CN102324024A - 一种基于目标跟踪技术的机场乘客识别定位方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于目标跟踪技术的机场乘客识别定位方法及系统，目的在于解决现有技术所存在的室内定位系统误差大、使用不方便、某些情况下人脸或体征图像识别失效等技术问题，提供一种基于目标跟踪技术的机场乘客识别定位方法及系统，它采用跟踪技术并辅之以乘客头肩轮廓特征、身高等特征识别定位，定位准确，使用方便。它可广泛用于机场、车站等场合的寻人及定位。

Description

一种基于目标跟踪技术的机场乘客识别定位方法及系统

技术领域

本发明涉及一种定位技术，尤其涉及一种基于目标跟踪技术的机场乘客识别定位方法和系统。

背景技术

机场登机时间到了以后仍有个别乘客一直未登机，造成航班延误，并影响后续航班，事实上影响和损失都很大。目前的措施是靠广播催促旅客登机。但这不是一个主动的方法，如果旅客睡着了，甚至离开候机楼，广播也将无济于事。特别是如果有人恶意带入或托运危险品随后离开机场的话，机场无法找到他。因此，及时掌握登机乘客的准确位置和动向是很有必要的。GPS定位系统被广泛使用，但是在室内环境下由于信号受到遮挡而无法正常使用。在现有技术中有关室内定位的技术方案比较多，但大多设备复杂、定位误差大。比如公开日为2009年12月02日、公开号为CN101592727A的专利文献公开了这样的技术方案：一种自治超声波室内定位系统，包括定位信标发射装置和定位信标接收装置，其中，定位信标发射装置被配置为在发射包括同步信息的信号之后按预定顺序以预定时间间隔地轮发多个超声波信号；并且定位信标接收装置被配置为在检测到同步信息之后执行与定位信标发射装置的同步，基于所获得的同步定时来确定接收到的各个超声波信号的发射顺序，根据该发射顺序来推断所接收的各个超声波信号的发射定时，使用所接收的各个超声波信号的发射定时和接收定时来计算与各个所接收超声波信号相对应的到达时间信息，并基于发射装置中的各个超声波发射器的位置和所计算得到的到达时间信息序列来确定定位信标接收装置的位置。该方案的不足之处是由于超声波测距方向性很强，而且传输衰减很快，因此，被定位物体上的超声波装置要时刻保持方向性及有效距离，否则接收装置收不到超声信号，使用起来并不方便，同时测距准确性受多径效应和非视距传播的影响很大，更重要的是该技术方案对于离开定位区间的被定为对象无法给出正确判断。

此外，利用视频采用人脸或体征识别的方法，其缺点是视频监控系统不一定能看到所有旅客的脸部或身体，如有些旅客在看书，上厕所，睡觉等。特别是如果系统找不到旅客，也不知道旅客大致会在什么位置。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的室内定位系统误差大、使用不方便、某些情况下人脸或体征图像识别失效等技术问题，提供一种基于目标跟踪技术的机场乘客识别定位方法及系统，它采用跟踪技术并辅之以乘客头肩轮廓特征、身高等特征识别定位，定位准确，使用方便。

本发明针对现有技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的，一种基于目标跟踪技术的机场乘客识别定位方法，用于获取机场内未及时登机乘客的确切位置，包括下述步骤：

1)采集乘客头肩轮廓特征、身高、着装颜色、面部特征、头型特征视频信息；

2)对视频特征信息捆绑身份证号码、航班号、登机口信息；

3)启动监控服务器的视频跟踪模块，视频跟踪模块依据视频特征信息对乘客位置进行跟踪；

4)以摄像机编号作为区域编号，存储匹配计算后的乘客所在位置图像帧并加注区域编号；

5)在旅客进入厕所期间，视频跟踪模块进入等待状态，乘客出现后继续位置跟踪；在等待状态，视频跟踪模块不断分析比对每个出来人员，判断所跟踪乘客是否化妆、或长时间没有出现并进行记录；

6)对于跟踪丢了的乘客，在监控服务器上建立跟丢乘客名单记录所属区域，根据跟丢乘客名单及时恢复跟踪；

7)乘客进入登机口后，视频跟踪模块结束跟踪。

该方案采用目标跟踪技术和视频监控的人员识别技术来确定机场乘客的准确位置。首先，在乘客办理登记牌时，同时采集头肩轮廓特征、身高、着装颜色、面部特征、头型等视频特征信息，并将该乘客的身份证号等信息标注在视频特征信息上，之后立刻启动跟踪程序，对该乘客的活动位置进行跟踪记录，并将该乘客所在的当前帧图像进行定时存储，以便对该乘客位置进行检索查询。由于人脸或体征识别方法的缺点是视频监控系统不一定能看到所有旅客的脸部或身体，如有些旅客在看书、睡觉等姿态，使用人脸或体征识别是很困难的。本方案利用头肩轮廓形状的稳健性，使用头肩轮廓特征在视频监控系统中是很容易捕捉到的，容易进行乘客个体识别，再辅助以身高特征使识别更加准确，辅助以着装颜色、面部特征、头型特征进行是否化妆识别。乘客所在位置使用区域编号加当前图像帧方式进行准确定位。

在乘客进入厕所后，视频跟踪模块会进入等待状态，即不会切换到其他监控区域去寻找该乘客，该乘客出来后继续跟踪。在等待状态，视频跟踪模块对每个出来人员依据头肩轮廓特征进行比对，并启动面部特征检测、头型检测着装颜色检测，以及是否长时间没有出现，对于这些变化进行记录。本方案主要是以头肩轮廓特征附加身高特征进行识别，其他特征是辅助特征，对象与模板之间的测量匹配设定一个阈值，两者之差在这个阈值之内，就认为是匹配的，在辅助特征不匹配时认为是乘客进行了化妆，并对不匹配项记录。

对于跟踪丢了的乘客，在监控服务器上建立跟丢乘客名单记录所属区域，根据跟丢乘客名单及时恢复跟踪。根据记录可以方便地查到跟丢乘客的丢失区域。

在乘客进入登机口后，结束位置跟踪。

进一步，视频跟踪模块同时跟踪多人。视频跟踪模块安装在监控服务器上，由于在室内乘客移动速度较慢，匹配计算量不大，一台监控服务器可以同时跟踪多人，根据需要可以使用多台监控服务器。

一种基于目标跟踪技术的机场乘客识别定位系统，包括视频监控系统，还包括乘客视频特征信息采集装置，乘客身份信息录入装置，监控服务器，视频跟踪模块，乘客视频特征信息采集装置和乘客身份信息录入装置连接监控服务器，监控服务器连接视频监控系统，视频跟踪模块设置于监控服务器中，视频监控系统用于获取乘客的图像帧，视频跟踪模块用于对获取的乘客图像帧与乘客视频特征信息进行匹配并跟踪。方案中设置乘客视频特征信息采集装置，采集乘客的头肩轮廓特征、身高信息、着装颜色、面部特征、头型特征信息，乘客身份信息录入装置读取乘客身份证号码及相应的航班号、登机口信息，将这两部分信息绑定在一起，使图像信息与身份信息对应，监控服务器利用机场视频监控系统，来获取乘客所在帧图像，并依据特征信息进行匹配、跟踪。在监控服务器上可以检索每个乘客的匹配后当前帧图像，从匹配后的当前帧图像上获知乘客的准确位置和记录的如头型变化等辅助信息，对于跟踪丢了的乘客建立该类乘客名单并记录跟丢时的区域名称，视频跟踪模块定时对跟踪丢了的乘客进行查找，查找到后恢复跟踪。

作为优选，乘客视频特征信息采集装置包括采集摄像机、身高测量门框，采集摄像机连接监控服务器，身高测量门框安装在登机牌办理服务台。乘客在办理登记牌时站在身高测量门框内，从而在图像中测量出乘客身高。门框的实际高度尺寸值经过测量获取，之后通过计算门框的像素高度值、乘客的像素高度值，经过简单比例关系计算出乘客的高度尺寸值：乘客身高＝(乘客像素高/门框像素高)×门框尺寸高。

作为优选，身高测量门框还包括机场内各种门框。在机场内的所有门框形结构都用来测量乘客高度，当乘客的影像出现在门框形结构内时即可计算出该乘客高度。为防止摄像机本身畸变引起的图像失真，保证身高测量准确，视频监控系统内的每个摄像机都要进行标定。

作为优选，视频监控系统是数字视频监控系统。数字化的视频图像具有便于压缩、分析、存储和显示，以及便于建立索引等诸多优点。

作为优选，监控服务器的数量多于1台，每台监控服务器分别连接视频监控系统。根据乘客人数，在一台监控服务器不能满足要求时，可以增加监控服务器的数量。

作为优选，监控服务器设置有存储器，存储器存储乘客所在当前帧图像。在监控服务器上安装有大容量硬盘存储器，循环存储匹配后的乘客所在图像帧，在循环存储过程中，后面的图像帧覆盖同一乘客的最前面的图像帧。

本发明带来的有益效果是，通过乘客所在图像帧能够准确获知乘客所在位置；利用机场现有监控系统，降低了建设成本和周期；克服了单纯以识别为技术手段的找人系统如果找不到，它也不知道该旅客在什么区域的问题；以头肩轮廓、身高为主要特征进行跟踪，对着装颜色变化、面部特征变化、头型变化能够及时发现。

附图说明

图1是本发明的一种过程处理流程图；

图2是本发明的一种系统结构框图；

图3是本发明的视频跟踪模块基本结构框图。

图中：1是视频监控系统，2是乘客特征采集装置，2-1是采集摄像机，2-2是身高测量门框，3是监控服务器1，4是监控服务器N，5是乘客身份信息录入装置，200是视频跟踪模块，201是帧图像读入模块，202是帧管理模块，203是头型特征识别模块，204是头肩轮廓特征识别模块，205是身高识别，206是着装颜色识别模块，207是面部特征识别模块，208是跟踪处理模块。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的方案作进一步具体说明。

实施例1：如图1所示，本发明是一种基于目标跟踪技术的机场乘客识别定位方法，用于获取机场内未及时登机乘客的确切位置，包括下述基本步骤：采集乘客头肩轮廓特征、着装颜色、身高、面部特征、头型视频特征信息；对视频特征信息捆绑身份证号码、航班号、登机口信息；启动监控服务器的视频跟踪模块，视频跟踪模块依据视频特征信息对乘客位置进行跟踪；以摄像机编号作为区域编号，存储匹配计算后的乘客所在位置图像帧并加注区域编号；在旅客进入厕所期间，视频跟踪模块进入等待状态，乘客出现后继续位置跟踪；在所述等待状态，视频跟踪模块不断分析比对每个出来人员，判断所跟踪乘客是否化妆、或长时间没有出现并进行记录；对于跟踪丢了的乘客，在监控服务器上建立跟丢乘客名单记录所属区域，根据跟丢乘客名单及时恢复跟踪；乘客进入登机口后，视频跟踪模块结束跟踪。在图1中，步骤100采集乘客的头肩轮廓、身高、着装颜色、面部特征、头型特征信息，并将这些信息存储在监控服务器中；步骤101对存储的特征信息绑定乘客身份信息；步骤102将特征信息作为比对模板启动视频跟踪模块；步骤103将从视频监控系统读取的乘客所在图像帧进行匹配计算，匹配后的图像帧加注区域编号，该图像帧存储在监控服务器上作为乘客位置信息；步骤104乘客在非厕所区域被跟丢，则记录该区域编号并将被跟丢的乘客名称记录在名单中，在规定延时后恢复对名单中的被跟丢乘客跟踪，乘客在厕所区域从图像上消失，则视频跟踪模块进入等待状态；步骤105在等待状态中，视频跟踪模块对每个从厕所出来的人员进行匹配计算，该乘客出来后恢复跟踪；步骤106依据特征信息模板判断乘客是否化妆，如果化妆则进行记录；步骤107更新特征信息模块；步骤108乘客进入登机口后结束跟踪。

实施例2：如图2、图3所示，本发明是一种基于目标跟踪技术的机场乘客识别定位系统，包括视频监控系统1，乘客视频特征信息采集装置2，乘客视频特征信息采集装置2包括采集摄像机2-1，身高测量门框2-2，乘客身份信息录入装置5，第一个监控服务器3，若干个监控服务器中的第N个4，在每台监控服务器上安装有大容量硬盘存储器，用于存储乘客所在图像帧，视频跟踪模块200，乘客视频特征信息采集装置2和乘客身份信息录入装置5连接第一个监控服务器至第N个监控服务器(N≥1)，第一个监控服务器至第N个监控服务器连接视频监控系统1控制器，视频跟踪模块200安装在每个监控服务器中，视频监控系统1用于获取乘客的图像帧，视频跟踪模块200用于对获取的乘客图像帧与乘客视频特征信息进行匹配计算并对乘客位置进行跟踪。

采集摄像机2-1用于采集乘客头肩轮廓等图像信息，身高测量门框2-2用于测量乘客在图像中的身高，乘客在办理登记牌时位于该门框中。

如图3所示，视频跟踪模块包括基本模块：帧图像读入模块201、帧管理模块202、头型特征识别模块203、头肩轮廓特征识别模块204、身高识别模块205、着装颜色识别模块206、面部特征识别模块207、跟踪处理模块208。其中：帧图像读入模块201能够从视频监控系统1的控制器上分别读取每个摄像机的帧图像，并存储在指定空间；帧管理模块202负责对匹配前和匹配后的帧图像存储、检索管理并报告乘客位置信息、记录跟丢乘客名单跟丢区域等；头肩轮廓特征模块204根据所建立的头肩数学模型通过BP神经网络完成乘客识别；头型特征识别模块203负责对头型是否发生变化如佩戴假发等进行识别；身高识别模块205进行图像帧中乘客身高测量，用于辅助头肩轮廓特征识别，即在头肩轮廓特征匹配的情况下，再辅助身高特征再次确认，进一步提高乘客识别准确率，在头肩轮廓特征匹配而身高不匹配的情况下，将图像帧加注规定标记并存储以便人工确认；着装颜色识别模块206从帧图像中提取衣服颜色并与匹配模板比对，与模板不相同时将差别标准在图像帧上；面部特征识别模块207完成对面部是否发生变化进行识别，如是否带眼镜等，并将变化信息标注在图像帧上；跟踪处理模块208根据基于特征的跟踪算法进行跟踪处理。

所以本发明具有通过乘客所在图像帧能够准确获知乘客所在位置；利用机场现有监控系统，降低了建设成本和周期；克服了单纯以识别为技术手段的寻人系统如果找不到，它也不知道该旅客在什么区域的问题；以头肩轮廓、身高为主要特征对乘客位置进行跟踪，对着装颜色变化、面部特征变化、头型变化能够及时发现等特征。

Claims (8)

1.一种基于目标跟踪技术的机场乘客识别定位方法，用于获取机场内未及时登机乘客的确切位置，其特征在于，包括下述步骤：

1)采集乘客头肩轮廓特征、身高、着装颜色、面部特征、头型特征视频信息；

2)对所述视频特征信息捆绑身份证号码、航班号、登机口信息；

3)启动监控服务器的视频跟踪模块，所述视频跟踪模块依据视频特征信息对乘客位置进行跟踪；

4)以摄像机编号作为区域编号，存储匹配计算后的乘客所在位置图像帧并加注区域编号；

5)在旅客进入厕所期间，视频跟踪模块进入等待状态，乘客出现后继续位置跟踪；在所述等待状态，视频跟踪模块不断分析比对每个出来人员，判断所跟踪乘客是否化妆、或长时间没有出现并进行记录；

6)对于跟踪丢了的乘客，在监控服务器上建立跟丢乘客名单记录所属区域，根据所述跟丢乘客名单及时恢复跟踪；

7)乘客进入登机口后，视频跟踪模块结束跟踪。

2.根据权利要求1所述一种基于目标跟踪技术的机场乘客识别定位方法，其特征在于：所述视频跟踪模块同时跟踪多人。

3.一种基于目标跟踪技术的机场乘客识别定位系统，包括视频监控系统，其特征在于：还包括乘客视频特征信息采集装置，乘客身份信息录入装置，监控服务器，视频跟踪模块，所述乘客视频特征信息采集装置和乘客身份信息录入装置连接监控服务器，监控服务器连接视频监控系统，视频跟踪模块设置于监控服务器中，视频监控系统用于获取乘客的图像帧，视频跟踪模块用于对获取的乘客图像帧与乘客视频特征信息进行匹配并跟踪。

4.根据权利要求3所述一种基于目标跟踪技术的机场乘客识别定位系统，其特征在于：所述乘客视频特征信息采集装置包括采集摄像机、身高测量门框，所述采集摄像机连接监控服务器，身高测量门框安装在登机牌办理服务台。

5.根据权利要求4所述一种基于目标跟踪技术的机场乘客识别定位系统，其特征在于：所述身高测量门框还包括机场内各种门框。

6.根据权利要求3所述一种基于目标跟踪技术的机场乘客识别定位系统，其特征在于：所述视频监控系统是数字视频监控系统。

7.根据权利要求3所述一种基于目标跟踪技术的机场乘客识别定位系统，其特征在于：所述监控服务器的数量多于1台，每台监控服务器分别连接视频监控系统。

8.根据权利要求7所述一种基于目标跟踪技术的机场乘客识别定位系统，其特征在于：所述监控服务器设置有存储器，所述存储器存储乘客所在当前帧图像。

Images