一种道闸防砸方法及道闸控制系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种道闸防砸方法，包括：获取监控环境图像；根据监控环境图像，获取监控环境图像中需防砸的目标的位置坐标；将目标的位置坐标与预置的预警区域的位置坐标进行比较，判断目标是否处于预警区域内；若目标处于预警区域内，则停止闸杆下落。本发明方法能够防止进入预警区域内的目标被闸杆砸中，提高了道闸系统的安全性。
【专利说明】一种道闸防砸方法及道闸控制系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及道闸控制领域，具体涉及一种道闸防砸方法及道闸控制系统。
【背景技术】
[0002]目前，传统的电动道闸防砸车方案是在道闸的闸杆的正下方安装地感线圈，当车辆进入道闸区域时，地感线圈将检测到车辆，并将检测到的信息反馈给道闸服务器，由道闸服务器控制闸杆停止落闸或抬起闸杆，从而防止车辆被砸。但是，由于地感线圈一般只用于检测车辆，无法检测到行人，因此该方案存在行人被误砸的危险，安全性不足。
【发明内容】
[0003]本发明提供一种道闸防砸方法及道闸控制系统，该方法通过将监控环境图像中需防砸的目标的三维像素坐标和预置的预警区域的三维空间坐标进行比较，判断所述目标是否处于所述预警区域内，若所述目标处于所述预警区域内，则停止所述闸杆下落。因此，该方法能够防止进入预警区域内的目标被闸杆砸中，提高了道闸系统的安全性。
[0004]本发明第一方面提供一种捕获人脸图像的方法，包括:
[0005]获取监控环境图像；
[0006]根据所述监控环境图像，获取所述监控环境图像中需防砸的目标的位置坐标；
[0007]将所述目标的位置坐标与预置的预警区域的位置坐标进行比较，判断所述目标是否处于所述预警区域内；
[0008]若所述目标处于所述预警区域内，则停止所述闸杆下落。
[0009]结合本发明第一方面，在第一方面的第一种可能实现的方式中，所述根据所述监控环境图像，获取所述监控环境图像中需防砸的目标的位置坐标，包括:
[0010]根据所述监控环境图像，基于摄像机三维标定法获取所述监控环境图像中需防砸的目标在像平面中的像素坐标；
[0011]所述将所述目标的位置坐标与预置的预警区域的位置坐标进行比较，判断所述目标是否处于所述预警区域内，包括:
[0012]将所述目标在像平面中的像素坐标与预置的预警区域在像平面中的像素坐标进行比较，判断所述目标是否处于所述预警区域内。
[0013]结合本发明第一方面的第一种可能实现的方式，在第一方面的第二种可能实现方式中，在所述获取监控环境图像之后，包括:
[0014]从所述监控环境图像中检测出目标的人脸图像，所述目标为行人；
[0015]根据检测出的人脸图像，更新跟踪序列中的人脸图像；
[0016]在更新所述跟踪序列中的人脸图像之后，对所述跟踪序列中的所述目标进行基于金字塔的LK跟踪；
[0017]利用基于金字塔的LK跟踪得到的人脸图像更新所述跟踪序列中的人脸图像；
[0018]在利用基于金字塔的LK跟踪得到的人脸图像更新所述跟踪序列中的人脸图像之后，从所述跟踪序列中获取所述目标的人脸图像；
[0019]所述根据所述监控环境图像，基于摄像机三维标定法获取所述监控环境图像中需防砸的目标在像平面中的像素坐标，包括:
[0020]根据从所述跟踪序列中获取的所述目标的人脸图像，基于摄像机三维标定法获取所述目标的人脸在像平面中的像素坐标；
[0021]所述将所述目标在像平面中的像素坐标与预置的预警区域在像平面中的像素坐标进行比较，判断所述目标是否处于所述预警区域内，包括:
[0022]将所述目标的人脸在像平面中的像素坐标与预置的预警区域在像平面中的像素坐标进行比较，判断所述目标是否处于所述预警区域内。
[0023]结合本发明第一方面的第三种可能实现的方式，在第一方面的第四种可能实现方式中，所述从所述监控环境图像中检测出目标的人脸图像，包括:
[0024]从所述监控环境图像中提取前景区域，将前景区域扩大至预设的大小；
[0025]在扩大后的前景区域中进行基于哈尔haar特征的adaboost算法的人脸检测，获得人脸区域；
[0026]对所述人脸区域进行肤色匹配，将所述人脸区域中不能通过肤色匹配的区域删除；
[0027]对所述人脸区域进行方向梯度直方图HOG验证，将所述人脸区域中不能通过HOG验证的区域删除；
[0028]在将所述人脸区域中不能通过肤色匹配的人脸图像区域和不能通过HOG验证的人脸图像区域删除之后，检测得所述人脸区域的图像。
[0029]结合本发明第一方面或第一方面的第一至三任意一种可能实现的方式，在第一方面的第四种可能实现方式中，所述道闸防砸方法，还包括:
[0030]当地感区域上停留有车辆时，检测地感区域上的车辆是否离开；
[0031]所述根据所述监控环境图像，获取所述监控环境图像中需防砸的目标的位置坐标，包括:
[0032]当检测到地感区域上的车辆离开时，根据所述监控环境图像，获取所述监控环境图像中需防砸的目标的位置坐标。
[0033]本发明第二方面提供一种道闸控制系统，包括:
[0034]摄像机，连接服务器，用于采集监控环境图像，以及将采集的监控环境图像传输给所述服务器；
[0035]服务器，连接所述道闸控制器，用于:接收摄像机采集的监控环境图像，根据所述监控环境图像，获取所述监控环境图像中需防砸的目标的位置坐标；将所述目标的位置坐标与预置的预警区域的位置坐标进行比较，判断所述目标是否处于所述预警区域内；
[0036]道闸控制器，用于若所述服务器判断所述目标处于所述预警区域内，则控制闸杆停止下落。
[0037]结合本发明第二方面，在第二方面的第一种可能实现的方式中，所述服务器进一步用于:
[0038]根据所述监控环境图像，基于摄像机三维标定法获取所述监控环境图像中需防砸的目标在像平面中的像素坐标；将所述目标在像平面中的像素坐标与预置的预警区域在像平面中的像素坐标进行比较，判断所述目标是否处于所述预警区域内。
[0039]结合本发明第二方面的第一种可能实现的方式，在第二方面的第二种可能实现的方式中，所述服务器还用于:
[0040]在获取监控环境图像之后，从所述监控环境图像中检测出目标的人脸图像；
[0041]根据检测出的人脸图像，更新跟踪序列中的人脸图像；
[0042]在更新所述跟踪序列中的人脸图像之后，对所述跟踪序列中的所述目标进行基于金字塔的LK跟踪；
[0043]利用基于金字塔的LK跟踪得到的人脸图像更新所述跟踪序列中的人脸图像；
[0044]在利用基于金字塔的LK跟踪得到的人脸图像更新所述跟踪序列中的人脸图像之后，从所述跟踪序列中获取所述目标的人脸图像；
[0045]根据从所述跟踪序列中获取所述目标的人脸图像，基于摄像机三维标定法获取所述目标的人脸在像平面中的像素坐标；
[0046]将所述目标的人脸在像平面中的像素坐标与预置的预警区域在像平面中的像素坐标进行比较，判断所述目标是否处于所述预警区域内。
[0047]结合本发明第二方面、第二方面的第一或第二种可能实现的方式，在第二方面的第三种可能实现的方式中，所述道闸控制系统还包括:地感，所述地感用于当地感区域上停留有车辆时，检测地感区域上的车辆是否离开，当检测到地感区域上的车辆离开时，向服务器发送车辆离开信号；
[0048]服务器还用于当接收到所述地感发送的车辆离开信号时，根据所述监控环境图像，获取所述监控环境图像中需防砸的目标的位置坐标。
[0049]本发明第三方面提供一种道闸控制系统，包括:
[0050]采集单元，用于获取监控环境图像；
[0051]获取单元，用于根据所述采集单元获取的所述监控环境图像，获取所述监控环境图像中需防砸的目标的位置坐标；
[0052]判断单元，用于将获取单元获取的所述目标的位置坐标与预置的预警区域的位置坐标进行比较，判断所述目标是否处于所述预警区域内；
[0053]控制单元，用于若所述判断单元判断所述目标处于所述预警区域内，则停止所述闸杆下落。
[0054]本发明方法能够防止进入预警区域内的目标被闸杆砸中，特别是防止行人被误砸，提高了道闸系统的安全性。
【专利附图】
【附图说明】
[0055]为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，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。
[0056]图1是一种道闸防砸方法的流程示意图；
[0057]图2是另一种道闸防砸方法的流程示意图；
[0058]图3是又一种道闸防砸方法的流程示意图；[0059]图4是人脸捕获流程图；
[0060]图5是一种道闸控制系统结构示意图；
[0061]图6是另一种道闸控制系统结构示意图；
[0062]图7是一种道闸场景示意图。
【具体实施方式】
[0063]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。
[0064]如图1所示，本发明实施例1提供一种道闸防砸方法，该方法应用于道闸控制系统，具体包括:
[0065]101、获取监控环境图像。
[0066]例如，可以在道闸后3米、高2米的位置安装摄像机，通过摄像机采集监控环境图像，并将采集的监控环境图像传输给道闸控制系统中的服务器，该服务器可以用于控制整个道闸系统，摄像机用于实时采集监控环境图像。
[0067]102、根据所述监控环境图像，获取所述监控环境图像中需防砸的目标的位置坐标。
[0068]需防砸的目标可以为行人，也可以是车辆，还可以是其他动物等，这里不做限制。
[0069]103、将所述目标的位置坐标与预置的预警区域的位置坐标进行比较，判断所述目标是否处于所述预警区域内。
[0070]在将所述目标的位置坐标与预置的预警区域的位置坐标进行比较之后，若所述目标的位置坐标落在所述预置的预警区域的位置坐标范围之内，则判断所述目标处于所述预警区域内，若所述目标的位置坐标没有落在所述预置的预警区域的位置坐标范围之内，则判断所述目标处于所述预警区域外。该预置的预警区域为距离道闸一定安全距离以内的区域，该安全距离可以设为I米，也可以为更大或更小的距离，可以视具体情况而定。
[0071]104、若所述目标处于所述预警区域内，则停止所述闸杆下落。
[0072]即在步骤103之后，若所述目标处于所述预警区域内，判断道闸的闸杆是否开始下落或正在下落，若道闸的闸杆开始下落或正在下落，则停止所述闸杆下落。本实施例可以通过道闸控制器控制所述闸杆停止下落，避免进入预警区域内的目标被闸杆砸中，提高了道闸系统的安全性。若判断所述目标处于所述预警区域外时，则按照既定的控制方式，落下闸杆。
[0073]例如，道闸系统通过其中的摄像机实时采集监控环境图像，并计算出采集到的图像中行人的位置坐标，以及将行人的位置坐标与预置的预警区域的位置坐标进行比较，判断行人是否处于所述预警区域内。当行人进入预警区域内时，道闸系统可以及时判断行人的位置坐标落入预置的预警区域的位置坐标范围内，判断行人处于所述预警区域内，从而可以控制闸杆停止下落，避免行人被砸，还可以发出警报，提醒行人及时避让。
[0074]如图2所示，本发明实施例2提供一种道闸防砸方法，该方法应用于道闸控制系统，具体包括:[0075]201、获取监控环境图像。
[0076]步骤201与步骤101相同，这里不再赘述。
[0077]202、根据所述监控环境图像，基于摄像机三维标定法获取所述监控环境图像中需防砸的目标在像平面中的像素坐标。
[0078]在步骤202中，可以从所述监控环境图像中识别出需防砸的目标的图像，再根据摄像机三维标定法，计算得到所述监控环境图像中需防砸的目标在像平面中的像素坐标。这里需防砸的目标可以为行人、车辆等移动目标。 [0079]203、将所述目标在像平面中的像素坐标与预置的预警区域在像平面中的像素坐标进行比较，判断所述目标是否处于所述预警区域内。
[0080]在将所述目标在像平面中的像素坐标与预置的预警区域在像平面中的像素坐标进行比较之后，若所述目标在像平面中的像素坐标落在预置的预警区域在像平面中的像素坐标范围内，则判断所述目标处于所述预警区域内，若所述目标在像平面中的像素坐标没有落在预置的预警区域在像平面中的像素坐标范围内，则判断所述目标处于所述预警区域外。
[0081]204、若所述目标处于所述预警区域内，则停止所述闸杆下落。
[0082]步骤204与步骤104相同,这里不再赘述。
[0083]在本实施例2中，该方法还包括:
[0084]当地感区域上停留有车辆时，检测地感区域上的车辆是否离开。当检测到地感区域上的车辆离开时，执行步骤201至204。
[0085]如图7所示，道闸系统可以包括地感、道闸和摄像机，地感设于道闸前方I米处，摄像机设于道闸后方，距道闸3米左右，摄像机的设置高度为2米。地感可以检测到进入地感区域的车辆，以及检测到地感区域上的车辆是否离开。当检测到车辆进入地感区域时，将闸杆升起，允许车辆通过道闸。当检测到地感区域上的车辆离开时，并不立即将闸杆落下，而是根据所述监控环境图像，获取所述监控环境图像中行人的位置坐标，判断是否有行人进入预警区域，如果判断有行人进入预警区域，则保持闸杆的升起状态，即控制闸杆不下落。
[0086]在本实施例2中，可以在步骤201之前，对道闸系统中的摄像机进行三维标定，以及在三维标定之后，预置预警区域。
[0087]具体的，本实施例2可以使用开源计算机视觉库(Open Source Computer VisionLibrary, OPENCV)的标定模块进行标定。以下对三维标定技术进行介绍。
[0088]在摄像机中，相机坐标系是以光轴中心0为原点的坐标系，其z轴满足右手法则，成像原点Of所代表平面即为像平面坐标系(实际应用中，均以图像左上角为坐标系原点)，实际物体坐标系即为世界坐标系P。
[0089]P在世界坐标系的值为(xw，yw，zw)，Pu是P在像平面坐标系的投影点，其相机坐标系的值为xu，yu，zu。0是相机坐标系z轴与像平面夹角，一般情况下z轴与像平面垂直，0值为90°。且相机坐标系xoy与像平面xf0fyf平行，f为相机的焦距。
[0090]对于从相机坐标系到像平面坐标系的变换，像平面坐标系是用像素单位来表示的，而相机坐标系则是以毫米为单位来表示，因此，要完成改变换过程就需要先得到像平面的像素单位与毫米单位之间的线性关系。相机光轴中心z轴方向上与像平面的交点o'称为投影中心，坐标为(Cx，Cy)，是像素单位，而每个像素在％和7￡的物理尺寸为Sx= 1/dx和Sy= 1/dy，单位是像素/毫米，则像平面的像素与毫米间的线性关系如式(I):
【权利要求】
1.一种道闸防砸方法，其特征在于，包括: 获取监控环境图像； 根据所述监控环境图像，获取所述监控环境图像中需防砸的目标的位置坐标； 将所述目标的位置坐标与预置的预警区域的位置坐标进行比较，判断所述目标是否处于所述预警区域内； 若所述目标处于所述预警区域内，则停止闸杆下落。
2.根据权利要求1所述的道闸防砸方法，其特征在于，所述根据所述监控环境图像，获取所述监控环境图像中需防砸的目标的位置坐标，包括: 根据所述监控环境图像，基于摄像机三维标定法获取所述监控环境图像中需防砸的目标在像平面中的像素坐标； 所述将所述目标的位置坐标与预置的预警区域的位置坐标进行比较，判断所述目标是否处于所述预警区域内，包括: 将所述目标在像平面中的像素坐标与预置的预警区域在像平面中的像素坐标进行比较，判断所述目标是否处于所述预警区域内。
3.根据权利要求2所述的道闸防砸方法，其特征在于，在所述获取监控环境图像之后，包括: 从所述监控环境图像中检测出目标的人脸图像，所述目标为行人； 根据检测出的人脸图像，更新跟踪序列中的人脸图像； 在更新所述跟踪序列中的人脸图像之后，对所述跟踪序列中的所述目标进行基于金字塔的LK跟踪； 利用基于金字塔的LK跟踪得到的人脸图像更新所述跟踪序列中的人脸图像； 在利用基于金字塔的LK跟踪得到的人脸图像更新所述跟踪序列中的人脸图像之后，从所述跟踪序列中获取所述目标的人脸图像； 所述根据所述监控环境图像，基于摄像机三维标定法获取所述监控环境图像中需防砸的目标在像平面中的像素坐标，包括: 根据从所述跟踪序列中获取的所述目标的人脸图像，基于摄像机三维标定法获取所述目标的人脸在像平面中的像素坐标； 所述将所述目标在像平面中的像素坐标与预置的预警区域在像平面中的像素坐标进行比较，判断所述目标是否处于所述预警区域内，包括: 将所述目标的人脸在像平面中的像素坐标与预置的预警区域在像平面中的像素坐标进行比较，判断所述目标是否处于所述预警区域内。
4.根据权利要求3所述的道闸防砸方法，其特征在于，所述从所述监控环境图像中检测出目标的人脸图像，包括: 从所述监控环境图像中提取前景区域，将前景区域扩大至预设的大小； 在扩大后的前景区域中进行基于哈尔haar特征的adaboost算法的人脸检测，获得人脸区域； 对所述人脸区域进行肤色匹配，将所述人脸区域中不能通过肤色匹配的区域删除； 对所述人脸区域进行方向梯度直方图HOG验证，将所述人脸区域中不能通过HOG验证的区域删除；在将所述人脸区域中不能通过肤色匹配的人脸图像区域和不能通过HOG验证的人脸图像区域删除之后，检测得所述人脸区域的图像。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的道闸防砸方法，其特征在于，还包括: 当地感区域上停留有车辆时，检测地感区域上的车辆是否离开； 所述根据所述监控环境图像，获取所述监控环境图像中需防砸的目标的位置坐标，包括: 当检测到地感区域上的车辆离开时，根据所述监控环境图像，获取所述监控环境图像中需防砸的目标的位置坐标。
6.一种道闸控制系统，其特征在于，包括: 摄像机，连接服务器，用于采集监控环境图像，以及将采集的监控环境图像传输给所述服务器； 服务器，连接所述道闸控制器，用于:接收摄像机采集的监控环境图像，根据所述监控环境图像，获取所述监控环境图像中需防砸的目标的位置坐标；将所述目标的位置坐标与预置的预警区域的位置坐标进行比较，判断所述目标是否处于所述预警区域内； 道闸控制器，用于若所述服务器判断所述目标处于所述预警区域内，则控制道闸的闸杆停止下落。
7.根据权利要求6所述的道闸控制系统，其特征在于，所述服务器进一步用于: 根据所述监控环境图像，基于摄像机三维标定法获取所述监控环境图像中需防砸的目标在像平面中的像素坐标；将 所述目标在像平面中的像素坐标与预置的预警区域在像平面中的像素坐标进行比较，判断所述目标是否处于所述预警区域内。
8.根据权利要求7所述的道闸控制系统，其特征在于，所述服务器还用于: 在获取监控环境图像之后，从所述监控环境图像中检测出目标的人脸图像，所述目标为行人； 根据检测出的人脸图像，更新跟踪序列中的人脸图像； 在更新所述跟踪序列中的人脸图像之后，对所述跟踪序列中的所述目标进行基于金字塔的LK跟踪； 利用基于金字塔的LK跟踪得到的人脸图像更新所述跟踪序列中的人脸图像； 在利用基于金字塔的LK跟踪得到的人脸图像更新所述跟踪序列中的人脸图像之后，从所述跟踪序列中获取所述目标的人脸图像； 根据从所述跟踪序列中获取所述目标的人脸图像，基于摄像机三维标定法获取所述目标的人脸在像平面中的像素坐标； 将所述目标的人脸在像平面中的像素坐标与预置的预警区域在像平面中的像素坐标进行比较，判断所述目标是否处于所述预警区域内。
9.根据权利要求6至8任意一项所述的道闸控制系统，其特征在于，还包括:地感，连接服务器，所述地感用于当地感区域上停留有车辆时，检测地感区域上的车辆是否离开，当检测到地感区域上的车辆离开时，向服务器发送车辆离开信号； 服务器还用于当接收到所述地感发送的车辆离开信号时，根据所述监控环境图像，获取所述监控环境图像中需防砸的目标的位置坐标。
10.一种道闸控制系统，其特征在于，包括:采集单元，用于获取监控环境图像； 获取单元，用于根据所述采集单元获取的所述监控环境图像，获取所述监控环境图像中需防砸的目标的位置坐标； 判断单元，用于将获取单元获取的所述目标的位置坐标与预置的预警区域的位置坐标进行比较，判断所述目标是否处于所述预警区域内； 控制单元，用于若所述判断单元判断所述目标处于所述预警区域内，则停止所述闸杆下落。`
【文档编号】G07C9/00GK103632427SQ201310648991
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年12月4日 优先权日:2013年12月4日
【发明者】唐健, 关国雄, 李锐 申请人:深圳市捷顺科技实业股份有限公司