ITMI20120686A1 - Apparecchiatura di rivelazione di passaggio - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

Annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo

"Apparecchiatura di rivelazione di passaggio"

CAMPO DI APPLICAZIONE

La presente invenzione ha per oggetto un'apparecchiatura di rivelazione di passaggio.

In particolare, l'invenzione ha per oggetto un'apparecchiatura di rivelazione di unicità di passaggio.

L'apparecchiatura trova principale applicazione nei sistemi di controllo degli accessi.

Più in generale, l'apparecchiatura può trovare applicazione in tutti quei sistemi in cui è necessario controllare e/o filtrare i passaggi in entrata e/o in uscita da un ambiente.

TECNICA NOTA

Sono note tecniche di controllo di passaggio realizzate tramite sistemi di pesatura, quali bilance o pedane elettroniche .

Sono, altresì note, altre tecniche di controllo di passaggi che sfruttano, ad esempio sistemi ad ultrasuoni, sistemi a microonde, sistemi con reticolo a barriere ottiche, tornelli ecc.

In generale, benché presentino svariati limiti applicativi e di affidabilità tutte queste tecniche vengono adottate perché nel settore non è a tutt'oggi nota una tecnica in grado di dare sufficienti garanzie. Nei casi peggiori, l'accuratezza nel controllo risulta così limitata da rendere non conveniente la stessa presenza di un automatismo di controllo e richiedendo, al contrario, la presenza di un operatore.

Lo scopo della presente invenzione è fornire un dispositivo che consenta di superare i limiti delle tecniche ad oggi adottate.

SOMMARIO DELL'INVENZIONE

Questi ed altri scopi sono raggiunti da un'apparecchiatura di rivelazione di passaggio, secondo quanto descritto nelle unite rivendicazioni.

L'invenzione, come descritta, consegue i seguenti effetti tecnici:

• possibilità di inserire questo dispositivo su manufatti già esistenti quali: tunnel, cabine, porte girevoli, porte interbloccate, ecc;

• robustezza contro i tentativi di elusione;

• affidabilità in ogni situazione;

• maggiore efficacia di utilizzo e migliore accuratezza dei risultati.

Gli effetti tecnici citati ed altri effetti tecnici dell'invenzione risulteranno più dettagliatamente dalla descrizione, fatta qui di seguito, di un esempio di realizzazione dati a titolo indicativo e non limitativo con riferimento ai disegni allegati.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

In figura 1 è mostrato uno schema a blocchi dell'apparecchiatura dell'invenzione.

In figura 2 è mostrato un particolare dell'apparecchiatura dell'invenzione.

In figura 3 è mostrato uno schema a blocchi delle fasi dell'invenzione .

DESCRIZIONE DETTAGLIATA

L'apparecchiatura può trovare applicazione in tutti quei sistemi in cui è necessario verificare e/o filtrare i passaggi in entrata e/o in uscita da un ambiente, in modo da garantire che il filtro /controllo avvenga su di un soggetto che realmente transita, senza che questo possa "in alcun modo" favorire l'accesso contemporaneo ad un altro soggetto.

In altre parole, il dispositivo verifica l'unicità di passaggio.

Principalmente tale necessità viene nei seguenti settori /attività: Istituti di credito, Aeroporti, pubblica Amministrazione, stazioni Ferroviarie, porti, uffici postali, GDO, industria e simili

A seconda della destinazione il controllo primario da effettuare sulla persona può essere di vario tipo:

• identificazione tramite badge;

• identificazione tramite sistema biometrico, Finger, Iride, Facciale;

• controllo Metal Detector, armi e metalli;

• controllo antiesplosivi;

• controllo antidroga;

• conteggio persone.

Questi controlli possono essere singoli ma anche combinati fra loro, e per funzionare in automatico richiedono il controllo di unicità di passaggio di un generico soggetto.

Per soggetto s'intendere qualsiasi forma identificabile in un ambiente da parte dell'apparecchiatura dell'invenzione .

L'apparecchiatura secondo l'invenzione è predisposta in uno degli ambienti citati.

L'apparecchiatura secondo l'invenzione comprende almeno un sensore 1, 2 configurato per rilevare un'immagine di soggetti S all'interno degli ambienti citati.

In fase di installazione (step 0) l'apparecchiatura viene calibrata in funzione dell'area/ambiente monitorato. Viene assegnato un sistema di riferimento assoluto XYZ; nel caso in oggetto l'origine del sistema di riferimento è posto in corrispondenza di un vertice dell'area monitorata, alla quota del piano corrispondente al pavimento e rispetto ad esso vengono misurate le posizioni di installazione di ogni (uno o più) sensori previsti.

Attraverso poi un'interfaccia in cui è evidenziato il pixel centrale dell'immagine, viene misurato (sempre utilizzando il sistema di riferimento) il punto corrispondente. La procedura di calibrazione è così terminata .

I sensori restituiscono un'immagine (nel caso in soggetto in formato 4/3), in cui a ciascun pixel corrisponde l'informazione sulla distanza misurata del punto mostrato.

In altre parole, nell'apparecchiatura secondo 1'invenzione, 1'almeno un sensore 1, 2 è configurato per rilevare un'immagine di soggetti S in cui ciascun pixel Pi è rappresentativo di una distanza Di da un punto di calibrazione C predefinito (step 1).

L'almeno un sensore 1,2 comprende una telecamera a raggi infrarossi e le distanze Di sono calcolate rispetto ad un centro ottico della telecamera.

In una forma di realizzazione dell'invenzione sono presenti due sensori 1, 2.

L'apparecchiatura acquisisce le immagini provenienti da ciascun sensore attraverso il collegamento fisico presente, che nel caso in oggetto è, preferibilmente, un collegamento seriale su USB.

Secondo l'invenzione, l'apparecchiatura comprende inoltre un'unità di elaborazione 10.

L'unità di elaborazione 10 comprende a sua volta un modulo di acquisizione d'immagini 11 configurato per ricevere le distanze Di.

Tale modulo è inoltre configurato per determinare una corrispondente nuvola di punti N rappresentativa dei soggetti S in passaggio.

Nel caso siano presenti due sensori 1,2, il modulo acquisizione d'immagini 11 è configurato per determinare una corrispondente nuvola di punti tridimensionale rappresentativa dei soggetti S in passaggio.

Secondo l'invenzione, il modulo di acquisizione d'immagini 11 è configurato per determinare la nuvola di punti N tramite tecniche di triangolarizzazione.

In altre parole (step 2), attraverso tecniche di triangolarizzazione ottimizzate e opportune matrici per il cambiamento del sistema di riferimento, si ottengono le coordinate delle nuvole di punti espresse rispetto al sistema di riferimento XYZ scelto. A questo punto, fondendo le informazioni dei due sensori, è possibile avere costantemente e in tempo reale una rappresentazione tridimensionale delle entità presenti all'interno del tunnel/ambiente di rilevazione.

L'unità di elaborazione 10 comprende inoltre un modulo di segmentazione 12 configurato per separare sottoinsiemi Ni della nuvola di punti N.

Secondo l'invenzione, i sottoinsiemi Ni sono rappresentativi di diversi soggetti Si in passaggio.

II modulo di segmentazione 12 è configurato per rappresentare i diversi soggetti Si in passaggio mediante un centroide del sottoinsieme Ni di nuvola di punti.

In altre parole, (step 3) per segmentare (separare fra loro) le varie entità presenti sulla scena sulla base dei loro attributi è necessario applicare algoritmi di clustering. Per far ciò alle nuvole di punti si applicando algoritmi di clustering come il k-means e algoritmi di Expetation Maximization.

L'output di tali algoritmi, che seguono una procedura iterativa, è la rappresentazione di ogni cluster (gruppo) mediante un centroide (punto medio), minimizzando la varianza totale intra-cluster.

L'unità di elaborazione 10 comprende ulteriormente un modulo di rappresentazione 13 configurato per rappresentare i sottoinsiemi Ni in funzione di indici numerici In.

Gli indici numerici In possono essere rappresentativi di dimensioni dei soggetti a diverse quote rispetto al suolo identificato dal punto di calibrazione C.

In alternativa, o i aggiunta, gli indici numerici In sono rappresentativi di un rapporto tra larghezza ed altezza di ciascun soggetto rivelato, rispetto al punto C di calibrazione.

In altre parole, (step 4) in questa fase, dipendentemente dai soggetti presenti nell'area monitorata, ci saranno un numero variabile n di cluster/sottoinsieme Ni, che devono essere opportunamente caratterizzati.

In questa fase viene descritta la forma e i profili dell'entità/sottoinsieme Ni sottoforma di ìndici numerici che permettano successivamente di discriminare le varie tipologie di soggetti/numero di persone.

In particolare, vengono definiti degli indici che descrivono le dimensioni degli oggetti a diverse quote sul livello del suolo. Osservando questi indici su tipologie di oggetti differenti si hanno risultati differenti.

Oltre al controllo della dimensione a vari livelli, viene estratto anche un indice verticale che descrive il rapporto fra larghezza e altezza di ciascun entità rilevata. Tale indice è utile per discriminare la presenza di eventuali oggetti dalla forma allungata, incompatibili con il profilo di una persona.

L'unità di elaborazione comprende anche un modulo di confronto 14 configurato per confrontare gli indici numerici In con parametri di classificazione CO predeterminati per classificare detto soggetto Si in passaggio .

Preferibilmente, i parametri di classificazione CO predeterminati comprendono soglie prestabilite e configurate da un operatore dell'apparecchiatura in modo che siano adatte ai soggetti S ammessi al passaggio.

In alternativa, o in aggiunta, i parametri di classificazione CO predeterminati comprendono una pluralità di indici di classificazione pesati e mediati su predeterminati intervalli di tempo.

In altre parole (step 5) in questa fase l'obiettivo è la discriminazione della presenza di una singola persona/soggetto da quella di più persone/soggetti, la presenza di un soggetto compatibile con le dimensioni aspettate in una determinata area dell'area monitorata e l'eventuale presenza di oggetti abbandonati sulla scena. Tale discriminazione è effettuata con probabilità di errore molto bassa attraverso opportuni classificatori. Tali classificatori sono di vario tipo. Il più semplice, ma che ha delle basi teoriche meno forti, è quello di confrontare ciascuna dimensione misurata ad ogni livello di quota con soglie prestabilite e configurate dall'utente, in modo che si adattino agli oggetti ammessi al transito.

Sono poi utilizzati classificatori più sofisticati che però necessitano di procedure di addestramento supervisionato.

In sostanza è necessario sottoporre alla visione del sistema oggetti di classificazione nota e per ciascuno di essi estrarre un vettore di valori degli indici.

Alla fine di tale processo si hanno un insieme di vettori di indici relativi ad entità ammesse al transito e un insieme di vettori di indici relativi ad entità non ammesse al transito.

Per mezzo di questi due insiemi di vettori si addestrano in modo ottimale i classificatori. I classificatori che danno risultati migliori sono i decision tree (CART) e gli algoritmi di boosting (AdaBoost).

La decisione sulla presenza di persone (una o più persone), oggetti (oggetti ammessi o non ammessi) e oggetti abbandonati, viene effettuata assegnando un opportuno peso decisionale a ciascun classificatore per un periodo di rilevazione tO.

Al termine di tale periodo viene scelta la condizione più "votata" e tale condizione è quella che avrà in output l'apparecchiatura.

Quanto decritto può essere schematizzato come riportato in figura 3.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Apparecchiatura di rivelazione di passaggio per la rilevazione di un passaggio di un soggetto in un ambiente, in cui l'apparecchiatura comprende: · almeno un sensore (1, 2) configurato per rilevare un'immagine di soggetti (S) in cui ciascun pixel (Pi) è rappresentativo di una distanza (Di) da un punto di calibrazione (C) predefinito; • unità di elaborazione (10) comprendente a sua volta: o un modulo di acquisizione d'immagini (11) configurato per ricevere dette distanze (Di) e determinare una corrispondente nuvola di punti (N) rappresentativa di detti soggetti (S) in passaggio; o un modulo di segmentazione (12) configurato per separare sottoinsiemi (Ni) di detta nuvola di punti (N), in cui detti sottoinsiemi (Ni) sono rappresentativi di diversi soggetti (Si) in passaggio; o un modulo di rappresentazione (13) configurato per rappresentare detti sottoinsiemi (Ni) in funzione di indici numerici (In). o un modulo di confronto (14) configurato per confrontare detti indici numerici (In) con parametri di classificazione (CO) predeterminati per classificare detto soggetto (Si) in passaggio.
2. 2. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 1 in cui detti sensori (1,2) comprendono una telecamera a raggi infrarossi e dette distanze (Di) sono calcolate rispetto ad un centro ottico di detta telecamera.
3. 3. Apparecchiatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 o 2 in cui detto modulo di acquisizione d'immagini (11) è configurato per determinare detta nuvola di punti (N) tramite tecniche di triangolari zzazione.
4. 4. Apparecchiatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti in cui detto modulo di segmentazione (12) è configurato per rappresentare detti diversi soggetti (Si) in passaggio mediante un centroide di detto sottoinsieme (Ni) di nuvola di punti.
5. 5. Apparecchiatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti in cui in detto modulo di rappresentazione (13) detti indici numerici (In) sono rappresentativi di dimensioni di detti soggetti a diverse quote rispetto al suolo identificato da detto punto di calibrazione (C).
6. 6. Apparecchiatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti in cui in detto modulo di rappresentazione (13) detti indici numerici (In) sono rappresentativi di un rapporto tra larghezza ed altezza di ciascun soggetto rivelato, rispetto a detto punto (C) di calibrazione.
7. 7. Apparecchiatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti in cui, in detto modulo di confronto (14), detti parametri di classificazione (CO) predeterminati comprendono soglie prestabilite e configurate da un operatore dell'apparecchiatura in modo che siano adatte ai soggetti (S) ammessi al passaggio.
8. 8. Apparecchiatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti in cui, in detto modulo di confronto (14), detti parametri di classificazione (CO) predeterminati comprendono una pluralità di indici di classificazione pesati e mediati su predeterminati intervalli di tempo.
9. 9. Apparecchiatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti comprendente due sensori (1,2).
10. 10. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 9 in cui detto modulo acquisizione d'immagini (11) è configurato per ricevere dette distanze (Di) da detti due sensori (1,2) e determinare una corrispondente nuvola di punti tridimensionale (N) rappresentativa di detti soggetti (S) in passaggio.