CN103426020A - 排除式红外客流量计数器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种能够实现物体排除的基于红外光电技术的客流量统计装置，前后两个物体间距大于等于1厘米即可识别，包括红外发射器、红外接收器、微处理器、时钟、存储器和数据输出模块，两个红外接收器分别接收红外发射器发射的红外线，形成两条红外线,当人或物体经过发射器和接收器之间时，红外线被阻断，通过判断红外线阻断的时间顺序，计算物体的运动方向、运动速度、物体宽度和间距，当物体宽度小于预设宽度值时不计数，当物体宽度大于预设值且没有间距时计数为1,当物体宽度大于预设且存在间距时计数为2，本发明能有效提高红外计数器的精度、灵敏度和反应速度，同时也适用于其它非透明物体的计数。

Description

排除式红外客流量计数器

技术领域

本发明属于自动检测技术领域，具体涉及一种基于红外光电技术的客流量统计装置。

背景技术

客流量的多少直接关系到零售业的经营业绩，零售业最关注的经营指标之一。作为零售业市场研究的重要手端，国外几乎所有购物中心、商场、大型超市和连锁营业网点都在进行长期的客流统计与趋势分析。随着零售业竞争的加剧，商业模式逐步由传统的粗放式经营转向精细化管理，对日常客流特征的分析显得尤为重要。目前国内很多的经营者已意识到客流数据对分析决策的重要性，采用多种方式对客流量进行统计。客流量计数器可用自动化、智能化的方法实现对零售业客流量的长期统计与分析，避免繁琐的人工劳动。

依据技术原理的不同，客流量计数器产品大致分为以下三类：红外热释电计数器、视频客流计数器和红外客流计数器。

红外热释电计数器：此类产品采用了人体红外线探测技术探测红人体发出的红外线。每个计数器均带有16x16阵列的被动红外传感器。采用向下观察的方式，可对目标区域进行无障碍观察。通过具有60°视场角的锗镜头将人体散发的热量视作红外探测源，并将这些红外源转换为视觉图像进行精准计数。本产品几乎不受到环境光线的影响，但由于产品技术难度大，设备成本高，在国内市场较少应用。

视频客流计数器：此类产品基于视频分析技术，通过计算机或芯片的图像处理能力计算画面内的人数。按照摄像机的数量不同，此类产品可分为双目和单目两类。其中单目视频客流计数器是指用一个摄像机进行图像采集，如专利CN200910260776.6。其中双目视频客流计数器是指通过两个摄像机同时采集和分析图像的视频计数器，如专利CN201010145863.X。但是，无论那种视频计数器都受会受到环境光线的影响，在光线变化较大的情况下，计数器精度依然达不到理想效果。

红外客流计数器：此类产品分为红外漫反射和红外对射两种技术原理。红外漫反射计数器基于红外漫反射技术原理，亦称为光幕计数器，如专利CN201110145706.3。漫反射计数器虽然解决了人员并排时的计数问题，但当人员前后间距较小时，依然无法准确计数。

红外对射客流量计数器虽然不解决人员并排问题，但由于其价格低廉、安装简便、通讯方式多样、不受光线影响等特征依然受到客户的青睐。尤其在单人通过的情况下，红外对射客流量计数器的精度显著高于视频计数器。

申请号为CN200610129636.1的发明专利，公开了一种基于人体模型的红外光电客流统计装置。 此发明采用红外光电发射器阵列和光电接收器阵列, 根据人体模型学算法区分人与物体。但在实际应用中，此装置高度较高，受到现场环境的制约。而且，当前后两个人间距较小于红外阵列的宽度时，无法区分为两个人，其精度和灵敏度不足。

申请号为CN02270361.6和CN200520005300.5的实用新型，都公开了一种红外对射客流量计数器。虽然上述两种实用新型体积有所减少，但其在前后两个人间距较近时，依然无法区分。而且不具备非人物体排除的技术，当人员摆臂时，经常会将手臂误判为人，造成误判。其实用效果依然有待改善。

发明内容

现有的红外光电客流量计数器存在两个显著问题。第一：无法区分被测物体是人还是物体，无论经过红外发射器和接收器之间的是人或物体都会被计数。尤其是经过监测区域时手臂会摆动，手臂脱离身体，单独经过检测区域时，经常将手臂误判为单独的人，致使计数精度下降。业内称为“摆臂问题”。第二：当前后两个人间距小于计数器的两个红外接收器之间的距离时，无法区分为两个人，客流量计数器行业内称“并排问题”。本发明的目的在于针对现有红外光电计数器技术的不足，为客流统计提供一种高精度、高灵敏度、高实时性、低误判率的红外光电客流统计装置，所述红外光电客流量计数器价格低廉、安装简便、通讯方式多样、不受光线影响，本发明同时提供一种客流量计数过程中非被测物体排除和间距判断的方法。

本发明旨在提供一种能够实现物体排除的基于红外光电技术的客流量统计装置，前后两个物体间距大于等于1厘米即可识别，包括红外发射器、红外接收器、微处理器、时钟、存储器和数据输出模块，所述红外接收器为两个，两个红外接收器分别接收红外发射器发射的红外线，形成两条红外线，所述微处理器用于处理时间信号和红外线信号，当人或物体经过发射器和接收器之间时，红外线被阻断，通过判断红外线阻断的时间顺序及已知的红外接收器距离和宽度，计算物体的运动方向、运动速度、物体宽度和间距；当物体宽度小于预设宽度值时不计数，当物体宽度大于预设宽度值且间距为零时计数为1,当物体宽度大于预设值且间距不为零时计数为2，计数结果连同计数时间保存在存储器内部，所述客流量统计装置提供历史数据和实时数据两种数据输入方式，数据既可通过RS45、LED显示器、TCP/IP、无线等方式实时输出，也可长期保存在存储器内部，当需要时通过数据输出模块提取存储器内的历史数据，所述客流量统计装置还包括供电、保护电路等辅助单元；

所述运动速度采用如下方式计算：

红外发射器为B,两个红外接收器分别为A₁和A₂，红外发射器与两个红外接收器形成两条红外线BA₁和BA₂，红外接收器A₁和A₂之间的距离为a，移动物体阻断第一条光线的时间为t₁，阻断到第二条线的时间是t₂，t₁到t₂时间移动的距离近似等于a，则物体的移动速度v：

v=|a÷（t₁- t₂）|；

所述物体宽度采用如下方式计算：

用微处理器的时钟作为基准，可以计算出移动物体阻断某条红外的时间t₃，则移动物体宽度d：

d= v×t₃

所述物体排除通过如下方式实现：

计数器预设待检测物体的宽度为e,当物体宽度d大于等于预设宽度e时则计数，当物体宽度d小于预设宽度e时则不计数，即：

d≥e 时，计数； 

d<e 时，排除；

所述计数器的安装高度为1.4米左右，物体宽度预设值e设定为12厘米，由此实现摆臂排除；

所述的客流量统计装置，借助微处理器实时计算两条红外线的阻断情况，红外发射器的发光点直径为10mm，且发射角度为7°，红外接收器的有效接收面积的直径为5mm，前后两个物体间距大于10mm经过时,红外发射器发出的红外光束即可被红外接收器接收到，形成红外线，物体之间的间距大于10mm，就能分辨出物体之间的间隔；

所述时钟采用11.0592MHz时钟，用时钟产生2ms时基，即每2ms采集一次红外接收器的阻断情况；

红外接收器两接收头间距大于4.4mm；红外接收器两接收头间距大于30mm。

附图说明

图1：结构示意图；

图2：工作流程图；

图3：并排检测图；

图4：单人检测图；

图5：间距示意图；

图6：人体步行姿态图。

具体实施方式

本发明的技术方案如下：

一种基于红外光电技术的客流量统计装置，包括红外发射器、红外接收器、微处理器、时钟、存储器和数据输出模块。其中：

红外发射器，用于发射红外线光束；

红外接收器，用于接收红外线，两个红外接收器分别接收红外发射器发射的红外线，形成两条红外线；

微处理器，用于处理时间信号和红外线信号；

时钟，本装置采用11.0592MHz时钟，用时钟产生2ms时基，即每2ms采集一次红外接收器的阻断情况。

存储器，用于存储微处理器的运算结果；

数据输出模块，用于输出数据结果；

本发明所述红外光电技术的客流量统计装置，其工作原理为：

两个红外接收器分别接收红外发射器发射的红外线，形成两条红外线。当人或物体经过发射器和接收器之间时，红外线被阻断，在已知红外接收器距离和宽度的情况下，通过判断红外线阻断的顺序，计算物体的运动方向。

所述红外光电技术的客流量统计装置，可以计算物体运动速度、物体宽度和间距；

所述红外光电技术的客流量统计装置，可以排除宽度较小的物体，具有“摆臂排除”功能。当物体宽度小于预设宽度值时不计数，当物体宽度大于预设值且没有间距时计数为1,当物体宽度大于预设且存在间距时计数为2。

所述红外光电技术的客流量统计装置，可以判定物体前后间距，间距大于10mm即可分辨出物体之间的间隔，从而识别为两个，一定程度上解决了“并排问题”。

所述计数结果连同计数时间保存在存储器内部。

所述红外光电技术的客流量统计装置提供历史数据和实时数据两种数据输入方式，数据即可通过RS45、LED显示器、TCP/IP、无线等方式实时输出数据，也可存储长期保存在存储器内部，当需要时通过输出模块提取存储器内的历史数据。

所述红外光电技术的客流量统计装置本身还包括供电、保护电路等辅助单元。

本发明客流量统计装置采用如下方法计数：

1、计算物体移动的速度   假设红外发射器为B,两个红外接收器分别为A₁和A₂。红外发射器与两个红外接收器形成两条红外线BA₁和BA₂，红外接收器A₁和A₂之间的距离为a。移动物体阻断第一条光线的时间为t₁，阻断到第二条线的时间是t₂，t₁到t₂时间移动的距离近似等于a，则物体的移动速度v：

v=|a÷（t₁- t₂）|

2、计算物体的宽度    用微处理器的时钟作为基准，可以计算出移动物体阻断某条红外的时间t₃，则移动物体的宽度d：

d= v×t₃

3、物体排除

计数器预设检测物体的宽度e,当物体宽度d大于等于预设宽度e时，则计数。当物体宽度d小于预设宽度e时则不计数。

d≥e 时，计数；

d<e 时，排除；

在实际应用过程中，计数器的安装高度为1.4米左右，在这个高度上，人体的宽度大于25厘米，而手臂的宽度不大于12厘米。因此将物体宽度预设值e设定为12厘米。当被测物体宽度大于等于12厘米时，则计数。当被测物体小于12厘米时，则不计数。因此可以实现手臂摆动不计数，而人体通过时计数。实现了部分物体的排除，也称之为“摆臂排除”。

4、红外接收器间距的设定

本装置采用11.0592MHz时钟，用时钟产生2ms时基，即每2ms采集一次红外接收器的阻断情况。在实际使用中，人步行的最大移动速度为每小时8km，则2ms内物体的最大移动距离为4.4mm。从以上计算可以看出，4.4mm对整个系统的计算影响很小；从另一个角度说，只要2个接收头之间的距离大于4.4mm,就能计算出方向，但为了提高准确性，实际接收头的间距a一般都大于30mm。     

5、物体前后间距判定

本发明装置物体前后间距仅为10mm即可判定为两个物体。

本装置微处理器实时计算两条红外线的阻断情况。红外发射器的发光点直径为10mm，且发射角度为7°，红外接收器的有效接收面积的直径为5mm。当一前一后两个物体经过时，如果其间距大于10mm,红外发射器发出的红外光束即可被红外接收器接收到，形成红外线。所以，物体之间的间距大于10mm，就一定能分辨出物体之间的间隔。

6、计数方法

两个红外接收器之间的间距a为30mm，当两个人都一前一后经过计数器检测区域时，若两个人前后间距小于30mm，则有可能出现两个人同时在检测区域内的情况。在此时，通过两个红外接收器中的任意一个是否接收到红外信号进行判断。

当两个红外接收器均接收到红外信号时，则将物体判断为一个物体，计数为1。当两个红外接收器中只有一个接收到红外信号时，则将物体判断为两个物体，计数为2。

因此，在实际工作工作过程中，两个物体前后间距大于10mm，即可区分为两个人。

本发明红外光电客流量计数器价格低廉、安装简便、通讯方式多样、不受光线影响。

Claims (7)

1.一种能够实现物体排除的基于红外光电技术的客流量统计装置，前后两个物体间距大于等于1厘米即可识别，包括红外发射器、红外接收器、微处理器、时钟、存储器和数据输出模块，所述红外接收器为两个，两个红外接收器分别接收红外发射器发射的红外线，形成两条红外线，所述微处理器用于处理时间信号和红外线信号，当人或物体经过发射器和接收器之间时，红外线被阻断，通过判断红外线阻断的时间顺序及已知的红外接收器距离和宽度，计算物体的运动方向、运动速度、物体宽度和间距；当物体宽度小于预设宽度值时不计数，当物体宽度大于预设宽度值且间距为零时计数为1,当物体宽度大于预设值且间距不为零时计数为2，计数结果连同计数时间保存在存储器内部，所述客流量统计装置提供历史数据和实时数据两种数据输入方式，数据既可通过RS45、LED显示器、TCP/IP、无线等方式实时输出，也可长期保存在存储器内部，当需要时通过数据输出模块提取存储器内的历史数据，所述客流量统计装置还包括供电、保护电路等辅助单元。

2.根据权利要求1所述的客流量统计装置，所述运动速度采用如下方式计算：

红外发射器为B,两个红外接收器分别为A₁和A₂，红外发射器与两个红外接收器形成两条红外线BA₁和BA₂，红外接收器A₁和A₂之间的距离为a，移动物体阻断第一条光线的时间为t₁，阻断到第二条线的时间是t₂，t₁到t₂时间移动的距离近似等于a，则物体的移动速度v：

v=|a÷（t₁- t₂）|；

所述物体宽度采用如下方式计算：

用微处理器的时钟作为基准，可以计算出移动物体阻断某条红外的时间t₃，则移动物体宽度d：

d= v×t₃

所述物体排除通过如下方式实现：

计数器预设待检测物体的宽度为e,当物体宽度d大于等于预设宽度e时则计数，当物体宽度d小于预设宽度e时则不计数，即：

d≥e 时，计数；

d<e 时，排除。

3.根据权利要求2所述的客流量统计装置，计数器的安装高度为1.4米左右，物体宽度预设值e设定为12厘米，由此实现摆臂排除。

4.根据权利要求2所述的客流量统计装置，借助微处理器实时计算两条红外线的阻断情况，红外发射器的发光点直径为10mm，且发射角度为7°，红外接收器的有效接收面积的直径为5mm，前后两个物体间距大于10mm经过时,红外发射器发出的红外光束即可被红外接收器接收到，形成红外线，物体之间的间距大于10mm，就能分辨出物体之间的间隔。

5.根据权利要求1所述的基于红外光电技术的客流量统计装置，所述时钟采用11.0592MHz时钟，用时钟产生2ms时基，即每2ms采集一次红外接收器的阻断情况。

6.根据权利要求4所述的计数方法，红外接收器两接收头间距大于4.4mm。

7.根据权利要求4所述的计数方法，红外接收器两接收头间距大于30mm。

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