CN102855475B - 一种校车监控方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种校车监控方法，包括：获取校车内部乘客上车和/或下车的视频监控图像；提取待识别的各个人体目标；分别将所述各个人体目标分割为若干个跟踪子区域；获取运动轨迹；对上车和/或下车的乘客人数进行识别。此外，还公开了一种校车监控系统。本发明将视频监控图像中的各个人体目标分割为若干个跟踪子区域，并对各个跟踪子区域进行连续跟踪，获取运动轨迹用于对上车和/或下车的乘客人数进行识别，实现了精确监控，避免了目前普遍存在的人数监控结果过多或者过少的问题。能让监控人员及时准确地掌握和监控校车内学生的人员信息，确保了学生上车、下车以及校车在行驶途中的安全。
Description
技术领域
本发明涉及校车技术领域，尤其涉及一种校车监控方法和一种校车监控系统。
背景技术
近年来，校车安全问题越发凸显，校车发生重特大事故频频出现。因此，如何彻底消除校车的安全隐患，尽快社会对校车安全的需求成为一个迫切需要解决的问题。解决校车安全问题不得不采取行之有效的措施，对校车进行监控。校车监控工作不仅是对校车进行简单的车辆定位，更主要是要对校车运行以及校车内学生的安全进行实时监控。确保学生上车、下车以及校车在行驶途中的安全，同时必须要让监控人员能够及时准确地掌握和监控校车运行信息。但现有的校车监控手段还非常缺乏，这给校车监控部门的工作带来了极大的不便。突出表现在不能对上车和/或下车的人数实施精确监控。不同于公交车、车站、展馆和商场等人流较多场合的人数监控，校车上、下车人数监控与校车和学生的安全有着密切联系，因此迫切需要一种精确度高并切实可行的监控方法。
发明内容
基于此，本发明提供了一种校车监控方法。
一种校车监控方法，包括以下步骤：
获取校车内部乘客上车和/或下车的视频监控图像；
提取所述视频监控图像中待识别的各个人体目标；
以头部、脸部、肩部和胸部作为分隔对象，分别将所述各个人体目标分割为若干个跟踪子区域；
对分割的所述跟踪子区域进行连续跟踪，获取待识别的各个人体目标及其所分割的各个跟踪子区域的运动轨迹；
根据获取的所述运动轨迹和预设的人体运动轨迹识别范围，对上车和/或下车的乘客人数进行识别。
与一般技术相比，本发明校车监控方法利用采集获得的视频监控图像，对视频图像中的上车和/或下车的乘客进行检测和跟踪，实现了对校车内人数变化的实时监控。本发明将视频监控图像中的各个人体目标分割为若干个跟踪子区域，并对各个跟踪子区域进行连续跟踪，获取运动轨迹用于对上车和/或下车的乘客人数进行识别，实现了精确监控，避免了目前普遍存在的人数监控结果过多或者过少的问题。能让监控人员及时准确地掌握和监控校车内学生的人员信息，确保了学生上车、下车以及校车在行驶途中的安全。
一种校车监控系统，包括图像获取模块、人体目标提取模块、跟踪子区域分割模块、运动轨迹跟踪模块和识别模块；
所述图像获取模块，用于获取校车内部乘客上车和/或下车的视频监控图像；
所述人体目标提取模块，用于提取所述视频监控图像中待识别的各个人体目标；
所述跟踪子区域分割模块，用于以头部、脸部、肩部和胸部作为分隔对象，分别将所述各个人体目标分割为若干个跟踪子区域；
所述运动轨迹跟踪模块，用于对分割的所述跟踪子区域进行连续跟踪，获取待识别的各个人体目标及其所分割的各个跟踪子区域的运动轨迹；
所述识别模块，用于根据获取的所述运动轨迹和预设的人体运动轨迹识别范围，对上车和/或下车的乘客人数进行识别。
与一般技术相比，本发明校车监控系统利用采集获得的视频监控图像，对视频图像中的上车和/或下车的乘客进行检测和跟踪，实现了对校车内人数变化的实时监控。本发明将视频监控图像中的各个人体目标分割为若干个跟踪子区域，并对各个跟踪子区域进行连续跟踪，获取运动轨迹用于对上车和/或下车的乘客人数进行识别，实现了精确监控，避免了目前普遍存在的人数监控结果过多或者过少的问题。能让监控人员及时准确地掌握和监控校车内学生的人员信息，确保了学生上车、下车以及校车在行驶途中的安全。
附图说明
图1是本发明校车监控方法的流程示意图；
图2是本发明校车监控系统的结构示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及取得的效果，下面结合附图及较佳实施例，对本发明的技术方案，进行清楚和完整的描述。
请参阅图1，为本发明校车监控方法的流程示意图。本发明校车监控方法，包括以下步骤：
S101获取校车内部乘客上车和/或下车的视频监控图像；
作为其中一个实施例，分别在车内前部的正对车门处和车内中部安装两个摄像头；
通过安装的所述摄像头获取校车内部乘客上车和/或下车的视频监控图像。
车内安装二个摄像头，一个位于车前部的正对车门处，用于监测统计上下车人数；另一个安装于车中部，用于监测车内学生。
可将所述视频监控得到的视频图像发送至监控中心。
车内的视频可通过3G网络传输到监控中心，可以实时传输，也可以有选择的传输，以便降低3G的使用费。可选择在学生上车后车辆启动前(视频记录开车时车内情况，防超载)和学生下车后关门时(视频记录下车后车内情况，防遗留学生)将这两个关键时间的图像发送至监控中心，其余时间不向监控中心实时传输图像，但将实时图像存储在车载录像设备中备查。同时司机和监控中心都可手动开启图像实时传输功能，满足各种监控需要。
S102提取所述视频监控图像中待识别的各个人体目标；
根据获取的视频监控图像，从单幅图像或图像序列中将人体目标和背景分割开来，实现对待识别的各个人体目标的提取。
采用智能视频分析算法，通过视频画面分析检测人体头部和肩部的形状，并在设定区域内分析进和出的不同个体数量，实现对人体目标的识别和提取。
S103分别将所述各个人体目标分割为若干个跟踪子区域；
可依据图像灰度、颜色或几何性质将图像分成若干个区域，提取其中部分区域，将目标从场景中准确划分出来，为后续步骤提供目标信息。
例如，可依据人体大小的先验知识，以头部、脸部、肩部和胸部等作为分隔对象，将提取出的人体目标图像分割为若干个跟踪子区域，以实现对这些跟踪子区域的精确跟踪。分割之后的跟踪更有针对性，也更精细，有利于提高后续的识别精确度。
S104对分割的所述跟踪子区域进行连续跟踪，获取待识别的各个人体目标及其所分割的各个跟踪子区域的运动轨迹；
对目标在图像中的位置进行连续按时间采样的离散测量，也即图像帧的形式，通过对目标运动行为的估计，预测目标在下一帧中的物理特征，并根据这些特征对图像序列中的目标进行关联、匹配，从而得到各个运动目标完整的运动轨迹。
通过从固定摄像头提供的视频画面里提取出运动区域，根据这些运动区域进行识别、分析、统计，当运动区域和人的大小相似时，就可以认为有一个人通过。视频流是实时连续的，运动区域的检测和分割需要在每一帧内不停地计算。按需要对每一帧间的运动区域进行跟踪，把不同时间的运动区域连接起来，从而进行正确的人数监控。当多个人距离较近时，采用人体大小的先验知识，把一个运动区域分割为多个单人区域，从而实现视频人数监控。
S105根据获取的所述运动轨迹和预设的人体运动轨迹识别范围，对上车和/或下车的乘客人数进行识别。
考虑二个方向的行人数量，在跟踪目标时将目标划分多个子区域，在跟踪过程中记录子区域信息，并随跟踪不断刷新信息。子区域在图像中的形状信息会随时间而变化，同时又由于人与人之间的体型差异和运动的不规则，子区域中心点的轨迹会出现不规则运动；跟踪结束后，查询个子区域的位置信息；判断是进还是出。这样有效避免了漏数或多数的现象发生，漏数是指行人通过而系统没有识别，或者在多人合并的情况下少识别了人数。多数指把不是行人的物体当作行人识别，或者在多人合并的情况下多识别了人数。
作为其中一个实施例，根据获取的所述运动轨迹，如果人体目标的运动方向是由车门处向车内运动，则将其识别为上车；
如果人体目标的运动方向是由车内向车门处运动，则将其识别为下车。
作为其中一个实施例，在对上车和/或下车的乘客人数进行识别之后，将识别结果发送至监控中心。
优选地，可通过3G无线网络将根据所述识别得出的校车内人数发送至监控中心。如果识别得出的校车内人数发生变化，则将变化后的校车内人数发送至监控中心。
学生上车时显示识别到的人数、关车门后通信单元将车内的总人数发送到监控中心。在行车途中学生人数发生变化时将变化后的人数及时间、地点等信息发送到监控中心。当校车到达目的地后将车内人数及时间、地点等信息发送到监控中心，此时必须判断下车人数与上车人数是否一致，若不一致发出报警，以防车上有人没下车。
作为其中一个实施例，在对上车和/或下车的乘客人数进行识别之后，采用GPS(Global Positioning System，全球定位系统)定位技术对校车的运行线路进行监控；如果监控到的校车运行线路与预设的运行线路不一致，则向监控中心发送报警信号。
利用GPS定位功能实现校车预设运行线路的监控，预设线路经度、纬度信息的范围并记录，在校车运行时通过GPS实时采集经度、纬度信息并随时与预设信息对比是否在预设范围之内，若超出范围则说明校车不在预定的运行线路之内，发出报警，提醒驾驶员按预设线路行驶。
与一般技术相比，本发明校车监控方法利用采集获得的视频监控图像，对视频图像中的上车和/或下车的乘客进行检测和跟踪，实现了对校车内人数变化的实时监控。本发明将视频监控图像中的各个人体目标分割为若干个跟踪子区域，并对各个跟踪子区域进行连续跟踪，获取运动轨迹用于对上车和/或下车的乘客人数进行识别，实现了精确监控，避免了目前普遍存在的人数监控结果过多或者过少的问题。能让监控人员及时准确地掌握和监控校车内学生的人员信息，确保了学生上车、下车以及校车在行驶途中的安全。
本发明是一种校车视频人数统计及跟踪的方法，该方法可集视频人数统计与跟踪监控于一体，融合了视频处理、图像处理、模式识别等多种技术，利用原有的监控摄像头及图像采集获得的视频数据，对视频图像中静止或行走的不同姿态的学生进行检测和跟踪，以获得指定时段和指定区域内的学生人数统计。利用GPS定位功能实现校车预设运行线路的监控、非预设线路运行时报警。实现当校车熄火、关闭门窗后，若监测到还有人在车内时报警。
请参阅图2，为本发明校车监控系统的结构示意图。本发明校车监控系统，包括图像获取模块201、人体目标提取模块202、跟踪子区域分割模块203、运动轨迹跟踪模块204和识别模块205；
所述图像获取模块201，用于获取校车内部乘客上车和/或下车的视频监控图像；
作为其中一个实施例，分别在车内前部的正对车门处和车内中部安装两个摄像头；
通过安装的所述摄像头获取校车内部乘客上车和/或下车的视频监控图像。
车内安装二个摄像头，一个位于车前部的正对车门处，用于监测统计上下车人数；另一个安装于车中部，用于监测车内学生。
所述人体目标提取模块202，用于提取所述视频监控图像中待识别的各个人体目标；
根据获取的视频监控图像，从单幅图像或图像序列中将人体目标和背景分割开来，实现对待识别的各个人体目标的提取。
采用智能视频分析算法，通过视频画面分析检测人体头部和肩部的形状，并在设定区域内分析进和出的不同个体数量，实现对人体目标的识别和提取。
所述跟踪子区域分割模块203，用于分别将所述各个人体目标分割为若干个跟踪子区域；
可依据图像灰度、颜色或几何性质将图像分成若干个区域，提取其中部分区域，将目标从场景中准确划分出来，为后续步骤提供目标信息。
所述运动轨迹跟踪模块204，用于对分割的所述跟踪子区域进行连续跟踪，获取待识别的各个人体目标及其所分割的各个跟踪子区域的运动轨迹；
对目标在图像中的位置进行连续按时间采样的离散测量，也即图像帧的形式，通过对目标运动行为的估计，预测目标在下一帧中的物理特征，并根据这些特征对图像序列中的目标进行关联、匹配，从而得到各个运动目标完整的运动轨迹。
所述识别模块205，用于根据获取的所述运动轨迹和预设的人体运动轨迹识别范围，对上车和/或下车的乘客人数进行识别。
考虑二个方向的行人数量，在跟踪目标时将目标划分多个子区域，在跟踪过程中记录子区域信息，并随跟踪不断刷新信息。子区域在图像中的形状信息会随时间而变化，同时又由于人与人之间的体型差异和运动的不规则，子区域中心点的轨迹会出现不规则运动；跟踪结束后，查询个子区域的位置信息；判断是进还是出。这样有效避免了漏数或多数的现象发生，漏数是指行人通过而系统没有识别，或者在多人合并的情况下少识别了人数。多数指把不是行人的物体当作行人识别，或者在多人合并的情况下多识别了人数。
作为其中一个实施例，根据获取的所述运动轨迹，如果人体目标的运动方向是由车门处向车内运动，则所述识别模块205将其识别为上车；
如果人体目标的运动方向是由车内向车门处运动，则所述识别模块205将其识别为下车。
作为其中一个实施例，本发明校车监控系统还包括运行线路监控模块，用于采用GPS定位技术对校车的运行线路进行监控；
如果所述运行线路监控模块监控到的校车运行线路与预设的运行线路不一致，则向监控中心发送报警信号。
与一般技术相比，本发明校车监控系统利用采集获得的视频监控图像，对视频图像中的上车和/或下车的乘客进行检测和跟踪，实现了对校车内人数变化的实时监控。本发明将视频监控图像中的各个人体目标分割为若干个跟踪子区域，并对各个跟踪子区域进行连续跟踪，获取运动轨迹用于对上车和/或下车的乘客人数进行识别，实现了精确监控，避免了目前普遍存在的人数监控结果过多或者过少的问题。能让监控人员及时准确地掌握和监控校车内学生的人员信息，确保了学生上车、下车以及校车在行驶途中的安全。
作为一个优选的具体实施方式，本发明校车监控系统可以是如下的车载视频及GPS监控器：
车载视频及GPS监控器主要包括CPU单元、视频图像采集单元、GPS单元、3G通信单元、报警单元、视频输出单元、显示单元等。
CPU单元可采用TMS320DM270，该模块是TI公司推出的一款双核多媒体处理器，内部集成了二个处理器，ARM7TDMI RISC处理器和TMS320C5409DSP，并带有二个协处理器——图像加速器(iMX)和可变长编解码器(VLCD)。
视频图像采集单元主要由镜头模块和模拟前端电路组成。模拟前端电路主要将图像传感器输出的模拟信号钳位放大，并完成A/D转换，将模拟视频信号转换成数字视频信号。
视频输出单元连接DVR(Digital Video Recorder，硬盘录像机)，可以实现录像，图像回放等功能。
显示单元主要由液晶屏组成，显示车内视频图像及车内人数等信息。
3G通信单元传输视频信息和数据信息，可以选用TD-SCDMA、WCDMA、CDMA2000任意网络，将本车的视频信息和GPS定位信息及校车的状态信息发送到监控中心，以便监控中心了解车辆的运行情况。
GPS单元将接收的卫星数据转换为规定的数据格式，包括经度、纬度、高度、速度、时间等，可以监测车辆的运行轨迹。
报警单元主要实现本地报警和远程报警，当校车超载、超速、以及与预设行车线路不一致时报警，也可实现当校车熄火、关闭门窗后，若监测到还有人在车内时报警。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (8)
1.一种校车监控方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取校车内部乘客上车和/或下车的视频监控图像；
提取所述视频监控图像中待识别的各个人体目标；
以头部、脸部、肩部和胸部作为分隔对象，分别将所述各个人体目标分割为若干个跟踪子区域；
对分割的所述跟踪子区域进行连续跟踪，获取待识别的各个人体目标及其所分割的各个跟踪子区域的运动轨迹；
根据获取的所述运动轨迹和预设的人体运动轨迹识别范围，对上车和/或下车的乘客人数进行识别。
2.根据权利要求1所述的校车监控方法，其特征在于，所述对上车和/或下车的乘客人数进行识别的步骤，包括以下步骤：
根据获取的所述运动轨迹，如果人体目标的运动方向是由车门处向车内运动，则将其识别为上车；
如果人体目标的运动方向是由车内向车门处运动，则将其识别为下车。
3.根据权利要求1所述的校车监控方法，其特征在于，所述获取校车内部乘客上车和/或下车的视频监控图像的步骤，包括以下步骤：
分别在车内前部的正对车门处和车内中部安装两个摄像头；
通过安装的所述摄像头获取校车内部乘客上车和/或下车的视频监控图像。
4.根据权利要求1所述的校车监控方法，其特征在于，在所述对上车和/或下车的乘客人数进行识别的步骤之后，包括以下步骤：
将识别结果发送至监控中心。
5.根据权利要求1所述的校车监控方法，其特征在于，在所述对上车和/或下车的乘客人数进行识别的步骤之后，包括以下步骤：
采用GPS定位技术对校车的运行线路进行监控；
如果监控到的校车运行线路与预设的运行线路不一致，则向监控中心发送报警信号。
6.一种校车监控系统，其特征在于，包括图像获取模块、人体目标提取模块、跟踪子区域分割模块、运动轨迹跟踪模块和识别模块；
所述图像获取模块，用于获取校车内部乘客上车和/或下车的视频监控图像；
所述人体目标提取模块，用于提取所述视频监控图像中待识别的各个人体目标；
所述跟踪子区域分割模块，用于以头部、脸部、肩部和胸部作为分隔对象，分别将所述各个人体目标分割为若干个跟踪子区域；
所述运动轨迹跟踪模块，用于对分割的所述跟踪子区域进行连续跟踪，获取待识别的各个人体目标及其所分割的各个跟踪子区域的运动轨迹；
所述识别模块，用于根据获取的所述运动轨迹和预设的人体运动轨迹识别范围，对上车和/或下车的乘客人数进行识别。
7.根据权利要求6所述的校车监控系统，其特征在于，根据获取的所述运动轨迹，如果人体目标的运动方向是由车门处向车内运动，则所述识别模块将其识别为上车；
如果人体目标的运动方向是由车内向车门处运动，则所述识别模块将其识别为下车。
8.根据权利要求6所述的校车监控系统，其特征在于，还包括运行线路监控模块，用于采用GPS定位技术对校车的运行线路进行监控；
如果所述运行线路监控模块监控到的校车运行线路与预设的运行线路不一致，则向监控中心发送报警信号。
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