一种基于深度信息的客流统计系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于深度信息的客流统计系统，包括以下步骤：获取图像传感器的内参数矩阵与外参数矩阵和线结构激光器的参数矩阵；采用线结构激光器对目标行人进行垂直照射，采用图像传感器进行图像采集；对采集的图像进行预处理，获取预处理后的图像所对应的深度信息；对深度信息进行高低位变换，将变换后的结果保存在深度列表中；获取目标的深度突变区域和深度连通区域；对疑似目标进行跟踪判断，进行客流信息统计。本发明专利技术能够以较低的硬件成本、较高的效率实现行人目标的定位、跟踪及计数，对于复杂环境和拥挤人群也有较高的准确率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于深度信息的客流统计系统
本专利技术涉及客流统计
，具体是一种基于深度信息的客流统计系统。
技术介绍
客流量是衡量公共场所繁忙程度的重要依据，准确的实时客流信息对于管理公共场所和调度公共设施具有重要的指导意义。例如：对于公交车运输系统，若能掌握各个站点和各个时段的客流量，则公交公司可以更加合理的调整线路和增减车辆，提升资源的利用率。对于商场和超市，若能准确掌握实时客流量，则商场和超市可以动态调整工作人员数量和制定合理的营销策略。目前，客流统计主要有以下几类技术:(1)基于红外测距的统计技术，如“基于红外测距传感器的公交车客流统计系统”(中国专利申请号：CN201310731307)。该类技术虽然成本低，实现简单，但当出现密集以及拥挤的人群时，准确率会严重下降甚至失效。(2)基于视频图像处理的统计技术，如“一种基于自适应模板匹配的客流统计方法”(中国专利申请号：CN201010509217)。这是典型的基于二维图像检测和跟踪技术的，该类技术在一些特定场景，如光线稳定的室内入口处，能取得很好的统计结果，但是在光线不稳定的室外，比如公交车上，该方法会出现较为严重的误差。(3)基于视频深度信息的统计技术，如：“基于立体视觉的公交客流统计方法及其系统”(中国专利申请号：CN200510060288)，“一种基于测距原理的实时人数统计方法与系统”(中国专利申请号：CN201210390592)。该类技术虽然能够较准确的定位出人的位置，同时对于复杂环境和拥挤人群也有较好的效果，但是算法较为复杂，运行效率低下，同时硬件成本也较高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于深度信息的客流统计系统，该统计方法能够以较低的硬件成本、较高的效率实现行人目标的定位、跟踪及计数，对于复杂环境和拥挤人群也有较高的准确率。本专利技术的技术方案为：一种基于深度信息的客流统计系统，所述的统计系统包括图像传感器和线结构激光器。所述的统计系统包括以下步骤：(1)获取图像传感器的内参数矩阵与外参数矩阵，并在该图像传感器的相关坐标系下，获取线结构激光器的参数矩阵。所述相关坐标系为图像传感器获取参数时所采用的坐标系，该坐标系包括世界坐标系、相机坐标系和图像坐标系。(2)采用线结构激光器对目标行人进行垂直照射，采用图像传感器对视野内被线结构光照射的目标进行图像采集。(3)对采集的图像进行预处理，并根据三角法测量原理，获取预处理后的图像所对应的三维坐标，即深度信息。(4)根据设置的行人高度阈值，对深度信息进行高低位变换，将变换后的结果保存在深度列表中。(5)根据深度列表中的前后帧关联信息，获取目标的深度突变区域和深度连通区域。(6)根据获取的疑似目标的深度突变区域和深度连通区域，对疑似目标进行跟踪判断，进行客流信息统计。步骤(1)中，所述的获取图像传感器的内参数矩阵与外参数矩阵，采用Tsai的经典标定算法。步骤(3)中，所述的对采集的图像进行预处理，包括图像平滑滤波处理和线结构光条的骨架化处理。步骤(4)中，所述的根据设置的行人高度阈值，对深度信息进行高低位变换，具体采用以下公式实现：其中，Th表示行人高度阈值，h表示进行预处理后的图像的深度信息，H表示相关位置的高低状态。步骤(5)中，所述的深度突变区域表示疑似目标出现，所述的获取目标的深度突变区域，具体采用以下公式实现：其中，Hn、Hn-1、Hn-2，分别表示本帧、前一帧、前两帧的相关位置的高低位状态；所述的深度连通区域表示疑似目标正在通过，所述的获取目标的深度连通区域，采用空间域上的邻域判断法，具体采用以下公式实现：或或其中，Hn，Hn-1，Hn-2分别表示本帧，前一帧，前两帧的相关位置的高低位状态。步骤(6)中，所述的根据获取的疑似目标的深度突变区域和深度连通区域，对疑似目标进行跟踪判断，进行客流信息统计，具体包括以下顺序的步骤：(61)根据获取的疑似目标的深度突变区域和深度连通区域，将疑似目标对应的图像区域保存在方向列表中；(62)采用以下公式对疑似目标进行跟踪判断，若满足该公式，则表示疑似目标已经离开：其中，Hn-2、Hn-1、Hn、Hn+1、Hn+2，分别表示前两帧、前一帧、本帧、后一帧，后两帧的相关位置的高低位状态；(63)根据深度连通区域的面积，判断该疑似目标是否是行人目标；若是，则执行步骤(64)；若否，则视为干扰目标，删除其对应的深度列表信息和方向列表；(64)若是行人目标，则根据方向列表中存储的图像区域信息，采用光流法判断行人目标的运动方向，进行客流人数统计。步骤(61)中，所述的图像区域，为突变发生时，在二维图像对应位置上，以1.5倍突变长度为边长的正方形区域；步骤(63)中，所述的根据深度连通区域的面积，判断该疑似目标是否是行人目标，具体采用以下公式实现：S1<S<S2其中，S1＝0.5*S0，S2＝1.5*S0，S0表示典型行人通过时的深度连通区域面积，S表示实时采集的深度连通区域的面积；若S满足上述公式，则该疑似目标是行人目标。本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术所采用的测量装置只包括一个线结构激光器和一个图像传感器，具有结构简单、硬件成本低等特点。(2)本专利技术根据所采集图像的深度信息对目标进行检测、跟踪和计数，相对于二维视频方法，更加准确，即使对于复杂光线和拥挤人群，也有很强的适应性和较高的准确率。(3)本专利技术采用线结构光三维重建算法获取图像的深度信息，相对于双目立体视觉，算法更加简单、运行更加高效。附图说明图1是本专利技术客流统计方法的逻辑流程图；图2是本专利技术客流统计系统的设备安装示意图；图3是高低位状态中深度突变区域的判断示意图；图4是高低位状态中深度连通区域的判断示意图；图5是高低位状态中疑似目标离开的判断示意图。其中：1、线结构激光器，2、图像传感器，虚线表示本帧之前的几帧的位状态，实线表示本帧和本帧之后的几帧的位状态。具体实施方式下面结合附图和具体实施例进一步说明本专利技术：一种基于深度信息的客流统计系统，如图2所示，所述的统计系统包括图像传感器2和线结构激光器1。线结构激光器1，安装在行人进出通道的垂直正上方，且其光平面和进出方向呈90度夹角。图像传感器2和线结构激光器1等高设置，且二者之间间隔一定距离，图像传感器2镜头与行人进出方向具有向下的夹角，使得视野能够完全覆盖被线结构光照射的行人目标。如图1所示，所述的基于深度信息的客流统计系统还包括以下步骤：S1、基于Tsai的经典标定算法，采集三幅不同深度的标定板图像，获取图像传感器的内参数矩阵与外参数矩阵，具体如公式(1)所示：其中，K表示图像传感器的内参数矩阵，图像传感器的内参数指能够描述图像传感器成像原理和成像特性的物理参数，包括镜头的有效焦距fx与fy、畸变系数kx与ky、图像中心和不确定图像尺度因子s。R和T表示图像传感器的外参数矩阵，具体地说，图像传感器的外参数指能够表示传感器在选定的世界坐标系中的传感器位置的几何参数，包括从世界坐标系到相机坐标系之间的旋转变换矩阵R和平移变换矩阵T。S2、在上述图像传感器的相关坐标系下，采集三幅不同深度的被线结构光照射的标定板图像，获取线结构激光器的参数矩阵，具体如公式(2)所示：其中，B为线结构激光器的参数矩阵，具体表示线结构光平面在世界坐标系本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于深度信息的客流统计系统，其特征在于：所述的统计系统包括图像传感器和线结构激光器；所述的统计系统包括以下步骤： (1)获取图像传感器的内参数矩阵与外参数矩阵，并在该图像传感器的相关坐标系下，获取线结构激光器的参数矩阵； (2)采用线结构激光器对目标行人进行垂直照射，采用图像传感器对视野内被线结构光照射的目标进行图像采集； (3)对采集的图像进行预处理，并根据三角法测量原理，获取预处理后的图像所对应的三维坐标，即深度信息； (4)根据设置的行人高度阈值，对深度信息进行高低位变换，将变换后的结果保存在深度列表中； (5)根据深度列表中的前后帧关联信息，获取目标的深度突变区域和深度连通区域； (6)根据获取的疑似目标的深度突变区域和深度连通区域，对疑似目标进行跟踪判断，进行客流信息统计。

【技术特征摘要】
1.一种基于深度信息的客流统计系统，其特征在于：所述的统计系统包括图像传感器和线结构激光器；所述的统计系统包括以下步骤：(1)获取图像传感器的内参数矩阵与外参数矩阵，并在该图像传感器获取参数时所采用的世界坐标系、相机坐标系、图像坐标系下，获取线结构激光器的参数矩阵；(2)采用线结构激光器对目标行人进行垂直照射，采用图像传感器对视野内被线结构光照射的目标进行图像采集；(3)对采集的图像进行预处理，并根据三角法测量原理，获取预处理后的图像所对应的三维坐标，即深度信息；(4)根据设置的行人高度阈值，对深度信息进行高低位变换，将变换后的结果保存在深度列表中；步骤(4)中，所述的根据设置的行人高度阈值，对深度信息进行高低位变换，具体采用以下公式实现：其中，Th表示行人高度阈值，h表示进行预处理后的图像的深度信息，H表示相关位置的高低状态；(5)根据深度列表中的前后帧关联信息，获取目标的深度突变区域和深度连通区域；步骤(5)中，所述的深度突变区域表示疑似目标出现，所述的获取目标的深度突变区域，具体采用以下公式实现：其中，Hn、Hn-1、Hn-2，分别表示本帧、前一帧、前两帧的相关位置的高低位状态；所述的深度连通区域表示疑似目标正在通过，所述的获取目标的深度连通区域，采用空间域上的邻域判断法，具体采用以下公式实现：或或其中，Hn，Hn-1，Hn-2分别表示本帧，前一帧，前两帧的相关位置的高低位状态；(6)根据获取的疑似目标的深度突变区域和深度连通区域，对疑似目标进行跟踪判断，进行客流信息统计。2.根据权利要求1所述的一种基于深度信息的客流统计系统，其特征在于：步骤(1)中，所述的获取图像传感器的内参数矩阵与外参数矩...

【专利技术属性】
技术研发人员：张卡，何佳，王小敏，于继梁，
申请(专利权)人：安徽清新互联信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34