CN117218750A - 一种基于ToF立体视觉的通行装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于ToF立体视觉的通行装置及方法，涉及通行控制技术领域，装置包括ToF相机、闸门系统总成及闸机控制单元；ToF相机设置在闸门系统总成的正上方，ToF相机用于采集闸机视觉数据；闸机视觉数据包括人或物在闸机通道内或闸机通道外的物理位置；闸门系统总成用于采集基于红外对射传感信息确定的通行数据；ToF相机、闸门系统总成均与闸机控制单元连接，闸机控制单元用于接收来自ToF相机的闸机视觉数据、来自闸门系统总成的通行数据，并根据闸机视觉数据和通行数据，确定最终闸门动作，包括闸门打开和闸门关闭。本发明提高通行闸门开闭控制的准确性。

Description

一种基于ToF立体视觉的通行装置及方法

技术领域

本发明涉及通行控制技术领域，特别是涉及一种基于ToF立体视觉的通行装置及方法。

背景技术

传统闸机的电气连接方案中，闸门系统包括光电传感器组、通行逻辑控制板、扇门控制板1、扇门控制板2、物理扇门等电器和物理部件。闸门系统通过RS232串口与闸机的控制单元连接实现了闸机的刷卡通行、未刷卡阻止通行等通行场景。传统闸机电气连接架构如附图1所示，该方案中，闸门系统是一个独立的，封闭的系统。传统闸门系统缺点如下：1)闸门系统的通行逻辑的升级维护，严重依赖闸门系统厂商。2)各闸门系统厂家实现的通行逻辑因闸机的物理差异，难以统一采用相同的通行逻辑。3)传统闸门红外对射传感器系统，具有一定局限性，同一款通行逻辑闸机装置在不同地区也会经常因人体特征不同发生误判、漏人等情况。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于ToF立体视觉的通行装置及方法，提高通行闸门开闭控制的准确性。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于ToF立体视觉的通行装置，包括ToF相机、闸门系统总成及闸机控制单元；

所述ToF相机设置在所述闸门系统总成的正上方，所述ToF相机用于采集闸机视觉数据；所述闸机视觉数据包括人或物在闸机通道内或闸机通道外的物理位置；

所述闸门系统总成用于采集基于红外对射传感信息确定的通行数据；

所述ToF相机、所述闸门系统总成均与所述闸机控制单元连接，所述闸机控制单元用于接收来自所述ToF相机的闸机视觉数据、来自所述闸门系统总成的通行数据，并根据所述闸机视觉数据和所述通行数据，确定最终闸门动作；所述最终闸门动作包括闸门打开和闸门关闭。

可选地，所述闸机控制单元为X86架构或ARM架构工控机。

可选地，所述ToF相机设置在距离地面2.5米到3.0米之间。

可选地，所述闸机控制单元内设置视觉通行逻辑模块；

所述视觉通行逻辑模块用于：

当所述ToF相机工作时，将所述闸机视觉数据转换为闸门动作通行逻辑数据；

当所述ToF相机故障时，所述闸门系统总成自动转换为简单通行逻辑模式。

可选地，所述ToF相机与所述闸机控制单元的连接方式为POE连接。

可选地，所述ToF相机通过网络协议与所述闸机控制单元通信；

所述闸门系统总成包括闸门控制板；所述闸门控制板通过RS232接口与所述闸机控制单元通信。

为达上述目的，本发明还提供了如下技术方案：

一种基于ToF立体视觉的通行方法，包括：

接收来自ToF相机的闸机视觉数据；所述闸机视觉数据包括人或物在闸机通道内或闸机通道外的物理位置；

接收来自闸门系统总成的通行数据；所述通行数据是基于红外对射传感信息确定的；

根据所述闸机视觉数据和所述通行数据，确定最终闸门动作；所述最终闸门动作包括闸门打开和闸门关闭。

可选地，根据所述闸机视觉数据和所述通行数据，确定最终闸门动作，具体包括：

当所述ToF相机工作时，将所述闸机视觉数据转换为闸门动作通行逻辑数据，然后基于所述闸门动作通行逻辑数据和所述通行数据，确定最终闸门动作；

当所述ToF相机故障时，所述闸门系统总成自动转换为简单通行逻辑模式，然后基于所述简单通行逻辑模式和所述通行数据，确定最终闸门动作。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明公开一种基于ToF立体视觉的通行装置及方法，在闸门系统总成的正上方设置ToF相机，采集闸机视觉数据，即人或物在闸机通道内或闸机通道外的物理位置；通过闸机控制单元根据闸机视觉数据、来自闸门系统总成的基于红外对射传感信息确定的通行数据，确定最终闸门动作，包括闸门打开和闸门关闭。即本发明通过结合红外数据与视觉数据，对经过闸门的人或物进行精准检测，提高了闸门开闭控制的准确性，避免了误判或漏判等情况。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为传统闸机电气连接架构的示意图；

图2为本发明基于ToF立体视觉的通行装置的结构示意图；

图3为本发明基于ToF立体视觉的通行装置的部分结构连接示意图；

图4为本发明视觉闸机通行逻辑控制示意图；

图5为本发明基于ToF立体视觉的通行方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种基于ToF立体视觉的通行装置及方法，解决了传统闸门系统无法克服的传统红外对射传感器因自身局限性，导致的误判、漏人等问题。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例一

如图2所示，本发明提供一种基于ToF立体视觉的通行装置，包括ToF相机、闸门系统总成及闸机控制单元。

所述ToF相机设置在所述闸门系统总成的正上方，具体设置在距离地面2.5米到3.0米之间。所述ToF相机用于采集闸机视觉数据；所述闸机视觉数据包括人或物在闸机通道内或闸机通道外的物理位置。其中，物理位置包括人或物距离闸机的距离以及高度。

所述闸门系统总成用于采集基于红外对射传感信息确定的通行数据。所述闸门系统总成包括安全区红外传感器(红外对射传感器组)、左侧扇门控制板(扇门控制板1)、左侧扇门机构(扇门机械机构1)、右侧扇门控制板(扇门控制板2)、右侧扇门机构(扇门机械机构2)和闸门系统控制板(闸门控制板，且不带通行逻辑)。ToF相机具体设置在左侧扇门与右侧扇门的中心的正上方，此处为闸机通道的几何中心。

此外，闸门系统总成还包括紧急输入，以对扇门进行强制打开或关闭，应对特殊紧急情况。

闸机控制单元为X86架构或ARM架构工控机。所述ToF相机、所述闸门系统总成均与所述闸机控制单元连接，所述闸机控制单元用于接收来自所述ToF相机的闸机视觉数据、来自所述闸门系统总成的通行数据，并根据所述闸机视觉数据和所述通行数据，确定最终闸门动作；所述最终闸门动作包括闸门打开和闸门关闭。

在一个具体实例中，闸机控制单元内设置视觉通行逻辑模块；所述视觉通行逻辑模块用于：当所述ToF相机工作时，将所述闸机视觉数据转换为闸门动作通行逻辑数据，对应闸门系统总成非逻辑模式；当所述ToF相机故障时，闸门系统总成自动转换为简单通行逻辑模式。即，视觉通行逻辑模块支持视觉模块故障状态下的逻辑降级模式，逻辑降级是指闸门系统总成由非逻辑模式切换到简单通行逻辑模式。

如图3所示，所述ToF相机与所述闸机控制单元的连接方式为POE连接。具体为，在闸机主机侧安装POE交换机，用于ToF相机的供电和通信。POE交换机再通过网线RJ45和闸机控制单元连接，实现闸机控制单元与ToF相机的网络通信。

所述ToF相机通过网络协议与所述闸机控制单元通信；所述闸门系统总成包括闸门控制板；所述闸门控制板通过RS232接口与所述闸机控制单元通信。

如图4所示，为视觉闸机通行逻辑控制示意图，其中，视觉模块即ToF相机，闸门模块即闸机主机。视觉管理模块通过UDP对视觉模块进行管理，并将采集到的视觉数据发送至视觉数据处理模块，进而将对应的通行数据发送至通行逻辑计算模块，如，通行数据表征人或物与闸机之间的距离小于设定值，则允许通行，反之，则不允许通行。

授权模块/读卡器将采集到的读卡授权信息发送至通行逻辑计算模块，在通行逻辑计算模块内，将读卡授权信息与通行数据进行结合，判断出当前的通行事件为通行或不通行，进而由闸门管理模块通过RS232接口对闸门模块进行控制，达到闸门打开或者闸门关闭的最终结果，实现刷卡开门，乘客通过关门等动作。

此外，设置在闸门通道的红外对射传感器组也将采集到的红外信息发送至通行逻辑计算模块，综合红外信息、读卡授权信息及通行数据，判断出当前的通行事件为通行或不通行，进而由闸门管理模块通过RS232接口对闸门模块进行控制，达到闸门打开或者闸门关闭的最终结果。

如下表1为ToF相机与通行逻辑模块的连接协议表，表2为通行事件定义及闸门控制表。

表1 ToF相机与通行逻辑模块的连接协议表

表2通行事件定义及闸门控制表

视觉闸机事件	闸门动作	说明
			进站授权事件	开门
出站授权事件	开门
			通道空闲就绪事件	关门
进站通道报警事件	关门
			出站通道报警事件	关门
出站侧反向闯入事件	关门
			进站侧反向闯入事件	关门
未通行超时事件	关门
			物品通行事件	不动作
儿童通行事件	关门/不动作	可配置
			成人通行事件	关门
成人尾随事件	关门

其中，进站授权事件：ToF相机检测到人或物处于进站闸机通道，且，接收到读卡授权信息，此时闸门开门。

出站授权事件：ToF相机检测到人或物处于出站闸机通道，且，接收到读卡授权信息，此时闸门开门。

通道空闲就绪事件：ToF相机未检测到人或物处于出站闸机通道，红外对射传感器组未检测到人或物处于闸机通道，且，未接收到读卡授权信息，此时闸门关门。

进站通道报警事件：ToF相机检测到人或物处于进站闸机通道前，未接收到读卡授权信息，此时闸门处于关门状态，发出报警以提醒乘客付费通行。

出站通道报警事件：ToF相机检测到人或物处于出站闸机通道前，未接收到读卡授权信息，此时闸门处于关门状态，发出报警以提醒乘客通行。

出站侧反向闯入事件：进站通道已接收到读卡授权信息，此时闸门处于打开门状态，等待乘客进站通行。等待进站通行过程中，ToF相机检测到人或物处于出站闸机通道，此时报警提醒出站侧乘客退出通道，且，闸门处于关门状态。

进站侧反向闯入事件：出站通道已接收到读卡授权信息，此时闸门处于打开门状态，等待乘客出站通行。等待出站通行过程中，ToF相机检测到人或物处于进站闸机通道。此时报警提醒进站侧乘客退出通道，且，闸门处于关门状态。

未通行超时事件：出站通道或进站通道检测到乘客通行授权事件，但乘客因客观原因，未实际在闸机通道通行。闸机在等待了设定的时间后，产生未通行超时事件，此时闸门处于关门状态。

物品通行事件：出站通道或进站通道未检测到乘客通行授权事件，ToF相机检测到物处于进站或出站闸机通道，此时闸门不动作。

儿童通行事件：出站通道或进站通道检测到乘客通行授权事件，此时，低于儿童身高设定阈值的儿童通过闸机通道，产生儿童通行事件，等待成人通行，闸门处于关门状态或不动作，具体闸门状态可由相关工作人员进行配置。

成人通行事件：出站通道或进站通道检测到乘客通行授权事件，此时，高于儿童身高设定阈值的成人通过闸机通道，产生成人通行事件，闸门处于关门状态。

成人尾随事件：出站通道或进站通道检测到乘客通行授权事件，此时，高于儿童身高设定阈值的成人通过闸机通道，同时ToF相机检测到后方有高于儿童身高设定阈值的另一成人也在通过闸机通道，且，后方成人未刷卡授权，此时产生成人尾随事件，并报警提醒有乘客尾随，闸门处于关门状态。

实施例二

如图5所示，为了实现实施例一中的技术方案，以达到相应的功能和技术效果，本实施例还提供了一种基于ToF立体视觉的通行方法，包括：

步骤100，接收来自ToF相机的闸机视觉数据；所述闸机视觉数据包括人或物在闸机通道内或闸机通道外的物理位置。

步骤200，接收来自闸门系统总成的通行数据；所述通行数据是基于红外对射传感信息确定的。

步骤300，根据所述闸机视觉数据和所述通行数据，确定最终闸门动作；所述最终闸门动作包括闸门打开和闸门关闭。

步骤300，具体包括：当所述ToF相机工作时，将所述闸机视觉数据转换为闸门动作通行逻辑数据，然后基于所述闸门动作通行逻辑数据和所述通行数据，确定最终闸门动作。当所述ToF相机故障时，所述闸门系统总成自动转换为简单通行逻辑模式，然后基于所述简单通行逻辑模式和所述通行数据，确定最终闸门动作。

相对于现有技术，本发明还具有如下优点：

(1)本发明采用ToF相机可以实现快速、高精度的深度识别，具有深度学习能力，能适应不同地域的人体特征，无需改动或改进硬件部件还可解决传统闸门红外传感器因人体特征不同发生误判、漏人等情况。

(2)本发明视觉闸机标准协议架构，基于视觉模块标准协议，可以匹配不同规格，不同电气性能的视觉模块。

(3)本发明视觉模块标准协议架构下的通行逻辑模块，符合地铁标准的标准化视觉闸门通行逻辑，可随闸机系统一同升级，完美解决闸机通行逻辑升级维护问题。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种基于ToF立体视觉的通行装置，其特征在于，装置包括ToF相机、闸门系统总成及闸机控制单元；

所述ToF相机设置在所述闸门系统总成的正上方，所述ToF相机用于采集闸机视觉数据；所述闸机视觉数据包括人或物在闸机通道内或闸机通道外的物理位置；

所述闸门系统总成用于采集基于红外对射传感信息确定的通行数据；

所述ToF相机、所述闸门系统总成均与所述闸机控制单元连接，所述闸机控制单元用于接收来自所述ToF相机的闸机视觉数据、来自所述闸门系统总成的通行数据，并根据所述闸机视觉数据和所述通行数据，确定最终闸门动作；所述最终闸门动作包括闸门打开和闸门关闭。

2.根据权利要求1所述的基于ToF立体视觉的通行装置，其特征在于，所述闸机控制单元为X86架构或ARM架构工控机。

3.根据权利要求1所述的基于ToF立体视觉的通行装置，其特征在于，所述ToF相机设置在距离地面2.5米到3.0米之间。

4.根据权利要求1所述的基于ToF立体视觉的通行装置，其特征在于，所述闸机控制单元内设置视觉通行逻辑模块；

所述视觉通行逻辑模块用于：

当所述ToF相机工作时，将所述闸机视觉数据转换为闸门动作通行逻辑数据；

当所述ToF相机故障时，所述闸门系统总成自动转换为简单通行逻辑模式。

5.根据权利要求1所述的基于ToF立体视觉的通行装置，其特征在于，所述ToF相机与所述闸机控制单元的连接方式为POE连接。

6.根据权利要求1所述的基于ToF立体视觉的通行装置，其特征在于，所述ToF相机通过网络协议与所述闸机控制单元通信；

所述闸门系统总成包括闸门控制板；所述闸门控制板通过RS232接口与所述闸机控制单元通信。

7.一种基于ToF立体视觉的通行方法，其特征在于，方法包括：

接收来自ToF相机的闸机视觉数据；所述闸机视觉数据包括人或物在闸机通道内或闸机通道外的物理位置；

接收来自闸门系统总成的通行数据；所述通行数据是基于红外对射传感信息确定的；

根据所述闸机视觉数据和所述通行数据，确定最终闸门动作；所述最终闸门动作包括闸门打开和闸门关闭。

8.根据权利要求7所述的基于ToF立体视觉的通行方法，其特征在于，根据所述闸机视觉数据和所述通行数据，确定最终闸门动作，具体包括：

当所述ToF相机工作时，将所述闸机视觉数据转换为闸门动作通行逻辑数据，然后基于所述闸门动作通行逻辑数据和所述通行数据，确定最终闸门动作；

当所述ToF相机故障时，所述闸门系统总成自动转换为简单通行逻辑模式，然后基于所述简单通行逻辑模式和所述通行数据，确定最终闸门动作。