CN102306330A - 一种激光客流检测方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种激光客流检测方法和装置，涉及客流检测领域。所述的方法包括：在距地面固定高度的水平面内，移动垂直二维激光从三维空间区域一端至另一端来回进行扫描，获得各激光扫描截面信息；将所获取的各激光扫描截面信息进行拼接，得到三维空间区域的拼接截面信息；分析所得到的拼接截面信息，得到客流信息。相应的装置包括水平轨道，激光扫描装置，工控机和服务器。本发明通过采用二维激光水平移动扫描三维空间区域，将扫描的各个截面信息进行拼接，得到三维空间区域信息，然后对三维空间区域信息进行分析处理，得到整个三维区域通道中的人数、行人速度、行人方向。

Description

一种激光客流检测方法和装置

技术领域

本发明涉及客流检测领域，特别涉及一种水平移动激光客流检测方法及装置。

背景技术

目前随着经济的快速发展、基础设施的不断建设、大规模组织活动日益频繁举行，流动性人员密集场所，比如公交、地铁、机场、火车站等地方的人流量越来越大，于此同时通过客流检测所获得的客流信息也越来越复杂，信息量也越来越大。客流信息是衡量运营状况的重要数据，通过对客流量的统计分析，不但可以获得该交通空间的客流运行状况，而且还可以利用检测数据进行有效的组织运营，调度安排工作。同时，对于人流密度较大的区域，也可以起到很好的预警作用，在紧急情况下还能优化应急措施。

现有技术中采用的激光扫描客流测量技术为二维的计数方式，采用静态扫描模式，一是使用静止激光扫描装置结合视频检测客流的方式，但视频容易受背景、天气、遮挡物、阴影状态等情况的影响，并且视频技术往往需要确定人体初始位置，这需要对某帧的视频图像进行全面搜索，比较复杂且效率不高。二是使用二维固定激光装置扫描检测客流的方式，对客流精确度，行人方向和速度的测量不够全面和精确。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种激光客流检测方法及设备，能得到整个三维区域通道中的人数、行人速度、行人方向。

为了解决上述问题，本发明公开了一种激光客流检测方法，其步骤包括：

步骤101、在距地面固定高度的水平面内，移动垂直二维激光从三维空间区域一端至另一端来回进行扫描，获得各激光扫描截面信息；

步骤102、将所获取的各激光扫描截面信息进行拼接，得到三维空间区域的拼接截面信息；

步骤103、分析所得到的拼接截面信息，得到客流信息。

优选的，步骤102具体包括：按照时间点和激光扫描截面在三维空间区域的位置点对各激光扫描截面信息进行拼接，得到多个全三维空间区域拼接截面信息。

优选的，步骤103具体包括：

步骤a1、采用求极值算法遍历每个全三维空间区域拼接截面信息，得到各候选行人数据；

步骤a2、分析标记出具有相同特征的候选行人数据并统计人数；

步骤a3、按时间点和位置点分析候选行人数据，得到行人方向和行人速度。

优选的，步骤a2具体包括通过线性逼近分析去除干扰并标记出相同的候选行人数据。

优选的，所述的激光扫描截面信息包括每个扫描平面内扫描点的一维高度数组；所述的拼接截面信息包括由一维高度数组拼接成的二维高度数组。

优选的，所述垂直二维激光的扫描宽度通过预先设定。

优选的，所述垂直二维激光扫描频率至少为50赫兹。

优选的，所述垂直二维激光移动速度包括：为人行走平均速度的十倍。

相应的，本发明还公开了一种激光客流检测装置，包括：水平轨道，激光扫描装置，工控机和服务器；水平轨道固定在三维空间区域的上方，用于滑动固定激光扫描装置；激光扫描装置用于移动垂直二维激光扫描三维空间区域，并将获得的截面信息发送到工控机；工控机用于分析将所获取的各激光扫描截面信息进行拼接和分析得到客流信息，并将客流信息发送到外部数据中心。

优选的，所述的工控机包括：

拼接模块，用于将所获取的各激光扫描截面信息进行拼接，得到三维空间区域的拼接截面信息；

分析模块，用于分析所得到的拼接截面信息，得到客流信息。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明通过采用二维激光水平移动扫描三维空间区域，将扫描的各个截面信息进行拼接，得到三维空间区域信息，然后对三维空间区域信息进行分析处理，得到整个三维区域通道中的人数、行人速度、行人方向。

附图说明

图1是本发明一种激光客流检测方法的流程图；

图2是本发明优选的一种激光客流检测方法的流程图；

图3是本发明的一种激光客流检测装置结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参照图1，示出了本发明一种激光客流检测方法的流程图。

步骤101、在距地面固定高度的水平面内，移动垂直二维激光从三维空间区域一端至另一端来回进行扫描，获得各激光扫描截面信息；

水平面的高度为距离地面两米以上，保证垂直二维激光扫描原点距离地面的垂直高度一般在两米以上，那么移动垂直二维激光时，就能将三维空间区域进行扫描。

一般来说垂直二维激光扫描装置通过逐点扫描发射并接受激光光束，从而获取每一帧激光扫描数据，从而获得一个扫描截面的信息。实际中激光扫描的宽度可以预先设定，在整个三维空间区域来回扫描过程中始终保持设定的扫描宽度。

实际中扫描得到的信息包括激光发射点到被扫描点的距离信息，然后通过转换计算得到扫描点到地面的高度信息，例如：当激光发射点到扫描点的距离为1.6米，激光发射点到地面的垂直距离为2.5米，激光发射点与扫描点直接的连线与垂直方向夹角为60度时，可以通过几何学得到扫描点距离地面的距离为1.7米。这样，对于整个扫描平面内所有的扫描点，都能得到对应位置的高度信息，由此形成一位高度数组这种截面信息。

其中，垂直二维激光扫描频率至少为50赫兹，这样能保证扫描的精度，扫描频率越高，精度相对越好。

其中，垂直二维激光扫描装置的移动速度可以行人速度的10倍左右，能保证扫描的完整性和精确度。

步骤102、将所获取的各激光扫描截面信息进行拼接，得到三维空间区域的拼接截面信息。

此步骤具体包括按照时间点和激光扫描截面在三维空间区域的位置点对各激光扫描截面信息进行拼接，得到多个全三维空间区域拼接截面信息。例如，当垂直二维激光扫描装置沿通道水平移动时，按照通道一端到另一端设置一条位置标尺线，此标尺线与激光扫描截面垂直。此时由于垂直二维激光扫描装置的水平移动，每个激光扫描截面就有时间点和在标尺线上的位置点，按时间点和位置点将步骤101的截面信息进行拼接，得到拼接截面信息。

进一步的，以从通道三维空间区域的一端到另一端为一个拼接单位，将扫描得到的各截面信息拼接成多个全三维空间区域拼接截面信息。比如，当步骤101中垂直二维激光扫描装置沿通方向扫描了100个来回，即垂直二维激光将整个通道扫描了100遍，那么将某一遍的扫描截面进行拼接，得到一个全通道拼接截面信息，最终将得到100个全通道拼接截面信息。

实际中，拼接截面信息包括由上述一维高度数组拼接形成的二维高度数组。

步骤103、分析所得到的拼接截面信息，得到客流信息。

对步骤102得到的三维空间区域的拼接截面信息进行全面的分析，比如遍历截面信息，得出人形和其他物体轮廓，然后去除一些噪声点，从而检测得到人数，同时得到行人整体的移动方向，并根据两次测量的时间差t。可以计算出行人的速度。

优选的步骤103包括：

步骤a1，采用求极值算法遍历每个全三维空间区域拼接截面信息，得到各候选行人数据。

实际中，当由步骤102得到二维高度数组等信息，采用求极值算法遍历这些二维高度数组信息，得到一系列时间点和位置点不同的极值点群，将这些极值点群标记为候选行人数据。一般是以一个全三维空间区域(实际中可以为全通道)拼接截面信息为单位进行遍历分析，分析出每个全三维空间区域的极值点群。

步骤a2，分析标记出相同特征的候选行人数据并统计人数。

将步骤a1得到的极值点群进行分析，对每个全三维区域中拼接信息中具有相同特征的候选行人数据进行标记，将具有相同特征的候选行人数据计算为一个，然后将所有不同特征的候选行人进行统计，得到行人数量。

其中，例如，按时间顺序，在第三、四、五个全三维空间区域拼接截面信息中都出现了b特征的极值点群，将其标记可以为10003，10004，10005，1000代表此极值点编号，3，4，和5代表其所在全三维空间区域拼接截面信息中的编号。其中，特征可以为极值点群按时间和位置的分布情况。

步骤具体通过线性逼近分析去除干扰并标记出相同的候选行人数据。将极值点群进行线性逼近，可以排除一些噪声点，标记出相同特征的候选行人数据，使得到的数据更精确。

步骤a3，按时间点和位置点分析候选行人数据，得到行人方向和行人速度。

将步骤a2确认完毕的所有候选行人数据进行分析，可以得到行人方向和行人速度，也可以得到行人整体移动方向和整体移动速度。其中，根据两次测量的具有相同特征候选行人数据的时间差t，可以计算出行人速度。

比如，设三维空间区域的一端为A端，另一端为B端。上述标记为10003，10004，10005的三个具有相同特征的，分别在三、四、五这个三个三维空间区域拼接截面信息中的候选行人数据。候选行人数据10003靠近A端，二候选行人数据10004靠近B端，因为按时间顺序，说明此行人是从A端向B端方向行走。同时根据候选行人数据10003与候选行人数据10004的时间差t₁，和这两个候选行人数据所在位置点之间的距离s，通过公式v＝s/t₁可以计算出行人的行走速度。

参照图2，示出了本发明优选的一种激光客流检测方法的流程图。

步骤201、在距地面固定高度的水平面内，移动垂直二维激光从三维空间区域一端至另一端来回进行扫描，获得各激光扫描截面信息；

步骤202、按照时间点和激光扫描截面在三维空间区域的位置点对各激光扫描截面信息进行拼接，得到多个全三维空间区域拼接截面信息。

步骤203、采用求极值算法遍历每个全三维空间区域拼接截面信息，得到各候选行人数据。

此步骤如上所述步骤a1。

步骤204、分析标记出具有相同特征的候选行人数据并统计人数。

此步骤如上所述步骤a2。

步骤205、按时间点和位置点分析候选行人数据，得到行人方向和行人速度。

此步骤如上所述步骤a3。

本发明还提供了一种激光客流检测装置，包括：水平轨道301，激光扫描装置302，工控机303和外部数据中心；

水平轨道301固定在三维空间区域的上方，用于滑动固定激光扫描装置302。水平轨道离301地面垂直距离高度一般在两米以上，保证激光扫描装置302的二维激光发射点里地面的垂直距离符合要求，比如激光扫描装置302的二维激光发射点里地面的垂直距离为2米以上。水平轨道301沿着通道方向安装，长度可以自行设置，比如，可以从通道的一段一直到通道的另一端，或者在安装在通道中间的某一段。

激光扫描装置302用于移动垂直二维激光扫描三维空间区域，并将获得的截面信息发送到工控机303。激光扫描302装置沿着固定在水平轨道上面，沿着轨道，在轨道的两端之间来回移动，负责发射二维激光扫描三维空间区域，并通过通信设备将扫描得到的截面信息发送到工控机。

工控机303用于分析将所获取的各激光扫描截面信息进行拼接和分析得到客流信息，并将客流信息发送到外部数据中心304。

其中，所述的工控机303包括：拼接模块，用于将所获取的各激光扫描截面信息进行拼接，得到三维空间区域的拼接截面信息；比如将所获得的扫描截面信息进行拼接，以一个三维空间区域为单位进行拼接，更具体的说，例如，水平轨道两端标记为A端和B端，激光扫描装置从A端扫描到B端，那么将这次从A端到B端的各扫描截面信息全部拼接，得到一个全三维区域的拼接截面信息；然后激光扫描装置从B端移动到A端，那么将这次从B端到A端的各扫描截面信息再全部拼接，得到另一个全三维区域的拼接截面信息。

分析模块，用于分析所得到的拼接截面信息，得到客流信息。通过对获取的拼接截面信息的分析，得到行人数量，行人速度和行人方向，继而还可以得到行人的整体移动方向和平均行走速度。

以上对本发明所提供的一种激光客流检测方法和装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种激光客流检测方法，其特征在于：

步骤101、在距地面固定高度的水平面内，移动垂直二维激光从三维空间区域一端至另一端来回进行扫描，获得各激光扫描截面信息；

步骤102、将所获取的各激光扫描截面信息进行拼接，得到三维空间区域的拼接截面信息；

步骤103、分析所得到的拼接截面信息，得到客流信息。

2.如权利要求1所述的激光客流检测方法，其特征在于：

步骤102具体包括：按照时间点和激光扫描截面在三维空间区域的位置点对各激光扫描截面信息进行拼接，得到多个全三维空间区域拼接截面信息。

3.如权利要求1所述的激光客流检测方法，其特征在于：

步骤103具体包括：

步骤a1、采用求极值算法遍历每个全三维空间区域拼接截面信息，得到各候选行人数据；

步骤a2、分析标记出具有相同特征的候选行人数据并统计人数；

步骤a3、按时间点和位置点分析候选行人数据，得到行人方向和行人速度。

4.如权利要求3所述的激光客流检测方法，其特征在于：

步骤a2具体包括通过线性逼近分析去除干扰并标记出相同的候选行人数据。

5.如权利要求1、2、3其中之一所述的激光客流检测方法，其特征在于：

所述的激光扫描截面信息包括每个扫描平面内扫描点的一维高度数组；所述的拼接截面信息包括由一维高度数组拼接成的二维高度数组。

6.如权利要求1所述的激光客流检测方法，其特征在于：

所述垂直二维激光的扫描宽度通过预先设定。

7.如权利要求1所述的激光客流检测方法，其特征在于：

所述垂直二维激光扫描频率至少为50赫兹。

8.如权利要求1所述的激光客流检测方法，其特征在于：

所述垂直二维激光移动速度包括：为人行走平均速度的十倍。

9.一种激光客流检测装置，其特征在于：

包括：水平轨道，激光扫描装置，工控机和服务器；水平轨道固定在三维空间区域的上方，用于滑动固定激光扫描装置；激光扫描装置用于移动垂直二维激光扫描三维空间区域，并将获得的截面信息发送到工控机；工控机用于分析将所获取的各激光扫描截面信息进行拼接和分析得到客流信息，并将客流信息发送到外部数据中心。

10.如权利要求9所述的激光客流检测装置，其特征在于：

所述的工控机包括：

拼接模块，用于将所获取的各激光扫描截面信息进行拼接，得到三维空间区域的拼接截面信息；

分析模块，用于分析所得到的拼接截面信息，得到客流信息。

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