CN102592343B - 一种基于动态人像视频的通道闸机控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

一种基于动态人像视频的通道闸机控制方法及系统，包括：实时采集通道中行人的动态人像视频信息，提取该通道中行人的人体骨骼关节点的信息，通过预先设定的通行逻辑信息，对所述通道内行人的数量进行计数得到该通道内行人的数量信息，并结合所述人体骨骼关节点的信息中关节点的分布形态得到该通道内行人姿态的信息，根据通道内行人的数量信息和通道内行人姿态的信息，完成对通道闸机的控制。应用本发明，解决了当前闸机行人通行逻辑识别系统采用十几对红外传感器，根据行人在闸机通行过程中触发不同的传感器从而进行控制，导致成本高、算法复杂且准确率低的问题。

Description

一种基于动态人像视频的通道闸机控制方法及系统

技术领域

本发明涉及自动化控制领域，尤其涉及一种基于动态人像视频的通道闸机控制方法及系统。

背景技术

近年来我国城市交通建设紧随经济建设发展的步伐一起快速发展，地铁作为一种现代化的交通工具以其运量大、速度快、无污染、安全方便等优点在人们生活中起到越来越重要作用。计算机技术、自动化技术的发展推动了地铁自动化技术的发展。地铁闸机控制系统中行人通行控制就是地铁自动化系统中的重要环节，它是保证有票行人自由出入、阻止无票行人进出的“监督者”，是人工智能在轨道交通领域的重要应用之一。

闸机根据阻挡方式可分为扇门式和转杆式，因为转杆式可以有效避免多人同时进出的问题，目前大多数地铁站都采用转杆式。但也有不少缺点，一个是对于携带物品的行人出入很不方便，还有就是当地铁发生紧急情况时行人疏散不方便，最后对于城市文明的建设也有不便之处。因此，现在新建地铁系统中更倾向于使用扇门式的闸机。这样，为保证一张票卡只能通过一人，就必须加上一个人体检测环节，以避免出现一卡多人的跟随进入现象，保证闸门启闭的准确控制。但是目前开发的闸机行人通行逻辑识别系统，都使用十几对红外传感器，根据行人在闸机通行过程中触发不同的传感器从而设计出一套通行逻辑，存在着成本高，算法复杂，准确率低的问题，而且对于事后现场场景的分析作用也微乎其微。

因此，当前需要一种基于动态人像视频的通道闸机控制的技术方案来解决上述问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于动态人像视频的通道闸机控制方法及系统，解决了当前闸机行人通行逻辑识别系统采用十几对红外传感器，根据行人在闸机通行过程中触发不同的传感器从而进行控制，导致成本高、算法复杂且准确率低的问题。

为了解决上述问题，本发明提供了一种基于动态人像视频的通道闸机控制方法，包括:

实时采集通道中行人的动态人像视频信息，并根据得到的该动态人像视频信息提取该通道中行人的人体骨骼关节点的信息；

根据得到的所述人体骨骼关节点的信息，通过预先设定的通行逻辑信息，对所述通道内行人的数量进行计数得到该通道内行人的数量信息，并结合所述人体骨骼关节点的信息中关节点的分布形态得到该通道内行人姿态的信息；

根据得到的所述通道内行人的数量信息和所述通道内行人姿态的信息，完成对通道闸机的控制。

进一步地，上述方法还可包括，所述实时采集通道中行人的动态人像视频信息的步骤是通过设置摄像头实现，其中将摄像头设置为在竖直方向上检测43度夹角且在水平方向上检测57度夹角的位置。

进一步地，上述方法还可包括，所述设置的摄像头包括一红外摄像头和主摄像头，其中根据红外摄像头得到的动态人像视频信息提取通道中行人的人体骨骼关节点的信息，且通过红外摄像头和主摄像头进行交叉识别来实时采集通道中行人的动态人像视频信息。

进一步地，上述方法还可包括，所述根据得到的所述通道内行人的数量信息和所述通道内行人姿态的信息，完成对通道闸机的控制的步骤包括：对所述通道内行人提出相应提示，向工作人员报告通道闸机的通行状况，和/或进行实时报警的操作控制。

本发明还提供了一种基于动态人像视频的通道闸机控制系统，包括：

视频信息采集模块，用于实时采集通道中行人的动态人像视频信息；

人体骨骼关节点提取模块，用于根据得到的通道中行人的动态人像视频信息提取该通道中行人的人体骨骼关节点的信息；

行人姿势及数量判决模块，用于根据得到的所述人体骨骼关节点的信息，通过预先设定的通行逻辑信息，对所述通道内行人的数量进行计数得到该通道内行人的数量信息，并结合所述人体骨骼关节点的信息中关节点的分布形态得到该通道内行人姿态的信息；及

通道闸机控制模块，用于根据得到的所述通道内行人的数量信息和所述通道内行人姿态的信息，完成对通道闸机的控制。

进一步地，上述系统还可包括，所述视频信息采集模块包括摄像头，摄像头用于实时采集通道中行人的动态人像视频信息，且该摄像头的位置为设置在竖直方向上检测43度夹角且在水平方向上检测57度夹角的位置。

进一步地，上述系统还可包括，所述摄像头包括一红外摄像头和主摄像头，其中所述人体骨骼关节点提取模块是通过红外摄像头得到的动态人像视频信息来提取通道中行人的人体骨骼关节点的信息；且所述视频信息采集模块是通过红外摄像头和主摄像头进行交叉识别来实时采集通道中行人的动态人像视频信息。

进一步地，上述系统还可包括，所述通道闸机控制模块是通过对所述通道内行人提出相应提示，向工作人员报告通道闸机的通行状况，和/或进行实时报警的操作控制，实现对通道闸机的控制。

与现有技术相比，应用本发明，可以改变现有地铁闸机的长度，由于现有闸机使用的是多达18对对射传感器，这些传感器布局及行人通行步速的限制，使得现有闸机长度不能低于1.98米，而本发明仅由两个摄像头以及一个信号控制逻辑处理单元组成，通过摄像头可以直接监控通道中的行人，实时进行现场场景分析，而且可以极大地缩短闸机长度，目前实际测试可以缩短到1.4米，这极大地节省闸机硬件成本，也使得地铁站厅乘客面积更大、更美观，具有极大的社会价值和经济价值。

附图说明

图1是本发明基于动态人像视频的通道闸机控制方法的流程图；

图2是本发明中摄像头camera判断该行人的身高的示意图；

图3是本发明的提取的人体骨骼关节点位置示意图；

图4是本发明基于动态人像视频的通道闸机控制系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

本发明的控制方法提出一种从动态人像视频中提取人体骨骼关节点，从而准确地识别安全通道中行人的数量、身高及运动状态，并通过控制通道闸机使行人通行。

如图1所示，本发明的基于动态人像视频的通道闸机控制方法，包括：

步骤110、实时采集通道中行人的动态人像视频信息，并根据得到的该动态人像视频信息提取该通道中行人的人体骨骼关节点的信息；

所述实时采集通道中行人的动态人像视频可以是通过设置摄像头camera实现，图2是本发明中摄像头camera判断该行人的身高的示意图，其中可以将摄像头设置为在竖直方向上检测43度夹角且在水平方向上检测57度夹角的位置，通过上述设置摄像头可以通过采集的动态人像视频信息中行人在竖直方向上的夹角来判断该行人的身高。

其中，摄像头可以包括两个摄像头，其中一个为红外摄像头，根据红外摄像头得到的动态人像视频信息提取通道中行人的人体骨骼关节点的信息，还可以用来感之动作；另一个为主摄像头，红外摄像头和主摄像头可以进行交叉的识别。

通过双摄像头的交叉来识别行人空间位置，从而判断出人体身高，比如：对于低于1.2米的儿童实行免票优惠。

图3是本发明提取的人体骨骼关节点位置示意图，其中包括torso center躯干中心、head头、neck脖子、left左胳膊和right右胳膊中(shoulder肩、肘elbow、手hand)、left左腿和right右腿中(hip髋部、knee膝盖、foot脚)，图中以右胳膊和右腿为例示意提取的关节点，x、y、z代表空间坐标轴。

步骤120、根据得到的所述人体骨骼关节点的信息，通过预先设定的通行逻辑信息，对所述通道内行人的数量进行计数得到该通道内行人的数量信息，并结合所述人体骨骼关节点的信息中关节点的分布形态得到该通道内行人姿态的信息；

根据得到的所述人体骨骼关节点的信息中人体骨骼关节点的分布形态情况可以很好的判断行人的数量、身高及运动状态和尾随。

步骤130、根据得到的所述通道内行人的数量信息和所述通道内行人姿态的信息，完成对通道闸机的控制。

其中，根据得到的所述通道内行人的数量信息和所述通道内行人姿态的信息，完成对通道闸机的控制的步骤包括：可以对所述通道内行人提出相应提示，向工作人员报告通道闸机的通行状况，和/或进行实时报警等操作控制。

本发明可以很好地运用在地铁闸机上，火车站、飞机场安检通道上、楼宇安检通道上，既大大提高了效率还节约了成本，具有极大的市场前景。

如图4所示，本发明的基于模式识别的控制系统，包括：视频信息采集模块、人体骨骼关节点提取模块、行人姿势及数量判决模块和通道闸机控制模块，其中，

视频信息采集模块，用于实时采集通道中行人的动态人像视频信息；

人体骨骼关节点提取模块，用于根据得到的通道中行人的动态人像视频信息提取该通道中行人的人体骨骼关节点的信息；

行人姿势及数量判决模块，用于根据得到的所述人体骨骼关节点的信息，通过预先设定的通行逻辑信息，对所述通道内行人的数量进行计数得到该通道内行人的数量信息，并结合所述人体骨骼关节点的信息中关节点的分布形态得到该通道内行人姿态的信息；

通道闸机控制模块，用于根据得到的所述通道内行人的数量信息和所述通道内行人姿态的信息，完成对通道闸机的控制。

所述视频信息采集模块包括摄像头，摄像头用于实时采集通道中行人的动态人像视频信息，且该摄像头的位置为设置在竖直方向上检测43度夹角且在水平方向上检测57度夹角的位置。

所述摄像头包括一红外摄像头和主摄像头，其中所述人体骨骼关节点提取模块是通过红外摄像头得到的动态人像视频信息来提取通道中行人的人体骨骼关节点的信息；且所述视频信息采集模块是通过红外摄像头和主摄像头进行交叉识别来实时采集通道中行人的动态人像视频信息。

所述通道闸机控制模块是通过对所述通道内行人提出相应提示，向工作人员报告通道闸机的通行状况，和/或进行实时报警的操作控制，实现对通道闸机的控制。

下面通过具体实例对本发明作进一步说明。

对于上述的提取动态人像视频中的人体骨骼关节点的行人通道逻辑控制方法，本发明所采用的综合分析和决策过程如下步骤所示：

步骤(1)，初始化控制系统，允许一个方向放行；

步骤(2)，开启监控摄像头，等待行人通过通道并实时监控进入监控范围的行人；

步骤(3)，行人有效刷卡并通过通道闸机，闸机得到有效刷卡信号时，打开扇门并递增允许通过的行人计数器数值；

步骤(4)，闸机使用基于视频的人体骨骼关节点提取的行人通道逻辑算法系统实时检查行人数量，当行人通过通道时，递减允许通过的行人计数器数值；

步骤(5)，如果允许通过的行人计数器数值为0或者等待时间超过规定上限值，则关闭扇门，不允许行人通过；

步骤(6)，继续步骤(2)。

上述6个步骤中需要预先指定的内容如下：

1、允许通过行人计数器初始值根据实际有效刷卡的行人数量进行设置，监控摄像头在当前通道所能检测行人数量的最大值进行综合分析得到。

2、基于人体骨骼关节点提取方法采用红外摄像头，可以用来感之动作。加上主摄像头，可以进行交叉的识别。并通过从动态人像视频中提取人体骨骼关节点的关键算法就可以识别通道中行人的数量、身高及运动状态；

3、通过双摄像头的交叉来识别行人空间位置，从而判断出人体身高，比如：对于低于1.2米的儿童实行免票优惠；

4、闸机刷卡等待时间限值需要根据地铁行人实际情况来得到，通常设为15秒，可以更改。

本发明与现有红外传感器通行逻辑算法技术相比，具有以下明显的优势和有益的效果：

监控的信息量更多，行人的数量、身高、运动形态都能准确判断；

准确率高，由于行人的监控信息多，从而准确率更高，特别是行人尾随现象和行人身高判断；

系统硬件组成更简单，现有红外传感器通行逻辑算法一个通道闸机中往往需要多达18对以上的对射式传感器、至少4个漫反射传感器以及一个传感器信号控制逻辑处理单元组成，本发明仅由两个摄像头以及一个信号控制逻辑处理单元组成；

处理速度更快，由于人体骨骼关节点提取算法成熟、可靠、准确，因而使用其来判断行人数量、身高其速度更快；

更便于管理，本发明直接监控通道中的行人，其图像更直观，因而，便于实现地铁监控需要；

系统升级容易，在现有闸机系统硬件的基础上，可以通过一个接口顺利实现升级；

适用场所多，比如：可以使用本系统来计数火车站安全通道的乘客数量、楼宇安全通道的乘客数量等等；

本发明可以改变现有地铁闸机的长度，由于现有闸机使用的是多达18对对射传感器，这些传感器布局及行人通行步速的限制，使得现有闸机长度不能低于1.98米，而本发明可以极大地缩短闸机长度，目前实验可以缩短到1.4米，这极大地节省闸机硬件成本，也使得地铁站厅乘客面积更大、更美观，具有极大的社会价值和经济价值。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种基于动态人像视频的通道闸机控制方法，其特征在于，包括:

实时采集通道中行人的动态人像视频信息，并根据得到的该动态人像视频信息提取该通道中行人的人体骨骼关节点的信息；

根据得到的所述人体骨骼关节点的信息，通过预先设定的通行逻辑信息，对所述通道内行人的数量进行计数得到该通道内行人的数量信息，并结合所述人体骨骼关节点的信息中关节点的分布形态得到该通道内行人姿态的信息；

根据得到的所述通道内行人的数量信息和所述通道内行人姿态的信息，完成对通道闸机的控制。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述实时采集通道中行人的动态人像视频信息的步骤是通过设置摄像头实现，其中将摄像头设置为在竖直方向上检测43度夹角且在水平方向上检测57度夹角的位置。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，

还包括：所述设置的摄像头包括一红外摄像头和主摄像头，其中根据红外摄像头得到的动态人像视频信息提取通道中行人的人体骨骼关节点的信息，且通过红外摄像头和主摄像头进行交叉识别来实时采集通道中行人的动态人像视频信息。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述根据得到的所述通道内行人的数量信息和所述通道内行人姿态的信息，完成对通道闸机的控制的步骤包括：对所述通道内行人提出相应提示，向工作人员报告通道闸机的通行状况，和/或进行实时报警的操作控制。

5.一种基于动态人像视频的通道闸机控制系统，其特征在于，包括：

视频信息采集模块，用于实时采集通道中行人的动态人像视频信息；

人体骨骼关节点提取模块，用于根据得到的通道中行人的动态人像视频信息提取该通道中行人的人体骨骼关节点的信息；

行人姿势及数量判决模块，用于根据得到的所述人体骨骼关节点的信息，通过预先设定的通行逻辑信息，对所述通道内行人的数量进行计数得到该通道内行人的数量信息，并结合所述人体骨骼关节点的信息中关节点的分布形态得到该通道内行人姿态的信息；及

通道闸机控制模块，用于根据得到的所述通道内行人的数量信息和所述通道内行人姿态的信息，完成对通道闸机的控制。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，

所述视频信息采集模块包括摄像头，摄像头用于实时采集通道中行人的动态人像视频信息，且该摄像头的位置为设置在竖直方向上检测43度夹角且在水平方向上检测57度夹角的位置。

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，

所述摄像头包括一红外摄像头和主摄像头，其中所述人体骨骼关节点提取模块是通过红外摄像头得到的动态人像视频信息来提取通道中行人的人体骨骼关节点的信息；且所述视频信息采集模块是通过红外摄像头和主摄像头进行交叉识别来实时采集通道中行人的动态人像视频信息。

8.如权利要求5所述的系统，其特征在于，

所述通道闸机控制模块是通过对所述通道内行人提出相应提示，向工作人员报告通道闸机的通行状况，和/或进行实时报警的操作控制，实现对通道闸机的控制。