CN103771207B - 电梯轿厢人员检测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电梯轿厢人员检测系统，所述电梯轿厢内具有实时采集轿厢内视频的摄像头，所述检测系统包括图像处理单元、背景更新单元和判断单元，其中：所述图像处理单元，用于获取摄像头拍摄的视频中的每一图像帧中每一像素点的亮度信息；所述背景更新单元，用于通过比较相邻两个图像帧中对应像素点的亮度差异获取并更新背景图像；所述判断单元，用于在当前图像帧与背景图像的像素点的亮度差异小于第一阈值时确认电梯轿厢中无人、否则确认电梯轿厢有人。本发明还提供一种对应的方法。本发明通过对电梯轿厢内原有的摄像头所采集的现场视频的图像帧，与背景图像比较确认轿厢内是否有人，无需增加额外的检测设备即可准确判断轿厢内是否有人。
Description
技术领域
本发明涉及电梯领域，更具体地说，涉及一种电梯轿厢人员检测系统及方法。
背景技术
随着社会的发展，电梯作为高层建筑中上下楼层的运输工具，其作用日益重要。新一代信息技术——物联网技术也越来越多的应用到了电梯系统中。电梯物联网系统中的实时监控视频和电梯实时状态信息(包含楼层，电梯门的开关状态，运行方向等)，能够为各级用户提供较为直观、清晰、准确、稳定的电梯运行状态监视，为设备维修和故障诊断提供多方面的可能性。
电梯物联网系统一般采用添加红外线模块的方式进行电梯内是否有人识别。然而，电梯物联网系统在实现其基本功能时，并不需要红外线模块，红外线模块是专为识别轿厢是否有人而加入，无疑增加了电梯系统的硬件成本。另外，红外线识别的原理具有局限性：只有在电梯内乘客有位移时才能检测轿厢是否有人。但电梯内的乘客往往很少移动，造成红外线人员识别的准确率不高。
上述电梯物联网可通过轿厢内的摄像头实时采集轿厢内的视频数据，但这些视频数据往往只被用来进行人工监控及视频资料备份，大量的视频信息和人力成本被浪费。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对上述电梯轿厢人员采用红外线检测增加成本、准确率不高的问题，提供一种电梯轿厢人员检测系统及方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案是，提供一种电梯轿厢人员检测系统，所述电梯轿厢内具有实时采集轿厢内视频的摄像头，所述检测系统包括图像处理单元、背景更新单元和判断单元，其中：所述图像处理单元，用于获取摄像头拍摄的视频中的每一图像帧中每一像素点的亮度信息；所述背景更新单元，用于通过比较相邻两个图像帧中对应像素点的亮度差异获取并更新背景图像；所述判断单元，用于在当前图像帧与背景图像的像素点的亮度差异小于第一阈值时确认电梯轿厢中无人、否则确认电梯轿厢有人；
所述背景更新单元包括背景计数器、亮度比较子单元以及背景替换子单元，其中：所述亮度比较子单元用于比较当前图像帧与前一图像帧中像素点的亮度差异，并在所述亮度差异小于第二阈值时使背景计数器加1、在所述亮度差异大于或等于第二阈值时使背景计数器置零；所述背景替换子单元在所述背景计数器的值达到第三阈值时将当前图像帧替换为背景图像。
在本发明所述的电梯轿厢人员检测系统中，所述亮度比较子单元以及判断单元分别将两个图像的对应像素点的亮度相减结果二值化为0和1，并将所有像素点的二值化结果累加作为亮度差异。
在本发明所述的电梯轿厢人员检测系统中，所述第三阈值大于或等于100。
在本发明所述的电梯轿厢人员检测系统中，所述检测系统还包括状态机，该状态机在判断单元确认电梯轿厢无人时的值为0、有人时的值为1。
本发明还提供一种电梯轿厢人员检测方法，所述电梯轿厢内具有实时采集轿厢内视频的摄像头，该方法包括以下步骤：
获取摄像头拍摄的视频中的每一图像帧中每一像素点的亮度信息；
通过比较相邻两个图像帧中对应像素点的亮度差异获取并更新背景图像；
在当前图像帧与背景图像的像素点的亮度差异小于第一阈值时确认电梯轿厢中无人、否则确认电梯轿厢有人；
所述获取并更新图像帧的步骤包括：
比较当前图像帧与前一图像帧中像素点的亮度差异，并在所述亮度差异小于第二阈值时使背景计数器加1、在所述亮度差异大于或等于第二阈值时使背景计数器置零；
在所述背景计数器的值达到第三阈值时将当前图像帧替换为背景图像。
在本发明所述的电梯轿厢人员检测方法中，所述亮度差异为：两个图像的对应像素点的亮度相减结果二值化为0和1，并将所有像素点的二值化结果累加的值。
在本发明所述的电梯轿厢人员检测方法中，所述第三阈值大于或等于100。
在本发明所述的电梯轿厢人员检测方法中，还包括：在确认电梯轿厢无人时将状态机的值设为0、在确认电梯轿厢有人时将状态机的值设为1。
本发明的电梯轿厢人员检测系统及方法，通过对电梯轿厢内原有的摄像头所采集的现场视频的图像帧，与背景图像比较确认轿厢内是否有人，无需增加额外的检测设备即可准确判断轿厢内是否有人。
附图说明
图1是本发明电梯轿厢人员检测系统实施例的示意图。
图2是图1中背景更新单元的具体实现的示意图。
图3是本发明电梯轿厢人员检测方法实施例的流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
由于在不同电梯的轿厢顶的摄像头安装位置、所对角度、摄像质量、运行状况都不相同，因此上述检测系统需要考虑这些硬件问题的制约。同时电梯内人的位置和面对方向各异(例如有面对摄像头的，侧向面对摄像头的，背对摄像头的等等)，提取电梯内人的共同特征进行识别具有很高的难度。本发明的电梯轿厢人员检测系统及方法对硬件依赖小，所需的共同特征具有普适性的实现方式。
本发明将无人情况下电梯内的一帧图像作为背景图像，新得到的每一图像帧和该背景图像相减，判断当前图像帧相对于背景图像改变幅度的大小来判断是否有人。
如图1所示，是本发明电梯轿厢人员检测系统实施例的示意图，其用于检测电梯轿厢内是否有人且上述电梯轿厢内具有摄像头15(例如安装于电梯轿厢的顶部，可拍摄轿厢内的全景视频)。本实施例中的检测系统可位于远端的服务器，该服务器通过互联网或专用网络连接到电梯控制系统14，以获取摄像头15拍摄的视频数据。该检测系统包括图像处理单元12、背景更新单元13和判断单元11，上述图像处理单元12、背景更新单元13和判断单元11可结合运行于服务器的软件构成。当然，在实际应用中，检测系统也可位于电梯控制系统14内。
图像处理单元12用于获取摄像头15拍摄的视频(该视频通常通过电梯控制系统14存储到服务器)中的每一图像帧中每一像素点的亮度信息，也就是颜色空间YCbCr中的Y信息。
背景更新单元13用于通过比较相邻两个图像帧中像素点的亮度差异获取并更新背景图像(由于轿厢内的灯光条件、静态背景等各不相同，因此必须实时对背景图像进行更新)。由于背景图像是判断电梯轿厢是否有人的基准，因此必须确保背景图像为轿厢在无人情况下的图像。为了保证上述条件，背景更新单元13可在连续多个(例如100个)图像帧的亮度差异都很小时，判定此时电梯处于无人的状态，并更新此时的图像帧作为背景图像。通过上述方式，可排除静态背景变动而导致系统判断失误的可能性。
判断单元11用于在当前图像帧与背景图像的像素点的亮度差异小于第一阈值(该第一阈值可根据摄像头、轿厢内的环境等设置)时确认电梯轿厢中无人、否则确认电梯轿厢有人。在具体实现时，判断单元11可将当前图像帧的每一像素点的亮度信息与背景图像中对应像素点的亮度信息相减，并对相减结果进行二值化处理(例如将相减结果的绝对值小于设定值时转化为0，否则转化为1)，然后计数所有二值化后为1的像素点个数(也可直接将所有二值化结果进行累加)。如果二值化后为1的像素点个数(即所有像素点的值的累加结果)大于或者等于第一阈值，则及判断单元11判定此时电梯有人；反之，如果二值化后为1的像素点个数小于第一阈值，则判断单元11判定此时电梯没有人。
上述电梯轿厢人员检测系统利用电梯轿厢内原有的摄像头以及电梯物联网系统进行轿厢人员检测，无需添加其他任何组件即可分析获得轿厢内是否有人。本发明借助电梯物联网系统的优势，对视频信息进行处理得到轿厢内的有无人信息，以供电梯控制系统做相应的操作(例如在确认电梯无人状态下，可不响应轿厢内的操作按钮的输入)。
如图2所示，是图1中的背景更新单元13的一个具体实现方式的示意图。该背景更新单元13可包括背景计数器132、亮度比较子单元131以及背景替换子单元133，其中亮度比较子单元131用于比较当前图像帧与前一图像帧中像素点的亮度差异，并在该亮度差异小于第二阈值时使背景计数器132加1、在亮度差异大于或等于第二阈值时使背景计数器132置零；背景替换子单元133在背景计数器132的值达到第三阈值(例如100)时将当前图像帧作为新的背景图像替换原有的背景图像。
与判断单元11类似，亮度比较子单元131也将当前图像帧与前一图像帧的像素点的相减结果二值化为0和1，并将所有像素点的二值化结果累加作为两个图像帧的亮度差异。
在上述的电梯轿厢人员检测系统中，还可包括一个状态机，该状态机在判断单元11确认电梯轿厢无人时的值为0、有人时的值为1。从而电梯控制系统14可通过访问状态机获知轿厢内是否有人。
如图3所示，是本发明电梯轿厢人员检测方法实施例的示意图，其中上述电梯轿厢内具有实时采集轿厢内视频的摄像头，该方法包括以下步骤：
步骤S31：获取摄像头拍摄的视频(该视频通常通过电梯控制系统存储到服务器)中的每一图像帧中每一像素点的亮度信息，也就是颜色空间YCbCr中的Y信息。
步骤S32：通过比较相邻两个图像帧中对应像素点的亮度差异获取并更新背景图像。由于背景图像是判断电梯轿厢是否有人的基准，因此必须确保背景图像为轿厢在无人情况下的图像。为了保证上述条件，该步骤中可在连续多个(例如100个)图像帧的亮度差异都很小时，判定此时电梯处于无人的状态，更新此时的图像帧作为背景图像。通过上述方式，可排除静态背景变动而导致系统判断失误的可能性。
具体地，该步骤可通过以下方式实现：比较当前图像帧与前一图像帧中像素点的亮度差异，并在上述亮度差异(例如可将两个图像的对应像素点的亮度相减结果二值化为0和1，并将所有像素点的二值化结果累加的值作为亮度差异)小于第二阈值时使背景计数器加1、在上述亮度差异大于或等于第二阈值时使背景计数器置零；在背景计数器的值达到第三阈值(例如100)时将当前图像帧作为新的背景图像替换原有背景图像。
步骤S33：在当前图像帧与背景图像的像素点的亮度差异小于第一阈值时确认电梯轿厢中无人、否则确认电梯轿厢有人。
在具体实现时，该步骤中可将当前图像帧的每一像素点的亮度信息与背景图像中对应像素点的亮度信息相减，并对相减结果进行二值化处理(例如将相减结果的绝对值小于设定值时转化为0，否则转化为1)，然后计数所有二值化后为1的像素点个数(也可直接将所有二值化结果进行累加)。如果二值化后为1的像素点个数大于或者等于第一阈值，则及判断单元11判定此时电梯有人；反之，如果二值化后为1的像素点个数小于第一阈值，则判断单元11判定此时电梯没有人。
上述的步骤S31、S32、S33可同时执行，例如在获取并更新背景图像的同时，可进行当前图像是否有人的判断。
此外，上述方法还可包括：在确认电梯轿厢无人时将状态机的值设为0、在确认电梯轿厢有人时将状态机的值设为1，从而电梯控制系统可通过访问上述状态机获知电梯轿厢是否有人。
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，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，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)
1.一种电梯轿厢人员检测系统，所述电梯轿厢内具有实时采集轿厢内视频的摄像头，其特征在于：所述检测系统包括图像处理单元、背景更新单元和判断单元，其中：所述图像处理单元，用于获取摄像头拍摄的视频中的每一图像帧中每一像素点的亮度信息；所述背景更新单元，用于通过比较相邻两个图像帧中对应像素点的亮度差异获取并更新背景图像；所述判断单元，用于在当前图像帧与背景图像的像素点的亮度差异小于第一阈值时确认电梯轿厢中无人、否则确认电梯轿厢有人；
所述背景更新单元包括背景计数器、亮度比较子单元以及背景替换子单元，其中：所述亮度比较子单元用于比较当前图像帧与前一图像帧中像素点的亮度差异，并在所述亮度差异小于第二阈值时使背景计数器加1、在所述亮度差异大于或等于第二阈值时使背景计数器置零；所述背景替换子单元在所述背景计数器的值达到第三阈值时将当前图像帧替换为背景图像。
2.根据权利要求1所述的电梯轿厢人员检测系统，其特征在于：所述亮度比较子单元以及判断单元分别将两个图像的对应像素点的亮度相减结果二值化为0和1，并将所有像素点的二值化结果累加作为亮度差异。
3.根据权利要求1所述的电梯轿厢人员检测系统，其特征在于：所述第三阈值大于或等于100。
4.根据权利要求1所述的电梯轿厢人员检测系统，其特征在于：所述检测系统还包括状态机，该状态机在判断单元确认电梯轿厢无人时的值为0、有人时的值为1。
5.一种电梯轿厢人员检测方法，所述电梯轿厢内具有实时采集轿厢内视频的摄像头，其特征在于：该方法包括以下步骤：
获取摄像头拍摄的视频中的每一图像帧中每一像素点的亮度信息；
通过比较相邻两个图像帧中对应像素点的亮度差异获取并更新背景图像；
在当前图像帧与背景图像的像素点的亮度差异小于第一阈值时确认电梯轿厢中无人、否则确认电梯轿厢有人；
所述获取并更新图像帧的步骤包括：
比较当前图像帧与前一图像帧中像素点的亮度差异，并在所述亮度差异小于第二阈值时使背景计数器加1、在所述亮度差异大于或等于第二阈值时使背景计数器置零；
在所述背景计数器的值达到第三阈值时将当前图像帧替换为背景图像。
6.根据权利要求5所述的电梯轿厢人员检测方法，其特征在于：所述亮度差异为：两个图像的对应像素点的亮度相减结果二值化为0和1，并将所有像素点的二值化结果累加的值。
7.根据权利要求6所述的电梯轿厢人员检测方法，其特征在于：所述第三阈值大于或等于100。
8.根据权利要求5所述的电梯轿厢人员检测方法，其特征在于：该检测方法还包括：在确认电梯轿厢无人时将状态机的值设为0、在确认电梯轿厢有人时将状态机的值设为1。
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