CN103218866A - 一种计算机控制封闭场所单人进入的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种计算机控制封闭场所单人进入的方法，在封闭场所的入口处，设置一个封闭检测通道，在封闭检测通道的入口处设置计算机控制的通道入口门，在封闭检测通道的出口处设置计算机控制的通道出口门，在封闭检测通道的上方设置一个可见光摄像头与计算机相连，计算机与声光报警系统联接，通过采集封闭检测通道的图像，将图像进行计算机差分比校和灰度值设置并进行网格化与比较，以确定进入封闭检测通道的人数。本发明在一定程度上有效地克服了光线、阴影、透视对系统所造成的影响，解决了传统方法对于小环境下的封闭场所控制单人进入时难以自动控制的问题，具有投入小，可靠性高，硬件系统简单，易于实现和维护等特点。

Description

一种计算机控制封闭场所单人进入的方法

技术领域

本发明涉及一种计算机模式识别和计算机视觉领域的方法，具体是一种计算机控制封闭场所单人进入的方法。

背景技术

模式识别是利用计算机和数字信号处理技术使计算机能够对输入信号进行分类并做出反馈、判定和决策的自然科学；计算机视觉是模式识别的一个分支，其主要利用模式识别的理论基础和技术方法，模拟人类的视觉功能，使计算机能够处理人眼所处理的复杂的图像和图像序列信息，从中提取出有意义的模式并加以分类、统计、识别、归纳和决策的计算机科学。近年来随着数学理论和计算机速度的成倍增长，使得计算机模式识别技术得到了长足的发展，其应用范围也在不断地扩大，使人们从繁琐的识别监控任务中解放出来。封闭场所控制单人进入作为计算机视觉领域研究的热点课题之一，其主要研究在一个较小的、仅允许单个人员通过的检测通道是否存在超过单个的人员进入封闭场所情形，例如在封闭场所入口处设置一个检测通道，检测通道两端各设置一个门，分别为A门和B门，当有人从A门进入后，两门均处于锁定状态，当经过系统检测为1人时，B门打开允许通过，如果检测结果大于1人，则两门均处于锁死状态并报警处理。

通过查阅现有的文献发现，目前非常成熟的封闭场所控制单人进入的系统并不多，主要是因为计算机视觉领域的一些难题——诸如阴影滤除，光线变化的自适应等尚亟待解决。由于本身监控的范围比较小，所以造成阴影和光线变化对系统性能的影响愈加剧烈。更何况周遭环境的变化也对监控区域本身也会造成较大的影响。现有的背景更新方法主要包括高斯方法以及均值滤波方法等。高斯方法需要花费大量的时间来更新背景，并且对于小范围内高频率的抖动效果很差；均值滤波方法有可能在不必要更新的时候更新背景造成残影现象。在小范围的情形下，现有方法的通用性差对该领域的应用造成了很大的困难，极大地限制了计算视觉在封闭场所控制单人进入等领域的应用范围。

发明内容

本发明将现有的一些视频图像处理的技术与特定的环境结合起来，通过修改检测的策略，提供了一种计算机控制封闭场所单人进入的方法。

该方法通过对密闭通道的视频数据采集、实时处理和分析以及结果输出，能够准确判断密闭通道区域内是否为单一人数，具有判断准确、投入小、成本低等特点。

本发明的技术方案：在封闭场所的入口处，设置一个封闭检测通道，在封闭检测通道的入口处设置计算机控制的通道入口门，在封闭检测通道的出口处设置计算机控制的通道出口门，在封闭检测通道的上方设置一个可见光摄像头与计算机相连，计算机与声光报警系统联接，其方法包括以下步骤：

（1）在通道入口门及通道出口门关闭状态且封闭通道中无人情况下，将可见光摄像头从封闭通道采集的图像分成200帧；

将摄像头采集第一帧图像作为基准背景图像；

随后采集的第2帧图像与基准背景图像进行逐个像素对比，如果该图像像素点上的灰度值比基准背景图像对应像素点灰度值大时，则背景图像中相应位置上的图像像素点灰度值加1；反之则减1，第二帧图像的像素进行相同处理后得到第二帧的基准图像；

依次类推，将第三帧至第二百帧图像逐一与基准背景图像进行对应像素比较及其灰度值确认，对所采集的200帧图像经过以上相同的处理，得到判断区域内基准初始全部背景；

（2）经过5－30分钟，按照步骤（1）重新采集判断区的初始背景；

（3）当封闭的通道入口门经人员打开并关闭后，摄像头按照步骤（1）采集200帧图像，将所采图像与步骤（2）或步骤（1）所采初始背景相应帧的图像进行差分运算；

设定像素灰度阀值在20～45之间；当所采图像与初始背景相比较其差分图像的像素灰度值超过所述像素灰度阀值时，则将该域值的灰度置设置为255；当所采图像与初始背景相比较其差分图像的像素灰度值不大于所述像素灰度阀值时，则将该域值置的灰度值设置为0；得到只有白色和黑色两个灰度值的二值化图像；

（4）将从封闭通道所采集的图像平分成5×5的小方格区域；

对于每一个小方格区域，当每一个方格内部白色像素所占的像素数大于整个方格所有像素数的25%时，则将这个小方格内像素全部填充为黑色像素；，当每一个方格内部白色像素所占的像素数不大于整个方格所有像素数的25%时，则将这个小方格内像素全部填充为白色像素；

（5）按以下标准判断有效行或无效行：按照由上到下顺序考察所述封闭通道的每一行，如果每一行中被填充的黑色方格超过1个，则判定该行为有效行，否则判定该行是无效行；

按以下标准判断有效列或无效列：按照由左到右的顺序考察所述封闭通道的每一列，如果每一列中被填充的黑色方格超过1个，则判定该列为有效列，否则判定该列是无效列；

从上到下对小方格区域第1行至第5行进行考察，如果第1行或者第5行为无效行，同时全部5行中无效行数大于2，则判断封闭通道内存在1人，令人数计数为1；不满足条件，则判断封闭通道内无人，令人数计数为0；

从左到右对小方格区域第1列至第5列进行考察，如果第1或者第5列为无效列，同时全部5列中无效列数大于2；则判断封闭通道内存在1人，令人数计数器加1；不满足条件，则判断封闭通道内无人，令人数计数不变；

对所述的5×5的小方格区域进行判断；如果方格一、方格二和方格六全部为黑色，则判断这几个方格区域内存在1人，令人数计数器加1；如果编号为方格四、方格五和方格十全部为黑色，则判断这几个方格区域内存在1人，令人数计数器加1；如果方格十六、方格二十一和方格二十二全部为黑色，则判断这几个方格区域内存在1人，令人数计数器加1；如果方格二十、方格二十四和方格二十五为黑色，则判断这几个方格区域内存在1人，令人数计数器加1；

依次判断封闭通道由上到下的第1行至第5行的黑色方格分布情况，如果每一行所填充的黑色方格大于等于4个，则判断为两个人，令人数计数器加2；不满足条件，令人数计数不变；

依次判断由左到右第1列至第5列的黑色方格分布情况，如果每一列所填充的黑色方格大于等于4个，则判断为两个人，令人数计数器加2；不满足条件，令人数计数不变；

以上判断全部完成时，当人数计数器等于1时，运行步骤（6）；

以上判断进行时，当人数计数器大于等于2时，则运行步骤（7）；

（6）通道出口门打开；经过若干时间后，通道出口门关闭；重新运行步骤（1）；

（7）启动声光报警系统；待人员手动处置后，重新运行步骤（1）。

本发明可以在任意装有Windows操作系统的计算机上实现，与现有技术相比，本发明在一定程度上有效的克服了光线、阴影、透视对系统所造成的影响，解决了传统方法对于小环境下的封闭场所控制单人进入时难以自动控制的问题，具有投入小，可靠性高，硬件系统简单，易于实现和维护等特点。

附图说明

图1本发明的控制流程图。

图2检测通道示意图。

图3摄像头采集到检测通道有人进入后的示意图。

图4经阈值分隔后的二值化图像示意图。

图5四角存在人员站立的小方格分布示意图。

图6两人同时站立检测区域某一侧时小方格分布示意图。

具体实施方式

结合附图，对本发明的实施例进行说明。

图1为本发明控制流程。

图2为本发明的封闭检测通道。封闭检测通道分别由墙壁一101、墙壁二103、墙壁三104、墙壁四107、通道入口门102、通道出口门106、封闭通道地面105和封闭场所108组成。

图3为单人进入封闭通道时，摄像头按照步骤（1）采集到的200帧图像。

图4所示为单人进入封闭通道时，经计算机差分比校和灰度值设置之后，阈值分隔后获得的二值化图像，处理后的图像只有黑色和白色像素。

图5为将从封闭通道所采集的图像平分成5×5的小方格区域，5×5的小方格区域经步骤（4）填充后的，四角存在人员站立的小方格分布情况。

封闭通道分成25个等分,由方格一1至方格二十五25组成。

可判断封闭通道四角各有一人。

图6为将从封闭通道所采集的图像平分成5×5的小方格区域，5×5的小方格区域经步骤（4）填充后的，两人同时站立检测区域某一侧时小方格分布。

可判断封闭通道入口处有二人，封闭通道出口处有二人。

Claims (1)

1.一种计算机控制封闭场所单人进入的方法，在封闭场所的入口处，设置一个封闭检测通道，在封闭检测通道的入口处设置计算机控制的通道入口门，在封闭检测通道的出口处设置计算机控制的通道出口门，在封闭检测通道的上方设置一个可见光摄像头与计算机相连，计算机与声光报警系统联接，其方法包括以下步骤：

（1）在通道入口门及通道出口门关闭状态且封闭通道中无人情况下，将可见光摄像头从封闭通道采集的图像分成200帧；

将摄像头采集第一帧图像作为基准背景图像；

随后采集的第二帧图像与基准背景图像进行逐个像素对比，如果该图像像素点上的灰度值比基准背景图像对应像素点灰度值大时，则背景图像中相应位置上的图像像素点灰度值加1；反之则减1，第二帧图像的像素进行相同处理后得到第二帧的基准图像；

依次类推，将第三帧至第二百帧图像逐一与基准背景图像进行对应像素比较及其灰度值确认，对所采集的200帧图像经过以上相同的处理，得到判断区域内基准初始全部背景；

（2）经过5－30分钟，按照步骤（1）重新采集判断区的初始背景；

（3）当封闭的通道入口门经人员打开并关闭后，摄像头按照步骤（1）采集200帧图像，将所采图像与步骤（2）或步骤（1）所采初始背景相应帧的图像进行差分运算；

设定像素灰度阀值在20～45之间；当所采图像与初始背景相比较其差分图像的像素灰度值超过所述像素灰度阀值时，则将该域值的灰度置设置为255；当所采图像与初始背景相比较其差分图像的像素灰度值不大于所述像素灰度阀值时，则将该域值置的灰度值设置为0；得到只有白色和黑色两个灰度值的二值化图像；

（4）将从封闭通道所采集的图像平分成5×5的小方格区域；

对于每一个小方格区域，当每一个方格内部白色像素所占的像素数大于整个方格所有像素数的25%时，则将这个小方格内像素全部填充为黑色像素；，当每一个方格内部白色像素所占的像素数不大于整个方格所有像素数的25%时，则将这个小方格内像素全部填充为白色像素；

（5）按以下标准判断有效行或无效行：按照由上到下顺序考察所述封闭通道的每一行，如果每一行中被填充的黑色方格超过1个，则判定该行为有效行，否则判定该行是无效行；

按以下标准判断有效列或无效列：按照由左到右的顺序考察所述封闭通道的每一列，如果每一列中被填充的黑色方格超过1个，则判定该列为有效列，否则判定该列是无效列；

从上到下对小方格区域第1行至第5行进行考察，如果第1行或者第5行为无效行，同时全部5行中无效行数大于2，则判断封闭通道内存在1人，令人数计数为1；不满足条件，则判断封闭通道内无人，令人数计数为0；

从左到右对小方格区域第1列至第5列进行考察，如果第1或者第5列为无效列，同时全部5列中无效列数大于2；则判断封闭通道内存在1人，令人数计数器加1；不满足条件，则判断封闭通道内无人，令人数计数不变；

对所述的5×5的小方格区域进行判断；如果方格一、方格二和方格六全部为黑色，则判断这几个方格区域内存在1人，令人数计数器加1；如果编号为方格四、方格五和方格十全部为黑色，则判断这几个方格区域内存在1人，令人数计数器加1；如果方格十六、方格二十一和方格二十二全部为黑色，则判断这几个方格区域内存在1人，令人数计数器加1；如果方格二十、方格二十四和方格二十五为黑色，则判断这几个方格区域内存在1人，令人数计数器加1；

依次判断封闭通道由上到下的第1行至第5行的黑色方格分布情况，如果每一行所填充的黑色方格大于等于4个，则判断为两个人，令人数计数器加2；不满足条件，令人数计数不变；

依次判断由左到右第1列至第5列的黑色方格分布情况，如果每一列所填充的黑色方格大于等于4个，则判断为两个人，令人数计数器加2；不满足条件，令人数计数不变；

以上判断全部完成时，当人数计数器等于1时，运行步骤（6）；

以上判断进行时，当人数计数器大于等于2时，则运行步骤（7）；

（6）封闭通道出口门打开；经过若干时间后，通道出口门关闭；重新运行步骤（1）；

（7）启动声光报警系统；待人员手动处置后，重新运行步骤（1）。

Images