专利名称：一种基于视频图像处理的人数统计方法
技术领域：
本发明属于视频图像处理及识别技术领域，特别涉及一种基于视频图像处理的人数统计方法。
背景技术：
在信息化管理水平日益提高的今天，对于超市、商场、车站、银行等人流量巨大的场所进行人数统计实时估计、客流分布分析、拥挤程度估计等人数统计资料统计成为为公共区域管理提供第一手资料的有效途径。要解决这一问题，单纯依靠监控设备或者人工判断进行处理的话，远远不能满足高效管理的需求。同时依靠人工判断往往会导致人数统计的判断上产生很大的误差，而且效率比较低。 中国专利03109626. 3，名称为“微小昆虫自动技术系统”的发明专利公开了一种微小昆虫的自动计数系统。然而该发明仅仅是在特定的背景环境及特定区域中实现对特定目标体的自动计数。这种针对特定目标体的计数技术并不能满足公共区域各种环境中对不断变化的人流量的统计需求。有鉴于此，有必要对现有技术中公共区域中的人数统计方法予以改进，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于视频图像处理的人数统计方法，其可有效地提高实时统计公共区域内的人数统计的效率与准确度。为实现上述发明目的，本发明提供了一种基于视频图像处理的人数统计方法，所述人数统计方法包括以下步骤，
51、获取监控区域的视频流图像；
52、通过帧差法获取行人目标，并对帧差结果进行数学形态学运算处理，得到行人运动区域；
53、通过坐标投影分割法将所述行人运动区域进行至少一次分割处理，以分割出若干子区域；
54、结合子区域的中心点距离以及灰度信息分布特征，对相邻帧的子区域进行搜索和匹配；
55、将子区域的中心点位置信息进行即时更新并保存至存储装置中，通过计算子区域的中心点在监控区域内的轨迹信息，得到人数统计结果。作为本发明的进一步改进，所述步骤SI具体为通过摄像机获取监控区域的视频流图像，所述监控区域位于摄像机的正下方。作为本发明的进一步改进，所述步骤S2中的帧差结果为在相邻帧的同一位置像素灰度差，所述像素灰度差的阈值T为20。
作为本发明的进一步改进，所述步骤S2中的数学形态学运算为膨胀运算，其运算公式为
A m B ^ {% \ {B)x rs A Φ (3 }
其中，A为被检测目标，B为结构运算符。作为本发明的进一步改进，所述步骤S3具体为根据行人运动区域的面积，以计算出子区域的数量。作为本发明的进一步改进，所述计算子区域数量N的计算公式为
|m=L^-rj作为本发明的进一步改进，所述步骤S3中，若行人运动区域中的子区域之间彼此完全分离，则只进行一次分割处理；若子区域之间重叠，则进行至少两次分割处理。作为本发明的进一步改进，所述步骤S5中的存储装置至少包括flash闪存、服务器数据库。作为本发明的进一步改进，所述步骤S5中的轨迹信息为所述子区域的中心点在监控区域内的轨迹移动矢量数据。与现有技术相比，本发明的有益效果是通过本发明，可对超市、商场、车站、银行等人流量巨大的场所进行人数统计实时估计，可有效地提高实时统计公共区域内的人数统计的效率与准确度。
图I为本发明一种基于视频图像处理的人数统计方法一具体实施方式
中的流程示意 图2为图I所示的获取监控区域的视频流图像的工作原理示意 图3为图I所示的数学形态学运算处理中采用膨胀元算处理的原理示意 图4为图I所示的坐标投影法工作示意 图5为图I所示的通过坐标投影分割法对行人活动区域进行分割处理后的若干子区域的不意 图6为图I所示的子区域的中心点的计算过程示意 图7为图I所示的监控区域中的两个子区域的中心点的轨迹信息示意图。
具体实施例方式下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。请参图I所示，图I为本发明一种基于视频图像处理的人数统计方法一具体实施方式
中的流程示意图。在本实施方式中，一种基于视频图像处理的人数统计方法，所述人数统计方法包括以下步骤
SI、获取监控区域的视频流图像。关于公共区域内的人数统计的方法，常用的有基于运动特性的方法、基于形状信息的方法、基于行人模型、结构元素的方法、立体视觉的方法、神经网络的方法、小波和支持向量机的方法等。参图2所示，本发明一种基于视频图像处理的人数统计方法是一种基于摄像机垂直拍摄，适用于双向通道的出入口的行人人数统计方法。在本实施方式中，摄像机10设置在出入口 20的正上方，行人可沿着箭头201的方向上在出入口 20中来回走动。摄像机20·所获取的监控区域30可完全覆盖出入口 20的某一部分。在本实施方式中，该监控区域30为一正方形，当然也可以为矩形或圆形或者其他形状。摄像机10位于监控区域30的中心点301的垂直正上方，由此我们可以推导出该监控区域30位于摄像机10的正下方。S2、通过帧差法获取行人目标，并对帧差结果进行数学形态学运算处理，得到行人运动区域。帧差法又称时间差分法，将t时刻的图像帧与t_l时刻图像帧做差，取各像素点灰度差值的绝对值，得到差分图像，其公式如下所示
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其中，Dt (x, y)为帧差结果。该步骤中的帧差结果Dt (x，y)为在相邻帧的同一位置像素灰度差，所述像素灰度差的阈值T为20。阈值T对检测效果起决定作用，其大小决定了整个运动检测的敏感度，
帧差法只能提取出运动目标的边界，在运动实体内部容易产生空洞现象，不能完全提取出运动目标所有的像素点。而且，当物体运动速度较慢时，相邻两帧的图像之间差别不大，帧差法难以提取出所有相关的前景信息，甚至有可能检测不到运动目标。因此，对帧差结果进行数学形态学运算处理，以消除部分空洞和边缘断裂现象。请参图3所示，图3为图I所示的数学形态学运算处理中采用膨胀元算处理的原理示意图。在本实施方式中，该数学形态学运算为膨胀运算，膨胀运算公式为
ΑΦ B = \ ( )χ η 4 # 0 }
其中，A为被检测目标，B为结构运算符，膨胀运算的效果是使被运算目标的边界扩大，可以起到连接和填充的作用。图3中左边是被处理的图象40，数值为“I”的点是需要处理的信息点，中间是膨胀算子的结构元素41。膨胀运算的方法是将结构元素的中心点和被处理图象40上为“I”的点一一对应，如果被处理图象40上为“I”的点的八个相邻点是“0”，则将这些点的数值都变为“I”。右边是经过膨胀运算后的图像42。S3、通过坐标投影分割法将所述行人运动区域进行至少一次分割处理，以分割出若干子区域。
坐标投影法又称为积分投影法，其能够在运动目标之间距离较远的情况下，获得目标的边界信息。可先进行垂直映射，后进行水平映射，获得此投影带中目标的上下边界信息和目标个数；也可以先进行水平映射，再进行垂直映射。若行人运动区域中的子区域之间彼此完全分离，则只进行一次分割处理；若子区域之间重叠，则进行至少两次分割处理。参图4至图5所示，在本实施方式中，通过坐标投影分割法，能够将监控区域30中的行人运动区域302分割出来，以形成若干子区域312。其中，子区域312可以为由单个行人组成的子区域3021，也可为相互拥挤在一起的多个行人组成的子区域3022。对于多个行人组成的子区域3022还需要再次进行坐标投影法，以分割由多个行人组成的子区域3022，直到将将监控区域30中所有子区域312全部分割出来，并统计数量N0在本实施方式中，可根据行人运动区域302的面积，以计算出子区域312的数量N。该计算子区域312数量N的计算公式为
权利要求
1.一种基于视频图像处理的人数统计方法，其特征在于，所述人数统计方法包括以下步骤， 51、获取监控区域的视频流图像； 52、通过帧差法获取行人目标，并对帧差结果进行数学形态学运算处理，得到行人运动区域； 53、通过坐标投影分割法将所述行人运动区域进行至少一次分割处理，以分割出若干子区域； 54、结合子区域的中心点距离以及灰度信息分布特征，对相邻帧的子区域进行搜索和匹配； 55、将子区域的中心点位置信息进行即时更新并保存至存储装置中，通过计算子区域的中心点在监控区域内的轨迹信息，得到人数统计结果。
2.根据权利要求I所述的人数统计方法，其特征在于，所述步骤SI具体为通过摄像机获取监控区域的视频流图像，所述监控区域位于摄像机的正下方。
3.根据权利要求I所述的人数统计方法，其特征在于，所述步骤S2中的帧差结果为在相邻巾贞的同一位置像素灰度差，所述像素灰度差的阈值T为20。
4.根据权利要求I所述的人数统计方法，其特征在于，所述步骤S2中的数学形态学运算为膨胀运算，其运算公式为B = {x\ (S)x A Φ& } 其中，A为被检测目标，B为结构运算符。
5.根据权利要求I所述的人数统计方法，其特征在于，所述步骤S3具体为根据行人运动区域的面积，以计算出子区域的数量。
6.根据权利要求I或5中任意一项所述的人数统计方法，其特征在于，所述计算子区域数量N的计算公式为JiV = [w^ + Wr I 其中，Wb是行人运动区域的宽度，N为行人运动区域需要分割的子区域个数，Wp为每个子区域的宽度，W是通过统计获得的行人人体宽度的估计值。
7.根据权利要求I所述的人数统计方法，其特征在于，所述步骤S3中，若行人运动区域中的子区域之间彼此完全分离，则只进行一次分割处理；若子区域之间重叠，则进行至少两次分割处理。
8.根据权利要求I所述的人数统计方法，其特征在于，所述步骤S5中的存储装置至少包括flash闪存、服务器数据库。
9.根据权利要求I所述的人数统计方法，其特征在于，所述步骤S5中的轨迹信息为所述子区域的中心点在监控区域内的轨迹移动矢量数据。
全文摘要
本发明提供了一种基于视频图像处理的人数统计方法，所述人数统计方法包括以下步骤，S1、获取监控区域的视频流图像；S2、通过帧差法获取行人目标，并对帧差结果进行数学形态学运算处理，得到行人运动区域；S3、通过坐标投影分割法将所述行人运动区域进行至少一次分割处理，以分割出若干子区域；S4、结合子区域的中心点距离以及灰度信息分布特征，对相邻帧的子区域进行搜索和匹配；S5、将子区域的中心点位置信息进行即时更新并保存至存储装置中，通过计算子区域的中心点在监控区域内的轨迹信息，得到人数统计结果。通过本发明，可有效地提高实时统计公共区域内的人数统计的效率与准确度。
文档编号G06K9/00GK102855466SQ20121026341
公开日2013年1月2日 申请日期2012年7月27日 优先权日2012年4月12日
发明者吕楠, 杨京雨, 瞿研 申请人:无锡慧眼电子科技有限公司