FR2800895A1 - BUS PASSENGER COUNTING SYSTEM AND METHOD - Google Patents
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Abstract
Description
SYSTEME ET PROCEDE DE COMPTAGE DE PASSAGERS POUR BUSBUS PASSENGER COUNTING SYSTEM AND METHOD
La présente invention concerne un système et un procédé de comptage, ainsi que de détection, de passagers pour The present invention relates to a system and method for counting, as well as detecting, passengers for
bus, car ou tout véhicule de transport de groupes. bus, coach or any group transport vehicle.
Dans le domaine du transport de groupes, la connaissance du nombre de passagers entrant et sortant du véhicule, notamment en différents endroits du bus loin des yeux du conducteur, est importante pour le contrôle dynamique du véhicule. La connaissance du poids à charge instantané du véhicule peut servir au contrôle du freinage et de la direction du véhicule. De plus, pour tout véhicule de transport de personnes, comme les autocars, les autobus, les cars scolaires par exemple, il est nécessaire de détecter des obstacles se présentant au niveau des portes et susceptibles de gêner le fonctionnement des mécanismes de fermeture des portes. Concernant le comptage des passagers d'un véhicule de transport en commun, il existe quatre modes de comptage actuels: - le comptage par tapis à contacts électriques; - le comptage actif de proximité par barrières infrarouges ou ultrasons; - le comptage passif de proximité par pyrométrie infrarouge; In the area of group transport, knowing the number of passengers entering and leaving the vehicle, especially at different places on the bus away from the driver's eyes, is important for dynamic vehicle control. Knowing the instantaneous load weight of the vehicle can be used to control the braking and steering of the vehicle. In addition, for any vehicle for transporting people, such as coaches, buses, school buses for example, it is necessary to detect obstacles appearing at the doors and likely to interfere with the operation of the door closing mechanisms. Regarding the counting of passengers in a public transport vehicle, there are four current counting modes: - counting by carpet with electrical contacts; - active proximity metering by infrared or ultrasonic barriers; - passive proximity counting by infrared pyrometry;
- le comptage par caméra et traitement d'images. - camera counting and image processing.
Le premier mode de comptage par tapis utilise cinq contacts électriques, répartis sous la surface du tapis, qui réagissent en fonction du poids de la personne qui marche sur le tapis. Cette solution est peu fiable car certains enfants peuvent n'être pas pris The first mode of counting by carpet uses five electrical contacts, distributed under the surface of the carpet, which react according to the weight of the person who walks on the carpet. This solution is unreliable because some children may not be taken
en compte à cause de leur faible poids. because of their low weight.
Le deuxième mode de comptage par barrières infrarouges utilise généralement 2 à 4 cellules infrarouges, qui The second infrared barrier counting method generally uses 2 to 4 infrared cells, which
sont fixées au bord des portières et en haut de celles- are attached to the edge of the doors and at the top of the doors
ci. Ce mode est également peu fiable car, dépendant de l'albédo des personnes, les cellules peuvent ne pas détecter des personnes qui ne réfléchissent aucun signal en retour. La non détection des personnes est due à l'absorption de l'infrarouge par les tissus de leurs vêtements. Dans le cas d'un comptage par barrières à ultrasons, le faisceau émis peut être dispersé pour la forme physique des personnes, car les this. This mode is also unreliable because, depending on the albedo of the people, the cells may not detect people who do not reflect any signal in return. The non-detection of people is due to the absorption of infrared by the fabrics of their clothes. In the case of counting by ultrasonic barriers, the emitted beam can be dispersed for the physical shape of people, because the
ultrasons sont spéculaires.ultrasound is specular.
Le mode de comptage par pyrométrie infrarouge est utilisé plus particulièrement dans les banques. Il est basé sur le même principe que le comptage par barrières infrarouges, mais les longueurs d'onde utilisées en pyrométrie sont de 3 à 5 microns et de 8 à 12 microns, alors que les longueurs d'onde utilisées dans les The infrared pyrometry counting mode is used more particularly in banks. It is based on the same principle as counting by infrared barriers, but the wavelengths used in pyrometry are 3 to 5 microns and 8 to 12 microns, while the wavelengths used in
barrières infrarouges sont de 0,7 à 0,9 microns. infrared barriers are 0.7 to 0.9 microns.
Pour ces deux premiers modes, il n'est pas possible de différencier à l'aide d'un seul capteur, les personnes entrant dans le véhicule de celles qui en sortent. De plus, la précision de comptage est supérieure à 6 %. Or, l'objectif actuel des organismes de transports publics, tels que la Régie Autonome des Transports Parisiens, est d'atteindre une précision de 1 à 2 %, c'est-à-dire de détecter 98 personnes sur 100 For these first two modes, it is not possible to differentiate, using a single sensor, the people entering the vehicle from those leaving it. In addition, the counting accuracy is greater than 6%. However, the current objective of public transport organizations, such as the Régie Autonome des Transports Parisiens, is to achieve an accuracy of 1 to 2%, that is to say to detect 98 people out of 100
qui passent.passing.
Le quatrième mode de comptage utilise une caméra qui vise verticalement un repère en damier placé au sol. Le comptage s'effectue à l'aide d'un circuit intégré qui The fourth counting mode uses a camera which aims vertically at a checkerboard mark placed on the ground. Counting is carried out using an integrated circuit which
inclut le traitement d'image avec réseaux de neurones. includes image processing with neural networks.
Ce quatrième mode, décrit notamment dans le brevet français FR 2 739 208 de FAIVELY TRANSPORT, permet de This fourth mode, described in particular in French patent FR 2 739 208 of FAIVELY TRANSPORT, makes it possible to
distinguer le sens de circulation des personnes. distinguish the direction of movement of people.
Concernant la fonction de détection de passagers au niveau des portes du bus, elle peut être assurée par exemple par des capteurs de pression pneumatique ou par des capteurs piézo-électriques équipant les bords des portes associés à des moyens de mesure du courant des Regarding the passenger detection function at the bus doors, it can be provided for example by pneumatic pressure sensors or by piezoelectric sensors equipping the edges of the doors associated with means for measuring the current of the
moteurs électriques assurant la fermeture des portes. electric motors for closing the doors.
Un signal électrique est envoyé au tableau de bord du An electrical signal is sent to the dashboard of the
véhicule pour autoriser le démarrage par le conducteur. vehicle to authorize the driver to start.
Cependant, en raison de l'imprécision de mesure de la différence de pression entre les deux bords pneumatiques de chaque porte, ou de celle du courant électrique des moteurs entraînant les portes, un obstacle comme un bras ou un pied d'un passager subsistant dans la porte peut ne pas être détecté et rester coincé alors que le conducteur fait démarrer son véhicule. On ne peut détecter que des objets solides non déformables coincés dans les portes, car les obstacles déformables de petite taille comme une main ou un bras d'enfant ne s'opposent pas assez fortement aux forces mécaniques des portières et le courant consommé dans les moteurs de commande des portes ne However, due to the inaccuracy of measuring the pressure difference between the two pneumatic edges of each door, or that of the electric current of the motors driving the doors, an obstacle such as an arm or a foot of a passenger remaining in the door may go undetected and get stuck while the driver starts his vehicle. We can only detect solid non-deformable objects trapped in the doors, because small deformable obstacles such as a child's hand or arm do not strongly oppose the mechanical forces of the doors and the current consumed in the motors. door control
dépasse pas un seuil fixé préalablement. not exceed a threshold set beforehand.
L'invention vise à résoudre ces deux problèmes en proposant un système de comptage et de détection par caméra couplée à des moyens de détection de présence The invention aims to solve these two problems by proposing a camera counting and detection system coupled with presence detection means.
pour confirmer et lever le doute.to confirm and remove the doubt.
Pour cela, un premier objet de l'invention est un système de comptage et de détection de passagers dans un véhicule de transport en commun, comportant au moins un dispositif d'acquisition d'images, des moyens de visualisation de ces images par le conducteur et un calculateur électronique embarqué pilotant notamment des actionneurs de freinage, de boîte de vitesses et de fermeture des portes du véhicule, caractérisé en ce qu'il comporte: - un dispositif d'acquisition d'images à partir d'une ou plusieurs caméras numériques, de format miniature implantées dans la structure mécanique du véhicule, au niveau de chaque porte d'accès pour les passagers et dont le champ de vision englobe toute la zone d'accès; un détecteur de présence associé au dispositif d'acquisition d'images de chaque porte d'accès du véhicule, dont le champ de détection est dirigé vers la frontière entre l'intérieur et l'extérieur du véhicule; - un calculateur électronique embarqué, dit de vision, assurant le traitement des images issues de chaque dispositif d'acquisition, destiné à détecter des régions en mouvement et à les faire correspondre aux For this, a first object of the invention is a system for counting and detecting passengers in a public transport vehicle, comprising at least one device for acquiring images, means for the display of these images by the driver. and an on-board electronic computer controlling in particular braking, gearbox and closing actuators of the vehicle doors, characterized in that it comprises: - an image acquisition device from one or more digital cameras , miniature format installed in the mechanical structure of the vehicle, at each passenger access door and whose field of vision encompasses the entire access area; a presence detector associated with the image acquisition device of each access door of the vehicle, the detection field of which is directed towards the border between the interior and the exterior of the vehicle; - an on-board electronic computer, called a vision computer, ensuring the processing of the images from each acquisition device, intended to detect moving regions and to make them correspond to the
personnes physiques détectées.natural persons detected.
Un second objet de l'invention est un procédé de comptage des passagers mis en oeuvre par un tel système, comportant les étapes suivantes: - e1: acquisition d'images au niveau de chaque porte d'accès du véhicule; - e2: segmentation des régions de chaque image; - e3: détection de segments d'images qualifiés de "candidats"; - e4: comparaison de chaque segment "candidat" à un critère de taille probable (CT); - e5: détermination de segments d'images de "candidats à une présence humaine"; - e6: confirmation de la présence de "corps chaud" dans certains de ces derniers segments d'images; - e7: sélection de segments d'images qualifiés de "candidats à une présence humaine aptes au comptage"; - e8: comptage du nombre de passagers présents dans le véhicule, par soustraction au nombre de passagers A second object of the invention is a method of counting passengers implemented by such a system, comprising the following steps: - e1: acquisition of images at each access door of the vehicle; - e2: segmentation of the regions of each image; - e3: detection of image segments qualified as "candidates"; - e4: comparison of each "candidate" segment to a probable size criterion (CT); - e5: determination of image segments of "candidates for human presence"; - e6: confirmation of the presence of "hot bodies" in some of these latter image segments; - e7: selection of image segments qualified as "candidates for human presence suitable for counting"; - e8: counting of the number of passengers present in the vehicle, by subtraction from the number of passengers
entrants du nombre de passagers sortants. number of outgoing passengers.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention Other characteristics and advantages of the invention
apparaîtront à la lecture de la description d'un will appear on reading the description of a
exemple de réalisation, illustrée par les figures suivantes qui sont: -la figure 1: une coupe schématique d'un véhicule au niveau d'une porte, équipée d'au moins une caméra et d'un détecteur de présence; -la figure 2: un schéma fonctionnel d'un système de comptage selon l'invention, dans un véhicule; -les figures 3 et 4: deux diagrammes fonctionnels du traitement d'image selon le procédé de comptage de l'invention. Les différents éléments portant les mêmes références sur les différentes figures remplissent les mêmes exemplary embodiment, illustrated by the following figures which are: FIG. 1: a schematic section of a vehicle at the level of a door, equipped with at least one camera and a presence detector; FIG. 2: a functional diagram of a counting system according to the invention, in a vehicle; FIGS. 3 and 4: two functional diagrams of image processing according to the counting method of the invention. The different elements bearing the same references in the different figures fulfill the same
fonctions en vue des mêmes résultats. functions for the same results.
Le système de comptage selon l'invention comprend un dispositif d'acquisition d'images à partir d'une ou plusieurs caméras numériques matricielles, de type CCD - Charge Coupled Device -, ou CMOS Complementary Oxyde Semiconductor -, ou APS-CMOS - Active Pixel Sensor CMOS -, de format miniature, implantées dans la structure mécanique du véhicule de type bus, au niveau de chaque porte d'accès pour les passagers soit à l'avant du véhicule pour le flux d'entrée des passagers et à l'arrière pour le flux de sortie. Des moyens d'éclairage adéquat peuvent être associés aux caméras, afin d'éclairer la scène se passant au voisinage de The counting system according to the invention comprises an image acquisition device from one or more digital matrix cameras, of the CCD - Charge Coupled Device -, or CMOS Complementary Oxide Semiconductor -, or APS-CMOS - Active type. Pixel Sensor CMOS -, miniature format, installed in the mechanical structure of the bus-type vehicle, at each passenger access door, either at the front of the vehicle for the passenger entry flow and at the back for the output stream. Adequate lighting means can be associated with the cameras, in order to illuminate the scene happening in the vicinity of
chaque porte.each door.
Les images issues des caméras sont traitées par un calculateur électronique embarqué, à microprocesseur muni d'un circuit d'entrée/sortie tout ou rien pour alerter le conducteur du véhicule. Ce calculateur est destiné à détecter des régions en mouvement telles que The images from the cameras are processed by an on-board electronic computer, with a microprocessor provided with an all-or-nothing input / output circuit to alert the driver of the vehicle. This calculator is intended to detect moving regions such as
des voyageurs passant devant la caméra. of travelers walking past the camera.
Cette détection est améliorée et confirmée par au moins un détecteur de présence, de type infrarouge thermique ou radar (de longueur d'onde comprise entre trois et This detection is improved and confirmed by at least one presence detector, of thermal infrared or radar type (of wavelength between three and
cinq microns, ou huit et douze microns). five microns, or eight and twelve microns).
La coupe schématique du véhicule 1 sur la figure 1 est une coupe transversale au niveau d'une porte 2. Une caméra CCD 3 est placée à l'intérieur du bus, sous le plafonnier 4 au-dessus de la zone d'ouverture de la porte. Son champ de vision 5, de diamètre au sol voisin de 1,5 mètres par exemple, représenté en pointillés, englobe toute la zone d'accès du bus, soit les marches The schematic section of the vehicle 1 in FIG. 1 is a cross section at the level of a door 2. A CCD camera 3 is placed inside the bus, under the ceiling light 4 above the opening area of the door. Its field of vision 5, with a diameter on the ground close to 1.5 meters for example, represented in dotted lines, encompasses the entire access area of the bus, i.e. the steps
d'accès 6.access 6.
Une seconde caméra 30 peut être placée à l'extérieur du bus 1 de telle sorte que leurs deux champs de vision 5 et 50 soient complémentaires et couvrent toute la zone d'ouverture de la porte 2 permettant l'accès des passagers. Comme le montre le schéma fonctionnel de la page 2, elles sont reliées à un calculateur électronique 7 dit de vision assurant le traitement d'images dans le but de détecter des régions en mouvement. Les régions sont segmentées par rapport au fond fixe que représentent les marches du bus vues de dessus, ou les portières A second camera 30 can be placed outside the bus 1 so that their two fields of vision 5 and 50 are complementary and cover the entire opening area of the door 2 allowing passenger access. As shown in the functional diagram on page 2, they are connected to an electronic computer 7 called vision ensuring the processing of images in order to detect moving regions. The regions are segmented in relation to the fixed background represented by the bus steps seen from above, or the doors
vues latéralement.side views.
Pour rendre plus fiable l'identification des personnes et de leurs paquets par exemple, pour chaque porte d'accès du bus, un détecteur de présence 8, du type infrarouge thermique ou radiofréquence (radar ou laser), est associé aux caméras et placé à côté de l'une des deux caméras. Son champ de détection 9 est étroit, de diamètre au sol voisin de 20 cm par exemple, et dirigé vers la frontière entre l'intérieur et l'extérieur du bus au niveau de la porte d'accès des passagers. Il est relié au calculateur 7 de vision dans le but de configurer la correspondance entre les régions segmentées par le traitement d'images et la présence de personnes physiques qu'il a détectée. La détection thermique confirme une détection par segmentation To make the identification of people and their packages more reliable, for example, for each access door of the bus, a presence detector 8, of the thermal infrared or radio frequency (radar or laser) type, is associated with the cameras and placed at side of one of the two cameras. Its detection field 9 is narrow, with a diameter on the ground close to 20 cm for example, and directed towards the border between the inside and the outside of the bus at the level of the passenger access door. It is connected to the vision computer 7 in order to configure the correspondence between the regions segmented by image processing and the presence of physical persons that it has detected. Thermal detection confirms detection by segmentation
d'image, avant le comptage proprement dit. before the actual count.
Le système selon l'invention comporte donc deux dispositifs tels que décrits auparavant, un premier installé au niveau de la porte d'entrée 2 des passagers et un deuxième au niveau de celle de sortie 20, le calculateur effectuant le comptage instantané du nombre de passagers présents à l'intérieur du véhicule. De plus, le calculateur peut estimer le poids total de la The system according to the invention therefore comprises two devices as described above, a first installed at the level of the entry door 2 of the passengers and a second at the level of the exit 20, the computer carrying out the instant counting of the number of passengers present inside the vehicle. In addition, the calculator can estimate the total weight of the
charge utile du véhicule, à tout moment. vehicle payload at all times.
Le procédé de comptage des passagers réellement présents dans le véhicule, mis en oeuvre par le calculateur 7, comprend, comme le montre le diagramme fonctionnel de la figure 3, une première étape e1 d'acquisition d'images au niveau de chaque porte d'accès. Le traitement de ces signaux vidéo numériques consiste en une deuxième étape e2 de segmentation des régions de chaque image, suivie d'une troisième étape e3 de détection de segments d'image qualifiés de "candidats", par une méthode morphologique connue par exemple. Une quatrième étape e4 de traitement compare chaque segment candidat à un critère de taille probable CT pour déterminer les segments qualifiés de "candidats The method of counting the passengers actually present in the vehicle, implemented by the computer 7, comprises, as shown in the functional diagram in FIG. 3, a first step e1 of acquiring images at each door access. The processing of these digital video signals consists of a second step e2 of segmenting the regions of each image, followed by a third step e3 of detecting image segments qualified as "candidates", by a known morphological method for example. A fourth processing step e4 compares each candidate segment with a probable size criterion CT to determine the segments qualified as "candidates
à une présence humaine" lors d'une cinquième étape e5. to a human presence "in a fifth step e5.
Si le détecteur de présence confirme la présence de "corps chaud" dans certains de ces derniers segments, au cours d'une étape e6, une septième étape e7 délivre une sélection de segments d'image qualifiés de If the presence detector confirms the presence of "hot body" in some of these latter segments, during a step e6, a seventh step e7 delivers a selection of image segments qualified as
"candidats à une présence humaine, aptes au comptage". "candidates for human presence, suitable for counting".
Enfin, à la huitième étape e8, le calculateur peut effectuer le comptage des passagers présents dans le bus, en soustrayant au nombre de passagers entrants, estimé à partir d'un dispositif placé au-dessus de la porte d'entrée, le nombre de passagers sortants, estimé à partir d'un autre dispositif placé au-dessus de la porte de sortie. Le calculateur peut également estimer Finally, in the eighth step e8, the computer can count the passengers present on the bus, by subtracting from the number of incoming passengers, estimated from a device placed above the front door, the number of outgoing passengers, estimated from another device placed above the exit door. The calculator can also estimate
le poids total de la charge utile du véhicule. the total weight of the vehicle's payload.
Le calculateur 7 de vision est connecté par une liaison série au calculateur central électronique 12 du véhicule, à qui il communique le nombre de passagers ainsi que l'estimation de la charge totale instantanée du véhicule dans le but d'optimiser les paramètres de freinage et/ou de boîte de vitesses par pilotage des The vision computer 7 is connected by a serial link to the central electronic computer 12 of the vehicle, to which it communicates the number of passengers as well as the estimate of the instantaneous total load of the vehicle in order to optimize the braking parameters and / or gearbox by piloting
actionneurs 13.actuators 13.
Comme le montre le diagramme fonctionnel de la figure 4, la détection d'un passager coincé dans une porte d'accès est réalisée également par le calculateur électronique 7 qui compare, lors d'une étape e9, l'image If issue de la caméra intérieure, ou des caméras intérieure et extérieure quand le dispositif en comporte deux, après la fermeture de la porte avec une As shown in the functional diagram of FIG. 4, the detection of a passenger trapped in an access door is also carried out by the electronic computer 7 which compares, during a step e9, the image If coming from the camera indoor, or indoor and outdoor cameras when the device has two, after closing the door with a
image de référence Ir prise juste avant la fermeture. Ir reference image taken just before closing.
Le procédé détermine ensuite une image qualifiée de "candidate", à l 'étape elo. Puis, le calculateur effectue une étape el, de confirmation de présence d'un "corps chaud" dans certaines de ces images "candidates" The method then determines an image qualified as "candidate", at step elo. Then, the computer performs a step el, of confirmation of the presence of a "hot body" in some of these "candidate" images.
par le détecteur de présence infrarouge. by the infrared presence detector.
Dans un tel cas, le calculateur de vision 7 envoie un signal, au cours d'une étape e12 de déclenchement d'une alerte à un interface, par exemple un voyant lumineux placé dans le champ de vision du conducteur. Il envoie également, lors d'une étape supplémentaire el3, l'image de la porte d'accès après fermeture sur un écran 11 de visualisation placé dans le champ de visualisation du conducteur, sur la planche de bord par exemple. Le conducteur peut ainsi vérifier lui-même la présence d'un obstacle coincé dans la porte. Enfin, il envoie son signal de confirmation au calculateur central 12 du véhicule qui commande alors l'ouverture de la porte o une personne est détectée coincée, en In such a case, the vision computer 7 sends a signal, during a step e12 of triggering an alert to an interface, for example an indicator light placed in the driver's field of vision. It also sends, during an additional step el3, the image of the access door after closing on a display screen 11 placed in the driver's field of vision, on the dashboard for example. The driver can thus verify for himself the presence of an obstacle trapped in the door. Finally, it sends its confirmation signal to the central computer 12 of the vehicle which then controls the opening of the door where a person is detected trapped, in
pilotant le moteur de porte 14, lors d'une étape el4. driving the door motor 14, during a step el4.
L'intérêt du système réside en particulier dans l'utilisation multiple des caméras de surveillance passive des zones d'accès du véhicule, notamment pour le comptage, la détection des passagers ou des objets s coincés dans les portes, ou bien encore pour la The advantage of the system lies in particular in the multiple use of passive surveillance cameras in the vehicle access areas, in particular for counting, detecting passengers or objects trapped in the doors, or even for
surveillance directe des portes d'entrée et de sortie. direct monitoring of entry and exit doors.
Ce système permettra de réduire le coût d'achat des composants, d'améliorer le procédé de montage et d'accroître les performances intrinsèques des véhicules de transport en commun grâce à une excellente précision This system will reduce the cost of purchasing components, improve the assembly process and increase the intrinsic performance of public transport vehicles thanks to excellent precision.
du comptage des passagers.passenger counting.
ilhe
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