x，y)的相关性可表示为：

e (x, y) = \underset{s}{Σ} \underset{t}{Σ} f (s, t) w (x + s, y + t) / J / K,

x＝0，1，2，…，M-1；y＝0，1，2，…，N-1；s＝0，1，2，…J，t＝0，1，2，…K；

当e(x，y)大于事先设定好的阈值T₂，我们就认为(x，y)匹配子图w(x，y)的中心，阈值T₂根据经验确定，其范围为0.8至1之间。

步骤7、重复步骤3至步骤6直至捕获某个时间段内所有的视频帧及人头中心位置；

伪目标的排除方法有：(1)跟踪序列图像中人头运动轨迹，若目标在序列中只是孤立出现，则可断定是伪目标。(2)判断检出人头在原彩色图中的对称性，人头在椭圆中的分布是否与椭圆的中轴线有一定的对称性(真实人头的颜色左右是近似对称的)。以上判断条件互不冲突，可以同时使用。

目标跟踪的方法为：通过本帧头中心位置(X_n，Y_n)与上一帧已检测到头的中心位置(X_n-1，Y_n-1)进行比较，移动距离

d = \sqrt{{(X_{n} - X_{n - 1})}^{2} + {(Y_{n} - Y_{n - 1})}^{2}},

找到移动距离最小的值，并d＜T(最大移动距离)，则认为中心位置(X_n，Y_n)和(X_n-1，Y_n-1)属于两帧相同的目标。

如图3所示，为本发明提供的一种DSP视频采集设备的框图，包括DSP处理器，DSP处理器通过视频信号编码输入模块连接CCD摄像头，DSP处理器通过以太网物理层或串口与上位机进行通信，DSP处理器通过视频信号编码输出模块连接显示设备。其中DSP处理器选用TI公司的TMS320DM642，太网物理层收发器选用Intel公司的LXT971ALC，视频信号编码输入模块选用PHILIPS公司的PAL/NTSC/SECAM视频解码器SAA7113，视频信号编码输出模块选用PHILIPS公司的SAA7121。

Claims

1.一种基于DSP视频采集设备的统计进出口人数的方法，步骤为：

2.如权利要求1所述的一种基于DSP视频采集设备的统计进出口人数的方法，其特征在于，步骤5中所述的预处理包括：

步骤5.1、用sobel垂直算子和sobel水平算子提取出第i时刻视频帧的垂直边缘和水平边缘，用不同的阈值对水平和垂直边缘进行二值化，其中水平边缘的阈值小于垂直边缘的阈值，再将两个结果相比得到处理后的图像；

步骤5.2、对通过步骤5.1得到的图像进行开操作及闭操作，得到有效的图像边缘；

步骤5.3、对步骤3所述的背景图像进行步骤5.1及步骤5.2的操作后得到背景图像的边缘；

步骤5.4、从有目标的图像边缘中减去背景图像的边缘得到了运动目标边缘，即可得到目标边缘图像。

3.如权利要求1所述的一种基于DSP视频采集设备的统计进出口人数的方法，其特征在于，步骤1中所述的人头特征库的建立步骤为：

步骤1.1、将人头特征模型抽象成椭圆曲线模型，设椭圆曲线模型的中心点为(x₀，y₀)，椭圆曲线模型的竖直中心线的长度为a，椭圆曲线模型的水平中心线的长度为b，椭圆曲线模型的竖直中心线与垂直线之间的夹角为θ，椭圆曲线模型圆周上任意点的坐标为(x，y)，则有下列公式：

{(\frac{(x - x_{0}) \cos θ - (y - y_{0}) \sin θ}{b})}^{2} + {(\frac{(y - y_{0}) \cos θ + (x - x_{0}) \sin θ}{a})}^{2} = 1;

步骤1.2、根据头在图像中大小范围和方向角度，其中，15≤a≤20；18≤b≤24；0≤θ≤180，建立一系列模型椭圆，得到人头特征库。

4.如权利要求1至3中任意一项所述的一种基于DSP视频采集设备的统计进出口人数的方法，其特征在于，所述DSP视频采集设备包括DSP处理器，DSP处理器通过视频信号编码输入模块连接CCD摄像头，DSP处理器通过以太网物理层收发器或串口，将计数结果传送给上位机，DSP处理器通过视频信号编码输出模块连接显示设备。

5.如权利要求1至3中任意一项所述的一种基于DSP视频采集设备的统计进出口人数的方法，其特征在于，所述步骤1至步骤9为由C++语言编制运行与DSP视频采集设备上的程序。