光纤列阵薄膜传感客流计数系统技术方案

本发明专利技术涉及一种光纤列阵薄膜传感客流计数系统，包括一块光纤列阵感压薄膜、一个光源列阵、一个光探测器列阵和信号处理电路系统，所述光源列阵由８５０ｎｍ波长的ＬＥＤ列阵构成，通过多模光纤带与光纤列阵感压薄膜的各感压点的输入光纤连接，用于提供工作光波，探测器列阵由光电池列阵构成，通过多模光纤带与光纤列阵感压薄膜的各感压点的输出光纤连接，用于探测散射光强度，并经光电转化后送信号处理电路系统处理，信号处理电路系统用于数据采集、特征量提取、目标跟踪、辨向以及计数。尽管乘客上下台阶的行为在细节上的个性化差异十分复杂，本发明专利技术可以对涵盖常规进出车门的多种行为模式实现准确率高达９５％以上的实时客流辨向计数。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种光信息处理的客流计数系统，尤其是一种采用光传 感客流计数技术的客流计数系统。
技术介绍
近年来随着城市规模的迅速发展和"公交优先"城市交通战略的付 诸实施，对城市公交管理系统提出了更高的要求，其中车辆定位系统和自动乘客计数系统是两大关键。国内部分公交系统己采用GPS导航 定位系统进行车辆定位，但公交车乘客计数尚未实现。开发中的公交 乘客自动计数系统主要有基于视频检测、基于红外检测和基于接触式 脚印检测等三类。视频方法主要检测乘客头顶部的运动实现跟踪和计数，特征提取受 背景影响较大，逢深暗背景中的拥挤人群误判率较高。相关报告有1) D Huang, Tommy W S Chow, A People-Counting System Using a Hybrid RBF Neural Network, Neural Processing Letters, 2003: 18 (2)， 97-1132) 李苗，刘卫宁，孙棣华等，视频监视技术在公交车自动乘客计数 中的应用，西华大学学报(自然科学版)，2006， 25(4)， 4-73) 陈财明，周立丰，于海滨等，基于TMS320VC5416图像采集系统 的设计与应用，江南大学学报(自然科学版)，2006， 5 (2) ， 149-1524) 于海滨，刘济林，基于区域视差提取的视觉客流统计方法，传感 技术学报，2007， 20(7)， 1546-1550红外检测计数系统采用主动和被动传感器结合的方式进行双通道 采集，加拿大INFODEV公司开发了商用产品，这种方式适合于简单有 序的上下车情况，当遇到两人并排进出时，判断困难，特别是乘客拥 挤且状态无序时，精度下降。相关报告有5) 沈惠平，范启富，基于神经网络的红外自动乘客计数方法研究， 控制工程，2007， 14(1), 62-65脚印检测技术采用点阵传感来实现，通过判断脚印的数量和方向记 录上下车人数，由于乘客上下车的踩踏方式行为各异，加之鞋型五花 八门，这种方式对乘客特征的描述过于简单,在客流高峰拥挤混乱时 无法取得令人满意的效果。相关报告有6) 王晓，魏志强，周利江，孔晓霞，基于脚印方向识别的客流检测 与监控系统，城市交通，2005， 3(3), 27-31。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术是要提供一种光纤列阵薄膜传感客流 计数系统，主要特点是采用一种基于测定脚底压强分布中心的时空变 化的乘客计数方法，由于人员上下车时维持动态平衡的需要，脚底压 强分布的时空变化特征反映了人体运动的信息，通过传感测试乘客进 出车门时脚底压强分布的时空轨迹，可以对涵盖常规进出车门的多种 行为模式实现乘客人数及其走向的实时辨别，通过这些手段的实施， 有效解决现行乘客计数技术的不足之处。为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下 一种光纤列阵薄膜传感客流计数系统，包括一块用以压力传感 的光纤列阵感压薄膜、 一个光源列阵、 一个光探测器列阵和信号处理电路系统，所述光源列阵由850nm波长的LED列阵构成，通过多模光 纤带与光纤列阵感压薄膜的各感压点的输入光纤连接，用于提供工作 光波，探测器列阵由光电池列阵构成，通过多模光纤带与光纤列阵感 压薄膜的各感压点的输出光纤连接，用于探测散射光强度，并经光电 转化后送信号处理电路系统处理，信号处理电路系统用于数据采集、 特征量提取、目标跟踪、辨向以及计数。光纤列阵感压薄膜由三层薄膜叠合构成，所述三层薄膜的上下 两层是厚度《lmm的高强度聚合物遮光保护层、中间一层是厚度《3mm 的聚亚安酯海绵层，所述光纤列阵感压薄膜的面积^). 86X0. 36m2， 所述光纤列阵感压薄膜的感压点以10行X24列均分排列、行间距和 列间距分别《25mm和《35mm，所述光纤列阵感压薄膜的任一感压点 均由一对紧密并排且嵌入在所述聚亚安酯海绵层中的聚合物多模光 纤的抛光端面构成，所述一对紧密并排的聚合物多模光纤中的一根用 作所述输入光纤、另一根用作所述输出光纤，所述感压点的压强感应 灵敏度《lkPa。信号处理电路系统的采样频率^100Hz、图样处理频率》10帧/ 秒、压强阈值可在l 30kPa之间调节。信号处理电路系统的采集数据是感压薄膜的压强分布图像、并 采用双三次样条插值方法完成压强分布细化；信号处理电路系统的特征量提取是指实时提取由下式定义的感压薄膜压强分布中心及其时 空变化规律<formula>formula see original document page 7</formula>式中j是感压区域、i和J'分别是行标和列标、/^W为t时刻感 压点6', ^上的归一化压力值；信号处理电路系统的目标跟踪是指对感压薄膜压强分布中心时空 变化轨迹的跟踪、归类和比较；信号处理电路系统的辨向是指对感压 薄膜压强分布中心时空轨迹与人的质心运动时空轨迹的关联性判别； 信号处理电路系统的计数是依据感压区域中所有感压点压强之和的 归一化曲线的一般特征来实现、该一般特征是由于乘客采用不同方式 上下车时维持姿态平衡的过程不同形成的。 本专利技术的有益效果本专利技术提供的客流计数系统，采用了光纤列阵高分子感压薄膜作 为传感元件，该传感元件具有结构简单、小型轻便、防水耐震、抗电 磁干扰、坚固耐用以及便于更换等特点，特别适合公交客车的工作环 境。系统以脚底压强分布中心的时空变化为信息特征，采用归类操作 实现目标跟踪，压强分布中心的时空走向用于辨向操作，人数判别通 过感压区域结合感压时间的分析来实现，从机理上改进了现行客流计 数方法的不足。本专利技术的显著效果表现在，尽管乘客上下台阶的行为 在细节上的个性化差异十分复杂，本专利技术的客流计数系统可以对涵盖 常规进出车门的多种行为模式实现准确率高达95%以上的实时客流辨向计数。 附图说明图1是含有光纤感压点的薄膜截面图； 图2是本专利技术的系统基本结构图3是乘客上车(a)和下车(b)时的压强分布中心时空变化轨迹图4是感压区域压强总和随时间的变化曲线图。具体实施例方式下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步的说明。 本专利技术的传感元件和工作原理客流计数系统的传感元件采用了嵌入光纤传感列阵的、坚固耐用的 高分子薄膜构造，含有任一光纤传感点的薄膜截面如图l(a)所示， 上下各有一层厚度为lmm的高强度聚合物遮光保护层1，中间布置了 光纤传感点列阵，光纤周围充满了3mm厚的聚亚安酯海绵2，该材料 具有十分耐用且弹性好的特点。光纤传感点由一对紧密并排的聚合物 多模光纤构成，端面经研磨抛光，分别用于光波输入和散射光3探测 输出。聚亚安酯海绵2是一种由乙烷有机单体聚合链接的高分子材 料，由于其分子直径远大于光波波长，可视为均匀分布的大直径散射 粒子。经输入光纤4出射的光波被聚亚安酯海绵散射和吸收，散射光 3能量^可表示成<formula>formula see original document page 8</formula>式中^是输入光纤4的出射光能量，J是聚亚安酯海绵2厚度，。 称为散射长度，是一个与材料结构、密度以及吸收特性有关的参量。对于确定的材料fl/^是一个归一化常量，当薄膜如图l(b)所示那样受压变形时，聚亚安酯海绵2密度增加，散射长本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光纤列阵薄膜传感客流计数系统，其特征在于，包括一块用以压力传感的光纤列阵感压薄膜、一个光源列阵、一个光探测器列阵和信号处理电路系统，所述光源列阵由８５０ｎｍ波长的ＬＥＤ列阵构成，通过多模光纤带与光纤列阵感压薄膜的各感压点的输入光纤连接，用于提供工作光波，探测器列阵由光电池列阵构成，通过多模光纤带与光纤列阵感压薄膜的各感压点的输出光纤连接，用于探测散射光强度，并经光电转化后送信号处理电路系统处理，信号处理电路系统用于数据采集、特征量提取、目标跟踪、辨向以及计数。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈抱雪，隋国荣，王喆君，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：31[]