CN107392942B - 人体目标实时分析系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种人体目标实时分析系统，包括顶部球形摄像头，设置在车厢顶部，用于对车厢内部环境进行实时图像数据捕获，以获得并输出实时顶部图像；第一变化幅度检测设备，与顶部球形摄像头连接，用于获得第一变化幅度；第二变化幅度检测设备，与顶部球形摄像头连接，用于获得第二变化幅度。通过本发明，能够在保证检测精度的同时，实现对人体目标的实时检测。

Description

人体目标实时分析系统

技术领域

本发明涉及目标分析领域，尤其涉及一种人体目标实时分析系统。

背景技术

高铁具有载客量高、耗时少、安全性好、正点率高、舒适方便以及能耗较低等优点。还能够对对沿线地区经济发展起到了推进和均衡作用；促进了沿线城市经济发展和国土开发；沿线企业数量增加使国税和地税相应增加；节约能源和减少环境污染。同时能够带动沿线经济，沿线城市焕发新活力高铁对工业化和城镇化的发展起到了非常重要的促进作用，促使高铁沿线中心城市与卫星城镇选择重新“布局”，即以高铁中心城市辐射和带动周边城市同步发展。

当前高铁车厢内的人员监控一般采用图像监控模式，即在车厢内安装摄像头对车厢内的人员进行图像采集和图像处理，基于图像处理的结果采取相应的应对措施，这种模式在人员拥堵的情况下容易产生监控盲区，如果增加过多的摄像头又会提高电子设备的功耗。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种人体目标实时分析系统，在车厢内引入顶部球形摄像头和多个点阵摄像头，多个点阵摄像头均匀设置在顶部球形摄像头所属车厢的顶部的不同位置，每一个点阵摄像头都面向车厢进行拍摄，默认状态下，每一个点阵摄像头都为关闭状态；引入了DSP处理芯片，用于基于各个高大乘客在车厢内的位置确定每一个点阵摄像头附近高大乘客的数量，当数量大于等于预设数量阈值时，开启对应的点阵摄像头，否则，关闭对应的点阵摄像头。

根据本发明的一方面，提供了一种人体目标实时分析系统，所述系统包括：顶部球形摄像头，设置在车厢顶部，用于对车厢内部环境进行实时图像数据捕获，以获得并输出实时顶部图像；第一变化幅度检测设备，与顶部球形摄像头连接，用于接收实时顶部图像，对于实时顶部图像中的每一个像素的像素值，将其像素值减去其同列下行像素的像素值后获得的差值做平方以获得第一平方值，将其像素值减去其同行下列像素的像素值后获得的差值做平方以获得第二平方值，将第一平方值与第二平方值相加后获得的和进行开方以获得第一变化幅度，其中，实时顶部图像的最后一行的每一个像素的第一变化幅度直接取用上一行的同列像素的第一变化幅度，实时顶部图像的最后一列的每一个像素的第一变化幅度直接取用上一列的同行像素的第一变化幅度；第二变化幅度检测设备，与顶部球形摄像头连接，用于接收实时顶部图像，对于实时顶部图像中的每一个像素的像素值，将其像素值减去其同列下行像素的像素值后取绝对值以获得第一绝对值，将其像素值减去其同行下列像素的像素值后取绝对值以获得第二绝对值，将第一绝对值与第二绝对值相加后获得的和作为第二变化幅度，其中，实时顶部图像的最后一行的每一个像素的第二变化幅度直接取用上一行的同列像素的第二变化幅度，实时顶部图像的最后一列的每一个像素的第二变化幅度直接取用上一列的同行像素的第二变化幅度。

更具体地，在所述人体目标实时分析系统中，所述系统还包括：变化幅度选择设备，分别与所述第一变化幅度检测设备和所述第二变化幅度检测设备连接，用于对于实时顶部图像中的每一个像素的像素值，将其第一变化幅度与其第二变化幅度相比较，取其第一变化幅度与其第二变化幅度之间的最大值作为最终变化幅度。

更具体地，在所述人体目标实时分析系统中，所述系统还包括：变化幅度处理设备，与所述变化幅度选择设备连接，用于对于实时顶部图像中的每一个像素的像素值，将其最终变化幅度与预设变化幅度阈值进行比较，对于最终变化幅度大于等于预设变化幅度阈值的各个像素，对其像素值进行锐化处理以获得处理后的像素值，对最终变化幅度小于预设变化幅度阈值的各个像素，直接将其像素值作为处理后的像素值，实时顶部图像中的所有像素的处理后的像素值形成实时顶部图像对应的变化幅度处理图像。

更具体地，在所述人体目标实时分析系统中，所述系统还包括：

第一变换设备，与变化幅度处理设备连接，用于接收变化幅度处理图像，对所述变化幅度处理图像的每一个像素点的像素值执行对数变换以获得对应的对数值，将所述变化幅度处理图像的所有像素点分别对应的对数值按照像素点在所述变化幅度处理图像中的排列顺序组成二维数组以作为对数变换数组输出；第二变换设备，与所述第一变换设备连接，用于接收所述对数变换数组，并采用曲波变换对所述对数变换数组进行分解，以获得所述变化幅度处理图像的高频变换数组以及所述变化幅度处理图像的低频变换数组；

分化处理设备，与所述第二变换设备连接，用于对所述变化幅度处理图像的高频变换数组执行双边滤波处理以获得第一处理数组，对所述变化幅度处理图像的低频变换数组执行光滑滤波处理以获得第二处理数组，并将所述第一处理数组和所述第二处理数组组合成所述变化幅度处理图像对应的分化处理图像；高大目标检测设备，与分化处理设备连接，对分化处理图像进行各个目标的类型识别以确定高度值超过预设高度阈值的高大乘客，输出分化处理图像中的高大乘客数量，并针对分化处理图像中的每一个高大乘客，基于其在分化处理图像中景深确定其在车厢内的位置；

多个点阵摄像头，均匀设置在顶部球形摄像头所属车厢的顶部的不同位置，每一个点阵摄像头都面向车厢进行拍摄，默认状态下，每一个点阵摄像头都为关闭状态；DSP处理芯片，用于基于各个高大乘客在车厢内的位置确定每一个点阵摄像头附近高大乘客的数量，当数量大于等于预设数量阈值时，开启对应的点阵摄像头，否则，关闭对应的点阵摄像头；

其中，所述分化处理设备将所述第一处理数组和所述第二处理数组组合成所述变化幅度处理图像对应的分化处理图像包括：所述分化处理设备基于曲波重构模式将所述第一处理数组和所述第二处理数组组合成所述变化幅度处理图像对应的分化处理图像。

更具体地，在所述人体目标实时分析系统中：在所述变化幅度处理设备中，根据锐化等级确定预设变化幅度阈值，锐化等级越高，预设变化幅度阈值越小。

更具体地，在所述人体目标实时分析系统中：所述第一变化幅度检测设备、所述第二变化幅度检测设备和所述变化幅度选择设备被设置在车厢内的侧壁上。

更具体地，在所述人体目标实时分析系统中：所述变化幅度处理设备、所述第一变换设备和所述第二变换设备被设置在车厢内的侧壁上。

更具体地，在所述人体目标实时分析系统中：所述分化处理设备、所述高大目标检测设备和所述DSP处理芯片被设置在车辆控制室内的控制盒中。

附图说明

以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：

图1为根据本发明实施方案示出的人体目标实时分析系统的结构方框图。

图2为根据本发明实施方案示出的人体目标实时分析系统的分化处理设备的结构方框图。

附图标记：1顶部球形摄像头；2第一变化幅度检测设备；3第二变化幅度检测设备；4变化幅度选择设备；5变化幅度处理设备；6分化处理设备；61第一处理子设备；62第二处理子设备；63组合子设备

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的人体目标实时分析系统的实施方案进行详细说明。

车厢是运载乘客的主要工具，在火车、汽车、高铁等重要交通工具中都不可或缺，例如火车车厢有硬座车、软座车、卧铺车、餐车等。当车厢内乘客较少时，车厢内的环境是舒适愉快的，乘客可以在车厢内随意走动，自由行走，根据自己的需求选择观看风景、与人交谈或者坐在车椅上休憩。

然而，车厢内也存在乘客拥挤的时段，例如节假日或周末，由于乘客的目的地重叠性高，每一个车厢内挤满了急待到达目的地的乘客，这时如果采取单个摄像头，则必然存在视角盲区，如果采取多个摄像头同时打开的模式，则在拥堵情况下满足了监控要求，而在非拥堵情况下却造成了电子设备的浪费。为了克服上述不足，本发明搭建了一种人体目标实时分析系统，用于解决上述技术问题。

图1为根据本发明实施方案示出的人体目标实时分析系统的结构方框图，所述系统包括：

顶部球形摄像头，设置在车厢顶部，用于对车厢内部环境进行实时图像数据捕获，以获得并输出实时顶部图像；

第一变化幅度检测设备，与顶部球形摄像头连接，用于接收实时顶部图像，对于实时顶部图像中的每一个像素的像素值，将其像素值减去其同列下行像素的像素值后获得的差值做平方以获得第一平方值，将其像素值减去其同行下列像素的像素值后获得的差值做平方以获得第二平方值，将第一平方值与第二平方值相加后获得的和进行开方以获得第一变化幅度，其中，实时顶部图像的最后一行的每一个像素的第一变化幅度直接取用上一行的同列像素的第一变化幅度，实时顶部图像的最后一列的每一个像素的第一变化幅度直接取用上一列的同行像素的第一变化幅度；

第二变化幅度检测设备，与顶部球形摄像头连接，用于接收实时顶部图像，对于实时顶部图像中的每一个像素的像素值，将其像素值减去其同列下行像素的像素值后取绝对值以获得第一绝对值，将其像素值减去其同行下列像素的像素值后取绝对值以获得第二绝对值，将第一绝对值与第二绝对值相加后获得的和作为第二变化幅度，其中，实时顶部图像的最后一行的每一个像素的第二变化幅度直接取用上一行的同列像素的第二变化幅度，实时顶部图像的最后一列的每一个像素的第二变化幅度直接取用上一列的同行像素的第二变化幅度。

接着，继续对本发明的人体目标实时分析系统的具体结构进行进一步的说明。

在所述人体目标实时分析系统中，所述系统还包括：

变化幅度选择设备，分别与所述第一变化幅度检测设备和所述第二变化幅度检测设备连接，用于对于实时顶部图像中的每一个像素的像素值，将其第一变化幅度与其第二变化幅度相比较，取其第一变化幅度与其第二变化幅度之间的最大值作为最终变化幅度。

在所述人体目标实时分析系统中，所述系统还包括：

变化幅度处理设备，与所述变化幅度选择设备连接，用于对于实时顶部图像中的每一个像素的像素值，将其最终变化幅度与预设变化幅度阈值进行比较，对于最终变化幅度大于等于预设变化幅度阈值的各个像素，对其像素值进行锐化处理以获得处理后的像素值，对最终变化幅度小于预设变化幅度阈值的各个像素，直接将其像素值作为处理后的像素值，实时顶部图像中的所有像素的处理后的像素值形成实时顶部图像对应的变化幅度处理图像。

在所述人体目标实时分析系统中，所述系统还包括：

第一变换设备，与变化幅度处理设备连接，用于接收变化幅度处理图像，对所述变化幅度处理图像的每一个像素点的像素值执行对数变换以获得对应的对数值，将所述变化幅度处理图像的所有像素点分别对应的对数值按照像素点在所述变化幅度处理图像中的排列顺序组成二维数组以作为对数变换数组输出；

第二变换设备，与所述第一变换设备连接，用于接收所述对数变换数组，并采用曲波变换对所述对数变换数组进行分解，以获得所述变化幅度处理图像的高频变换数组以及所述变化幅度处理图像的低频变换数组；

分化处理设备，如图2所示，与所述第二变换设备连接，包括第一处理子设备、第二处理子设备和组合子设备，所述第一处理子设备对所述变化幅度处理图像的高频变换数组执行双边滤波处理以获得第一处理数组，所述第二处理子设备对所述变化幅度处理图像的低频变换数组执行光滑滤波处理以获得第二处理数组，所述组合子设备将所述第一处理数组和所述第二处理数组组合成所述变化幅度处理图像对应的分化处理图像；

高大目标检测设备，与分化处理设备连接，对分化处理图像进行各个目标的类型识别以确定高度值超过预设高度阈值的高大乘客，输出分化处理图像中的高大乘客数量，并针对分化处理图像中的每一个高大乘客，基于其在分化处理图像中景深确定其在车厢内的位置；

多个点阵摄像头，均匀设置在顶部球形摄像头所属车厢的顶部的不同位置，每一个点阵摄像头都面向车厢进行拍摄，默认状态下，每一个点阵摄像头都为关闭状态；

DSP处理芯片，用于基于各个高大乘客在车厢内的位置确定每一个点阵摄像头附近高大乘客的数量，当数量大于等于预设数量阈值时，开启对应的点阵摄像头，否则，关闭对应的点阵摄像头；

其中，所述分化处理设备将所述第一处理数组和所述第二处理数组组合成所述变化幅度处理图像对应的分化处理图像包括：所述分化处理设备基于曲波重构模式将所述第一处理数组和所述第二处理数组组合成所述变化幅度处理图像对应的分化处理图像。

在所述人体目标实时分析系统中：

在所述变化幅度处理设备中，根据锐化等级确定预设变化幅度阈值，锐化等级越高，预设变化幅度阈值越小。

在所述人体目标实时分析系统中：

所述第一变化幅度检测设备、所述第二变化幅度检测设备和所述变化幅度选择设备被设置在车厢内的侧壁上。

在所述人体目标实时分析系统中：

所述变化幅度处理设备、所述第一变换设备和所述第二变换设备被设置在车厢内的侧壁上。

以及在所述人体目标实时分析系统中：

所述分化处理设备、所述高大目标检测设备和所述DSP处理芯片被设置在车辆控制室内的控制盒中。

另外，DSP芯片的内部采用程序和数据分开的哈佛结构，具有专门的硬件乘法器，广泛采用流水线操作，提供特殊的DSP指令，可以用来快速的实现各种数字信号处理算法。

根据数字信号处理的要求，DSP芯片一般具有如下的一些主要特点：(1)在一个指令周期内可完成一次乘法和一次加法。(2)程序和数据空间分开，可以同时访问指令和数据。(3)片内具有快速RAM，通常可通过独立的数据总线在两块中同时访问。(4)具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持。(5)快速的中断处理和硬件I/O支持。(6)具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器。(7)可以并行执行多个操作。(8)支持流水线操作，使取指、译码和执行等操作可以重叠执行。

根据DSP芯片工作的数据格式来分类的。数据以定点格式工作的DSP芯片称为定点DSP芯片，如TI公司的TMS320C1X/C2X、TMS320C2XX/C5X、TMS320C54X/C62XX系列，AD公司的ADSP21XX系列，AT&T公司的DSP16/16A，Motolora公司的MC56000等。以浮点格式工作的称为浮点DSP芯片，如TI公司的TMS320C3X/C4X/C8X，AD公司的ADSP21XXX系列，AT&T公司的DSP32/32C，Motolora公司的MC96002等。

不同浮点DSP芯片所采用的浮点格式不完全一样，有的DSP芯片采用自定义的浮点格式，如TMS320C3X，而有的DSP芯片则采用IEEE的标准浮点格式，如Motorola公司的MC96002、FUJITSU公司的MB86232和ZORAN公司的ZR35325等。

采用本发明的人体目标实时分析系统，针对现有技术中车厢内图像监控方案过于死板的技术问题，通过对车厢内的乘客进行高精度、有针对性的图像采集和图像处理，以获取相应的乘客信息，基于所述乘客信息确定车厢内各个摄像头当前的开关模式，从而在避免了电子设备浪费的同时，保证了车厢监控的效果。

可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (2)

1.一种人体目标实时分析系统，所述系统包括：

顶部球形摄像头，设置在车厢顶部，用于对车厢内部环境进行实时图像数据捕获，以获得并输出实时顶部图像；

第一变化幅度检测设备，与顶部球形摄像头连接，用于接收实时顶部图像，对于实时顶部图像中的每一个像素的像素值，将其像素值减去其同列下行像素的像素值后获得的差值做平方以获得第一平方值，将其像素值减去其同行下列像素的像素值后获得的差值做平方以获得第二平方值，将第一平方值与第二平方值相加后获得的和进行开方以获得第一变化幅度，其中，实时顶部图像的最后一行的每一个像素的第一变化幅度直接取用上一行的同列像素的第一变化幅度，实时顶部图像的最后一列的每一个像素的第一变化幅度直接取用上一列的同行像素的第一变化幅度；

第二变化幅度检测设备，与顶部球形摄像头连接，用于接收实时顶部图像，对于实时顶部图像中的每一个像素的像素值，将其像素值减去其同列下行像素的像素值后取绝对值以获得第一绝对值，将其像素值减去其同行下列像素的像素值后取绝对值以获得第二绝对值，将第一绝对值与第二绝对值相加后获得的和作为第二变化幅度，其中，实时顶部图像的最后一行的每一个像素的第二变化幅度直接取用上一行的同列像素的第二变化幅度，实时顶部图像的最后一列的每一个像素的第二变化幅度直接取用上一列的同行像素的第二变化幅度；

其特征在于，所述系统还包括：

变化幅度选择设备，分别与所述第一变化幅度检测设备和所述第二变化幅度检测设备连接，用于对于实时顶部图像中的每一个像素的像素值，将其第一变化幅度与其第二变化幅度相比较，取其第一变化幅度与其第二变化幅度之间的最大值作为最终变化幅度；

变化幅度处理设备，与所述变化幅度选择设备连接，用于对于实时顶部图像中的每一个像素的像素值，将其最终变化幅度与预设变化幅度阈值进行比较，对于最终变化幅度大于等于预设变化幅度阈值的各个像素，对其像素值进行锐化处理以获得处理后的像素值，对最终变化幅度小于预设变化幅度阈值的各个像素，直接将其像素值作为处理后的像素值，实时顶部图像中的所有像素的处理后的像素值形成实时顶部图像对应的变化幅度处理图像；

第一变换设备，与变化幅度处理设备连接，用于接收变化幅度处理图像，对所述变化幅度处理图像的每一个像素点的像素值执行对数变换以获得对应的对数值，将所述变化幅度处理图像的所有像素点分别对应的对数值按照像素点在所述变化幅度处理图像中的排列顺序组成二维数组以作为对数变换数组输出；

第二变换设备，与所述第一变换设备连接，用于接收所述对数变换数组，并采用曲波变换对所述对数变换数组进行分解，以获得所述变化幅度处理图像的高频变换数组以及所述变化幅度处理图像的低频变换数组；

分化处理设备，与所述第二变换设备连接，用于对所述变化幅度处理图像的高频变换数组执行双边滤波处理以获得第一处理数组，对所述变化幅度处理图像的低频变换数组执行光滑滤波处理以获得第二处理数组，并将所述第一处理数组和所述第二处理数组组合成所述变化幅度处理图像对应的分化处理图像；

高大目标检测设备，与分化处理设备连接，对分化处理图像进行各个目标的类型识别以确定高度值超过预设高度阈值的高大乘客，输出分化处理图像中的高大乘客数量，并针对分化处理图像中的每一个高大乘客，基于其在分化处理图像中景深确定其在车厢内的位置；

多个点阵摄像头，均匀设置在顶部球形摄像头所属车厢的顶部的不同位置，每一个点阵摄像头都面向车厢进行拍摄，默认状态下，每一个点阵摄像头都为关闭状态；

DSP处理芯片，用于基于各个高大乘客在车厢内的位置确定每一个点阵摄像头附近高大乘客的数量，当数量大于等于预设数量阈值时，开启对应的点阵摄像头，否则，关闭对应的点阵摄像头；

其中，所述分化处理设备将所述第一处理数组和所述第二处理数组组合成所述变化幅度处理图像对应的分化处理图像包括：所述分化处理设备基于曲波重构模式将所述第一处理数组和所述第二处理数组组合成所述变化幅度处理图像对应的分化处理图像。

2.如权利要求1所述的人体目标实时分析系统，其特征在于：

在所述变化幅度处理设备中，根据锐化等级确定预设变化幅度阈值，锐化等级越高，预设变化幅度阈值越小。