智能化通道阻挡系统的制作方法

本发明涉及智能化控制领域，尤其涉及一种智能化通道阻挡系统。

背景技术：

闸机的基本组成部分包括箱体、拦阻体、机芯、控制模块和辅助模块。

箱体用于保护机芯、控制模块等内部部件，并起到支撑作用。

箱体的主体材质通常采用304或316的不锈钢，辅助材质包括有机玻璃、钢化玻璃、树脂、石材或木材等。选材一般需考虑坚固、美观、不易变形，防刮防划痕，防锈防腐蚀，较易加工固定。

拦阻体用于在不允许行人通过的时候起拦阻作用，允许行人通过时会打开放行。一般以门或拦杆的形式实现。

拦阻体的选材一般需考虑坚固，能承受一定的冲击力，但自身的冲击力对人不能有伤害，重量尽量小，美观，防锈防腐蚀，易于加工固定，损坏后不伤人。

机芯是由各种机械部件组成的一个整体(包括驱动电机、减速机等)，利用机械原理控制拦阻体的开启和关闭动作。

影响机芯性能和使用寿命的关键因素包括机械部件的加工工艺和材质，以及最重要的驱动电机和相配套的减速机。

驱动电机通常采用直流有刷电机或直流无刷电机。直流有刷电机成本较低，控制技术比较简单，因此被国内闸机厂商广泛采用，但其中的碳刷属于易损耗件，需要定期维护和更换。直流无刷电机无碳刷，不存在此损耗，使用寿命也较长。如果希望提高机芯的性能和使用寿命，那么采用性能更好、使用寿命更长的直流无刷电机是不错的选择，尤其是欧洲一线品牌的直流无刷电机，其可靠性和耐久性都是普通电机所无法达到的，但成本很高，控制技术也很复杂。

控制模块是利用微处理器技术实现各种电气部件和驱动电机的控制。

微处理器一般采用单片机，但如果控制系统比较复杂，或是需要与很多其他系统(包括票务系统、门禁系统等)集成时，并且对响应时间要求很高的情况下，需要采用性能更高的arm处理器甚至cortex处理器。

简单控制电路一般由主控板、电机控制板及辅助控制板即可实现，复杂控制电路(如地铁检票机)则需要配置专门的工控机来实现。

辅助模块包括led指示模块、计数模块、行人检测模块、报警模块、权限输入模块、语音提示模块等。

led指示模块：一般由led点阵或led显示屏组成，用于指示闸机的通行状态和方向，有的还包含文字或图案等提示信息和欢迎信息等。

计数模块：用于记录通行人数，可通过led数码管或显示屏显示出来，可以清零和设置计数上限。

行人检测模块：用于识别行人的通行状态，判断行人是否合法通行，并且可以判断行人是否处于拦阻体运动范围内，以保护行人的人身安全。检测模块的性能非常关键，影响到闸机的有效性和安全性，主要由硬件--传感器和软件--识别算法这两个因素决定。传感器一般采用红外光电开关(比较常见)或红外光幕，红外光电开关又分为成对使用的对射式(比较常见)和单个使用的反射式；高端闸机会采用10对以上进口红外光电开关，特殊场合会采用高性能红外光幕或其他特殊的传感器。另外识别算法也很重要，不同行人的身高、步距、速度各不相同，携带行李的尺寸和位置也多种多样，还要考虑到多人连续通过前后间距(防尾随)，有些场合还要考虑骑自行车通行的情况，高端闸机厂商一般会根据大量的实验数据建立相应的数学模型，自行开发识别算法，可以有效识别行人、行李和自行车等常见的通行目标，并且防尾随距离可以达到20mm以内，该指标同时取决于传感器识别精度和算法，普通闸机防尾随距离只能达到100mm。

报警模块：闸机在各种非正常使用状况下会触发报警，用于提示或警告行人、管理者和维修者，这些状况包括非法通行、闸机异常、上电自检等，报警方式包括蜂鸣(比较常见)、灯光、语音等(可以综合使用)。

权限输入模块：行人在通行之前需要让闸机“知道”自己是否具备合法通行的权限，即“输入”权限让闸机判断是否可以放行。输入方式有很多种，如非接触式ic卡刷卡方式、生物识别、输入密码、投币等，简单的有直接按钮通行。该模块一般与门禁系统或票务系统相结合。在自由通行的场合则无需此模块。

语音提示模块：这里的语音提示与前面的报警模块中的语音报警不同，主要是用于辅助提示行人相关的信息，如提示通行门票的类型、欢迎信息等。该模块不太常用，需要用户向厂商定制。

即使如此，现有技术中的闸机通道控制系统及相应方法仍不够完善，仍会出现各种例如夹人等异常情况，容易给行人身体造成伤害，给闸机运营商带来经济损失。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供了一种智能化通道阻挡系统，能够在接收存在人体信号或无人体信号，并在允许通行信号或禁止通行信号、打开状态信号或关闭状态信号以及存在人体信号或无人体信号的接收的基础上，确定发送打开驱动信号或关闭驱动信号，例如，当接收到允许通行信号、存在人体信号以及关闭状态信号时，发出打开驱动信号，当接收到打开状态信号、存在人体信号以及禁止通行信号时，发出关闭驱动信号。

根据本发明的一方面，提供了一种智能化通道阻挡系统，所述系统包括：

数据接收设备，用于接收通行人员输入的通行数据；

权限获取设备，用于对通行数据进行分析，基于分析结果确定通行人员是否为通行许可人员或通行受限人员，在确定为通行许可人员时，发出允许通行信号，在确定为通行受限人员时，发出禁止通行信号；

状态检查设备，用于对阻挡机构的当前开关状态进行检测，以发出打开状态信号或关闭状态信号；

阻挡驱动设备，用于接收允许通行信号或禁止通行信号，接收打开状态信号或关闭状态信号，在上述信号接收的基础上，确定发送打开驱动信号或关闭驱动信号；

阻挡实施设备，用于在接收到打开驱动信号时，结束对通道的阻挡操作，当接收到关闭驱动信号时，启动对通道的阻挡操作。

更具体地，在所述智能化通道阻挡系统中，还包括：

人体识别设备，用于识别是否存在人体目标，并在识别到人体目标时，发出存在人体信号，在未识别到任何人体目标时，发出无人体信号。

更具体地，在所述智能化通道阻挡系统中：

所述阻挡驱动设备还接收存在人体信号或无人体信号，并在允许通行信号或禁止通行信号、打开状态信号或关闭状态信号以及存在人体信号或无人体信号的接收的基础上，确定发送打开驱动信号或关闭驱动信号。

更具体地，在所述智能化通道阻挡系统中，所述人体识别设备包括：

视频采集子设备，用于对通道前方进行视频数据采集，以实时输出包括多帧高清图像的视频流；

初始建模子设备，对视频流的第一帧图像进行5像素×5像素滤波模板的中值滤波，获取中值滤波图像，并将中值滤波图像作为初始化的背景图像输出；

背景更新子设备，每接收到视频流的新的一帧图像，对新的一帧图像中的每一个像素作为目标像素进行如下处理：将目标像素的像素值与背景图像中对应位置像素的像素值进行匹配，匹配成功，则将该目标像素作为背景点，匹配失败，则将该目标像素作为非背景点，统计视频流历次图像中，该目标像素对应位置的像素点被确定为背景点的概率，当概率大于等于预设概率阈值时，采用历次图像中该目标像素对应位置处最新被确定为背景点的像素值更新背景图像中该目标像素对应位置处的像素值；所述背景更新子设备在对新的一帧图像中的最后一个像素执行完上述处理后，输出更新后的背景图像；

前景分割子设备，与所述背景更新子设备连接，用于将视频流的新的一帧图像减去所述背景更新子设备基于视频流的新的一帧图像更新后的背景图像，以获得前景图像输出；

二值化处理子设备，与所述前景分割子设备连接，用于接收所述前景图像，对所述前景图像执行二值化处理以获得二值化图像；

人体检测子设备，与所述二值化处理子设备连接，用于接收所述二值化图像，对所述二值化图像中的目标进行基于预设人体运动轨迹的识别，以确定所述二值化图像中的人体目标，输出与人体目标对应的、从所述二值化图像处分割出来的人体子图像；

其中，所述人体检测子设备在输出人体子图像的同时，发出存在人体信号，在未输出任何人体子图像的同时，发出无人体信号。

更具体地，在所述智能化通道阻挡系统中，还包括：

数据存储设备，用于预先存储所述预设概率阈值以及所述预设人体运动轨迹。

附图说明

以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：

图1为根据本发明实施方案示出的智能化通道阻挡系统的结构方框图。

图2为根据本发明实施方案示出的智能化通道阻挡方法的步骤流程图。

附图标记：1数据接收设备；2权限获取设备；3状态检查设备；4阻挡驱动设备；5阻挡实施设备；s101接收通行人员输入的通行数据；s102对通行数据进行分析，基于分析结果确定通行人员是否为通行许可人员或通行受限人员，在确定为通行许可人员时，发出允许通行信号，在确定为通行受限人员时，发出禁止通行信号；s103对阻挡机构的当前开关状态进行检测，以发出打开状态信号或关闭状态信号；s104接收允许通行信号或禁止通行信号，接收打开状态信号或关闭状态信号，在上述信号接收的基础上，确定发送打开驱动信号或关闭驱动信号；s105在接收到打开驱动信号时，结束对通道的阻挡操作，当接收到关闭驱动信号时，启动对通道的阻挡操作

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的实施方案进行详细说明。

闸机作为一种通道管理设备，最本质的功能是通过拦阻和放行实现一次只通过一人，其应用对象是行人(包括携带的行李和自行车等)，应用场合是出入口，但作为智能化通道管理系统的一部分，闸机可以与其他系统配合用于不同的特殊场合，从而发挥更大的作用。

目前闸机配套的系统最常见的是门禁系统和票务系统。

门禁系统中，最早的拦阻方式是电控门，但门无法有效实现一次只通过一人，并且由于结构和形态的限制，使用场合比较有限；改用闸机可以解决这些问题，尤其在建筑物或者封闭地理区域的出入口，非常适合用闸机作为门禁系统的拦阻机构。如智能楼宇、政府机关、企业园区、小区、厂区、监狱等。

票务系统的检票部分与闸机的关系更是密不可分，只要是非人工的自动检票，就离不开闸机。其中最典型的2个应用类型就是轨道交通和电子门票。轨道交通包括地铁、高铁等，已经不再将闸机看做一个独立的产品，而是划归到自动检票机的一部分；电子门票主要指各种付费参观娱乐的场合所用的入口自动检票，包括景区、游乐场、体育馆、滑雪场、娱乐场馆等。

当前的闸机控制模式仍不够完善，仍会出现各种意想不到的异常情况，容易干扰闸机的正常通行秩序。为了克服上述不足，本发明搭建了一种智能化通道阻挡系统及方法，用于解决上述技术问题。

图1为根据本发明实施方案示出的智能化通道阻挡系统的结构方框图，所述系统包括：

数据接收设备，用于接收通行人员输入的通行数据；

权限获取设备，用于对通行数据进行分析，基于分析结果确定通行人员是否为通行许可人员或通行受限人员，在确定为通行许可人员时，发出允许通行信号，在确定为通行受限人员时，发出禁止通行信号；

状态检查设备，用于对阻挡机构的当前开关状态进行检测，以发出打开状态信号或关闭状态信号；

阻挡驱动设备，用于接收允许通行信号或禁止通行信号，接收打开状态信号或关闭状态信号，在上述信号接收的基础上，确定发送打开驱动信号或关闭驱动信号；

阻挡实施设备，用于在接收到打开驱动信号时，结束对通道的阻挡操作，当接收到关闭驱动信号时，启动对通道的阻挡操作。

接着，继续对本发明的智能化通道阻挡系统的具体结构进行进一步的说明。

所述智能化通道阻挡系统中还可以包括：

人体识别设备，用于识别是否存在人体目标，并在识别到人体目标时，发出存在人体信号，在未识别到任何人体目标时，发出无人体信号。

在所述智能化通道阻挡系统中：

所述阻挡驱动设备还接收存在人体信号或无人体信号，并在允许通行信号或禁止通行信号、打开状态信号或关闭状态信号以及存在人体信号或无人体信号的接收的基础上，确定发送打开驱动信号或关闭驱动信号。

在所述智能化通道阻挡系统中，所述人体识别设备包括：

视频采集子设备，用于对通道前方进行视频数据采集，以实时输出包括多帧高清图像的视频流；

初始建模子设备，对视频流的第一帧图像进行5像素×5像素滤波模板的中值滤波，获取中值滤波图像，并将中值滤波图像作为初始化的背景图像输出；

背景更新子设备，每接收到视频流的新的一帧图像，对新的一帧图像中的每一个像素作为目标像素进行如下处理：将目标像素的像素值与背景图像中对应位置像素的像素值进行匹配，匹配成功，则将该目标像素作为背景点，匹配失败，则将该目标像素作为非背景点，统计视频流历次图像中，该目标像素对应位置的像素点被确定为背景点的概率，当概率大于等于预设概率阈值时，采用历次图像中该目标像素对应位置处最新被确定为背景点的像素值更新背景图像中该目标像素对应位置处的像素值；所述背景更新子设备在对新的一帧图像中的最后一个像素执行完上述处理后，输出更新后的背景图像；

前景分割子设备，与所述背景更新子设备连接，用于将视频流的新的一帧图像减去所述背景更新子设备基于视频流的新的一帧图像更新后的背景图像，以获得前景图像输出；

二值化处理子设备，与所述前景分割子设备连接，用于接收所述前景图像，对所述前景图像执行二值化处理以获得二值化图像；

人体检测子设备，与所述二值化处理子设备连接，用于接收所述二值化图像，对所述二值化图像中的目标进行基于预设人体运动轨迹的识别，以确定所述二值化图像中的人体目标，输出与人体目标对应的、从所述二值化图像处分割出来的人体子图像；

其中，所述人体检测子设备在输出人体子图像的同时，发出存在人体信号，在未输出任何人体子图像的同时，发出无人体信号。

所述智能化通道阻挡系统中还可以包括：

数据存储设备，用于预先存储所述预设概率阈值以及所述预设人体运动轨迹。

图2为根据本发明实施方案示出的智能化通道阻挡方法的步骤流程图，所述方法包括：

接收通行人员输入的通行数据；

对通行数据进行分析，基于分析结果确定通行人员是否为通行许可人员或通行受限人员，在确定为通行许可人员时，发出允许通行信号，在确定为通行受限人员时，发出禁止通行信号；

对阻挡机构的当前开关状态进行检测，以发出打开状态信号或关闭状态信号；

接收允许通行信号或禁止通行信号，接收打开状态信号或关闭状态信号，在上述信号接收的基础上，确定发送打开驱动信号或关闭驱动信号；

在接收到打开驱动信号时，结束对通道的阻挡操作，当接收到关闭驱动信号时，启动对通道的阻挡操作。

接着，继续对本发明的智能化通道阻挡方法的具体步骤进行进一步的说明。

所述智能化通道阻挡方法还可以包括：

识别是否存在人体目标，并在识别到人体目标时，发出存在人体信号，在未识别到任何人体目标时，发出无人体信号。

在所述智能化通道阻挡方法中：

在上述信号接收的基础上，确定发送打开驱动信号或关闭驱动信号包括：接收存在人体信号或无人体信号，并在允许通行信号或禁止通行信号、打开状态信号或关闭状态信号以及存在人体信号或无人体信号的接收的基础上，确定发送打开驱动信号或关闭驱动信号。

在所述智能化通道阻挡方法中，识别是否存在人体目标，并在识别到人体目标时，发出存在人体信号，在未识别到任何人体目标时，发出无人体信号包括：

使用视频采集子设备，用于对通道前方进行视频数据采集，以实时输出包括多帧高清图像的视频流；

使用初始建模子设备，对视频流的第一帧图像进行5像素×5像素滤波模板的中值滤波，获取中值滤波图像，并将中值滤波图像作为初始化的背景图像输出；

使用背景更新子设备，每接收到视频流的新的一帧图像，对新的一帧图像中的每一个像素作为目标像素进行如下处理：将目标像素的像素值与背景图像中对应位置像素的像素值进行匹配，匹配成功，则将该目标像素作为背景点，匹配失败，则将该目标像素作为非背景点，统计视频流历次图像中，该目标像素对应位置的像素点被确定为背景点的概率，当概率大于等于预设概率阈值时，采用历次图像中该目标像素对应位置处最新被确定为背景点的像素值更新背景图像中该目标像素对应位置处的像素值；所述背景更新子设备在对新的一帧图像中的最后一个像素执行完上述处理后，输出更新后的背景图像；

使用前景分割子设备，与所述背景更新子设备连接，用于将视频流的新的一帧图像减去所述背景更新子设备基于视频流的新的一帧图像更新后的背景图像，以获得前景图像输出；

使用二值化处理子设备，与所述前景分割子设备连接，用于接收所述前景图像，对所述前景图像执行二值化处理以获得二值化图像；

使用人体检测子设备，与所述二值化处理子设备连接，用于接收所述二值化图像，对所述二值化图像中的目标进行基于预设人体运动轨迹的识别，以确定所述二值化图像中的人体目标，输出与人体目标对应的、从所述二值化图像处分割出来的人体子图像；

其中，在允许通行信号或禁止通行信号、打开状态信号或关闭状态信号以及存在人体信号或无人体信号的接收的基础上，确定发送打开驱动信号或关闭驱动信号包括：当接收到允许通行信号、存在人体信号以及关闭状态信号时，发出打开驱动信号，当接收到打开状态信号、存在人体信号以及禁止通行信号时，发出关闭驱动信号；

其中，所述人体检测子设备在输出人体子图像的同时，发出存在人体信号，在未输出任何人体子图像的同时，发出无人体信号。

所述智能化通道阻挡方法还可以包括：

预先存储所述预设概率阈值以及所述预设人体运动轨迹。

另外，图像滤波，即在尽量保留图像细节特征的条件下对目标图像的噪声进行抑制，是图像预处理中不可缺少的操作，其处理效果的好坏将直接影响到后续图像处理和分析的有效性和可靠性。

由于成像系统、传输介质和记录设备等的不完善，数字图像在其形成、传输记录过程中往往会受到多种噪声的污染。另外，在图像处理的某些环节当输入的像对象并不如预想时也会在结果图像中引入噪声。这些噪声在图像上常表现为一引起较强视觉效果的孤立像素点或像素块。一般，噪声信号与要研究的对象不相关它以无用的信息形式出现，扰乱图像的可观测信息。对于数字图像信号，噪声表为或大或小的极值，这些极值通过加减作用于图像像素的真实灰度值上，对图像造成亮、暗点干扰，极大降低了图像质量，影响图像复原、分割、特征提取、图像识别等后继工作的进行。要构造一种有效抑制噪声的滤波器必须考虑两个基本问题：能有效地去除目标和背景中的噪声；同时，能很好地保护图像目标的形状、大小及特定的几何和拓扑结构特征。

常用的图像滤波模式中的一种是，非线性滤波器，一般说来，当信号频谱与噪声频谱混叠时或者当信号中含有非叠加性噪声时如由系统非线性引起的噪声或存在非高斯噪声等)，传统的线性滤波技术，如傅立变换，在滤除噪声的同时，总会以某种方式模糊图像细节(如边缘等)进而导致像线性特征的定位精度及特征的可抽取性降低。而非线性滤波器是基于对输入信号的一种非线性映射关系，常可以把某一特定的噪声近似地映射为零而保留信号的要特征，因而其在一定程度上能克服线性滤波器的不足之处。

采用本发明的智能化通道阻挡系统及方法，针对现有技术中闸机通道智能化水平不高的技术问题，通过改造现有技术中的闸门通道控制系统，增加了多个检测设备以及定制的高精度的图像处理设备以检测异常情况的发生，并采取相应的措施，从而维护了闸机通道位置处的正常的通行秩序。

可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。