CN1018099B - 在指定的空间确定人数的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种用来确定在指定的空间确定人的数目的方法及设备。该方法首先在一带状或一组光检测器上形成所给空间的图像，然后按一定频率读出该图像中点的灰色电平值。通过比较相继的图象中的同一点的灰色电平值的变化，该变化是由于人的移动造成的，因此可以推算出指定空间里的人数。该装置包括一个物镜；控制电路，一模/数转换器；和信息处理装置；用于推算出观察区域内出席的人数。

Description

本发明提供的一种方法和装置是用来确定在指定的空间确定人的数目，也可用于对电视观众观测和对房屋的自动监视。

已经存在一些对电视观众进行观测的装置。这些装置与各个电视机相连接，它们能记录下电视机开启和关闭的时间以及所选择的频道。因此，通过给定一个时基，并结合所记录的时间，就有可能精确确定哪台节目被选看。一个中心计算机通过电话网询问与电视机相联接的这类装置，这样就可自动地掌握观众的情况，从而确定被不同的电视频道所演播出来的不同节目的成功与否。然而，这些现有的装置不能提供在一部电视机前收看某台节目的人数，它们甚至不能确定在一部偶尔打开的电视机前是否确实有人在收看。

一般说来，已知的装置用于对房屋的监视是出于安全的目的。它们利用超声波或多普勒效应检测器，可以提供在一个指定的房屋内出席或缺席的人员的信息。然而，这些现有的装置不能确定到底有多少人出席。要得到出席人数这个数据，必须采用对通过房屋入口和出口的人数进行计数的方法。这种方法需要将一个房屋的入口和出口分开，并且在计数前要置一个初始值。进一步说，这些装置不适于完成电视观众人数的自动测定，因为它们仅仅只能证明在一个拥有电视机的房间内存在着某人，并不能证实这个人是否正在收看电视。

本发明的目的是要弥补现有装置的上述缺陷。

本发明提供一种方法和装置，可以用来确定在一个房间里的人的数目，特别是可以用来确定收看电视广播的人数。

为此，本发明提供的在一指定空间内确定存在的人数的方法的特征是，首先在一带状或一组光检测器上形成所给空间的图象，然后按照给定的读取频率读出这个图象中点的灰色电平值。通过比较相继的图象中的同一点的灰色电平值，可以确定灰色电平值的变化，这些变化是由于人的移动造成的，从而可以推算出在指定空间里的人数。

这种方法不仅可以知道一给定时刻在指定空间内存在的人数，而且可以知道这个人数的变化以及出席的人离去和返回的情况。所说的空间可能是一个被监视的房间，或者是房间内面对电视机的一个局部。身在其中的人确实在收看电视。

本发明所述的方法的进一步的特征在于改变光检测器的读取频率，此频率是为了得到一种平均图象灰色电平值所需的对指定空间照明强度的函数，而平均图象灰色电平值实际上与光照条件无关。

这就避免了光检测器的饱和，图象之间的比较也简化了。

本发明的方法还在于在一频率下记录上述图象，这个频率是读取频率的约数，比较相继的一对对图象，这些图象是按照指定记录图象的数目彼此之间分离开来，并得到这些图象之间的差，从而确定灰色电平值的变化。

这个方法是改变记录图象的频率和/或按照一个人位移速度来变化一对对要比较的分离图象的数目。

于是，这个方法可自动适应在一个房间内人的运动。

最后，这个方法对不同数目的相继结果相互比较，以消除由于局部照明的变化或两个人的图象暂时重叠所造成的错误结果。

本发明还提供了一种装置，可以用来确定在一个指定的房间内的人数。其特征是它的组成是：一个物镜，用来在一带状或一组光检测 器上形成图象;用来控制和读取光检测器的电路;一个模/数转换器;信息处理器，如微处理机，用来比较光检测器输出的相继的信号，以便确定由于人的移动导致输出信号之间的显著差别，微处理机还可推算出在透镜所观察到的区域内出席的人数。

在本发明的一个优选实施例中，该装置包含用来确定频率的装置，用此频率读取光检测器，它是指定空间内照明强度的函数;还有用来记录已读取的和数字化的信号的装置，记录的频率是光检测器读取频率的约数;一种用来比较记录下来的一对对相继信号的装置，这些被记录的信号按指定数目分离开来，并得到被比较信号之间的差;将比较信号之间差转变为二进制信号的装置;用以消除不明显差别的滤波器。

这样的装置可以与一部电视机联接以进行对电视观众的自动观测，另外，也可以联接到一个系统上保持对房屋的连续监视。

下面通过示例和参考有关附图，对本发明作出说明性的描述。通过阅读下面这一部分，将对本发明有更好的理解，并了解到一些细节、特点及长处。

图1是本发明的装置图。

图2示出了处理来自光检测器的信号的方法。

图3示出了本发明的方法的主要步骤的定时关系图。

参考图1给出了本发明的关键元件。

这个装置有一个物镜10，如同一个静物摄象机或视频摄象机的透镜，这个透镜有一个观察范围，物体或人12可以出现在这个视域中。

透镜10与由光检测器16组成的光检测器带或组14相连，光检测器可以是电荷转换型的，一组光检测器可以含有512个或者 1024个。透镜10在光检测器16形成的条带14检测的区域内形成一个平面图象，这里所说的平面和图1中所示的平面一样。

条带14的光检测器和电路相连接，如图1的18所示，它给出了总体轮廓。其中包括读取光检测器16上的电荷的电路和至少包括一个时钟，用来确定积分周期或读取光检测器16的频率。读取电路通过一个模/数转换器20联接在一个微处理机22上，微处理机一方面用来处理光检测器的输出信号，一方面还对电路18起控制作用。微处理机还可以接受一个设置在远距离的计算机或中心单元26通过电话网24的询问。

当本发明要用于对观众进行自动观测时，上述装置必须与一部电视机相联接，并且要放置在离地面大约1米高的水平平面区域上，这个高度正好与坐在电视机前看电视的人的身体高度相一致。这样便可在光检测器带14上成象。

如果本发明应用对房屋的监视，上述装置要有一光检测矩阵，这样可以避免一维扫描的限制。

本发明提供的方法的主要步骤和装置的操作，可以借助图2和图3进行说明。

图2中曲线a和b代表相隔予定时间间隔的两个时刻，从带14的基本光检测器16上读取的视频信号。

曲线a和b代表不同光检测器检测到的灰色电平值。

当在两个时刻间所观察的景物不变时，并且提供的照明条件也不变时，那么曲线a和b是相同的。然而，当作为景物的人移动了，即使是十分微小的动作，这种移动也会引起灰色电平值的变化，并且被光检测器检测到，用光检测器检测灰色电平值的变化有助于显示一个 人的移动，这样便可在所观察的景物中识别人的存在，并且将同一景象中的不同人区别开来。于是，确定在景物中存在的人数就可行了。事实上，对于一个人，在哪怕几秒钟内保持完全静止不动，甚至没有呼吸是不可能的。

由光检测器带14提供的视频信号的处理要点如下：比较曲线a和曲线b所表示的两个相继的信号，将它们相减得到曲线C表示的信号，这个信号被放大，由曲线d表示，然后被整流并与阈值相比较后转换为二进制信号，这是为了消除光检测器16的残留噪声。信号的放大增益在前面读取期间作为被观察到的光照强度的函数加以调整。对于每一个要考虑的点来说，阈值也是作为这些点的光照强的函数而确定的。结果，得到了如图中曲线e所述的信号，它包括脉宽较大的第一方波脉冲或回波28以及宽度小得多的第二方波脉冲或回波30，将这信号加到一个滤波器上，它仅仅保留第一回波28（曲线f），它相当于一个人，而消除的第二回波30由于它的脉宽太小，不能和人相比较，这个回波可能是由于光照强度的变化（如电灯的打开与关闭），或者一个人手的移动，或人拿着的物体晃动等因素所引起的。

下面将更详细地说明本发明的方法的各种运行的定时，如图3示。

带14的光检测器的读取频率是由微处理机22决定的，这个频率是观察的景物的光照强度的函数，这样就避免了光检测器的饱和，以保证由光检测器检测的灰色电平值实际上是恒定的，而且与光照条件无关。实际上光检测器的读取速率可以有一个变化范围，如每秒读取1至10次或更多。在给定的5秒到6秒的时间周期内光检测器的读取序列用图3中的A表示，从A中可以看到读取频率大约是每秒4次。

被电路18读取的信号，通过转换器20进行数字化，再用微处理机记录下来，记录频率不大于读取频率，它常常是读取频率的约数。图3中的B图部分显示了数字化信号的记录步骤，从中可看到每半秒记录一个信号，换句话说，每隔一个数字化信号记录一次。

下一步骤是一对对地比较相继的记录信号，这些信号是按照予定的时间间隔或记录信号数目分离的，找出这些被比较信号之间的差别。这一步骤由图3中的C部分代表，图中的情况是每隔3秒分离一次用于比较的记录的信号，换言之，在零时刻记录下来的第一个信号与3秒后记录的那个信号相比较。它们之间的差的处理过程参照图2的描述（它们被放大、整流、转换为二进制信号，然后滤波），是为了得到结果信号，这个信号是t＝3秒时刻记录的（图3中C部分）。在t＝0.5秒时记录的信号与t＝3.5秒时记录的信号相比较，以此类推。

再下一步骤是变化的数目的结果之间相互比较，以消除虚假的结果，这些虚假的结果可能是由于一个人快速经过电视机前面，或者是两个人的图象暂时重迭等因素造成的。这一步骤由图3中的D部分表示，它是三个相继信号相互进行比较，这个比较的结果在t＝4秒时记录。

从这些不同步骤的定时中可以看出，在完成第一事件的记录之后，最后的结果是在t＝4秒时获得。这个已知的延迟是由以下因素决定的：光检测器的读取频率，读取的数字化信号的记录频率，相互比较的一对对信号之间的时间间隔的选择，被比较的相继信号的数目，因此，确定每一个结果对应的精确时刻的微处理机能够处理这些延迟。

微处理机还用来调整数字化信号的记录频率和两个被比较信号之 间的时间间隔，使它们成为在所观察的景物中被检测的一个人位移速度的函数。当然，当人们坐在电视机前时，他们移动的速度相对慢一些，所以两个将要相互比较的被记录信号之间的时间间隔至少要2秒至3秒，以保证这两个被比较信号的差不是零，从而使确定存在的人数成为可能。然而，当人在房间内快速移动时，两个将要相互比较的信号间的时间间隔要求更小，信号的记录速度要增加。

本发明的方法由软件控制的微机完成，这个软件由一系列程序组成，它们的功能如下：

-获得来自光检测器带的检测信号。

-一对对比较这些信号，以确定每一个点之间的差别，将这些差别与阈值相比较，这个阈值是起作用的光检测器的能量电平的函数（例如将一个给定信号与一个领先于这个信号0.1秒、1秒、2秒、3秒、4秒的信号分别比较），从而得到一个结果信号。

-相互比较相继的结果信号，以鉴别其连续性，并确定在一给定周期内的总结果，如周期为1秒。

-比较在不同周期（如3秒、5秒、10秒、15秒等）内按上述方法得到的结果，所说的周期按照所获得的结果变化（相应数据的可能性），从而得知关于人们进入和离开光检测器带的观察域的结论和存在的人数。

-提供和显示结果。

附录A，B和C是程序的主要部分，它们分别对应于获得信号，确定放大系数，显示结果这几个步骤（其它的程序主要是关于信号的比较，这一部分对于专业程序人员很容易编出）。

Claims (14)

1、一种确定在指定空间存在人数的方法，所述方法包括，在一带状或一组光检测器上形成所给空间的图象的步骤，和按照给定的读取频率读出所述图象上各点的灰度值的步骤，所述方法的特征在于，进一步包括如下步骤：比较相继的成对图象中相同点的灰度值；用一个阈值与每个点的灰度值变化进行比较并得到第一个结果，该阈值是该点照度的函数；把相继的第一个结果相互比较，确定在一给定周期内的第二个结果；从第二个结果推算出在所述空间内的人数。

2、根据权利要求1的方法，其特征在于，进一步包括把在各周期得到的第二个结果相互比较，并从这些比较结果推算出人数的步骤。

3、根据权利要求1的方法，其特征在于，根据被照射空间的强度改变读取光检测器的频率，以得到基本上与光照条件无关的平均灰度值。

4、根据权利要求1的方法，其特征在于，按一个读取频率约数的频率记录所述规定的图象，比较相互隔开予定数量的记录图象的相继图象对，取这些比较的图象的差来确定灰度值的变化。

5、根据权利要求4的方法，其特征在于，根据一个人的移动速度改变记录图象的频率和/或改变隔开两个比较的图象的图象数目。

6、根据权利要求4的方法，其特征在于，经过整流和与所述阈值比较，将灰度值的变化量转换成二进制信号，所述阈值根据每一个要考虑的点照明强度改变。

7、根据权利要求6的方法，其特征在于，对二进制信号滤波，消除那些与人不相对应的小信号。

8、根据权利要求1-7中任一项的方法，其特征在于，该方法适合于确定看电视的人的数目和执行对房间的监视。

9、用来确定在一指定空间内存在人数的装置，所述装置包括：在光检测器带或组上形成指定空间的图象的物镜，控制和读取光检测器的电路，一个模/数转换器，和一个信息处理器如微处理机，其特征在于，所述信息处理装置适合于比较所述空间的相继的图象对的每个光检测器的输出信号，把输出信号的差与一阈值相比较，并从这些比较中得到第一个结果信号，该阈值是根据每个光检测器的光照强度而确定的，相互比较相继的第一个结果信号，确定在一个给定周期内的第二个结果信号，从而推算出所述空间内的人数。

10、根据权利要求9的装置，其特征在于，所述信息处理装置适合于把在各周期内得到的第二个结果相互比较，并从这些比较中推算出人数。

11、根据权利要求9的装置，其特征在于，所述信息处理装置适于根据所述空间的光照强度确定读取频率。

12、根据权利要求9的装置，其特征在于，所述信息处理装置适合于按一记录频率记录光检测器的输出信号，所述记录频率是光检测器读取频率的约数，并适合于记录被预定数目的记录信号相互分开的相继的记录信号对。

13、根据权利要求12的装置，其特征在于，所述信息处理装置适合于把所述比较的信号之差转换成二进制信号，所述信息处理装置包括消除不显著差别的滤波电路。

14、根据权利要求9-13中任一项的装置，其特征在于，它与一个系统相连接，用于完成房间的监视，或与一电视机相连接，用于确定看电视的人数。

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