专利名称：基于arm和数字图像处理的公交车客流自动计数装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于客流计数以及视频处理技术领域，具体涉及一种公交车客流计数装置，特别是一种基于ARM和数字图像处理的公交车客流自动计数装置。
背景技术：
在国家大力发展交通事业的过程中，公共交通已成为重中之重。公共交通工具是一种大众型的交通工具，它在经济性、资源利用率、缓解交通压力、环境保护等方面与其它交通工具相比具有很大优势。据统计分析，每辆公交车占地面积大约为私家车的3-4倍左右，公交车耗能大约为私家车3倍，而公交车可乘坐20-50人，每辆私家车1-4人，平均人均耗能公交车不到私家车的1/3，公交车道路使用率也远远高于私家车。增加公共交通工具使用、减少私家车的使用可以从很大程度上缓解交通压力。然而，目前道路堵塞严重，公共交通事业发展缓慢。一方面，由于公交车辆调度策略滞后，缺乏决策支持及统一调度，导致公交车辆整体利用率较低。另一方面，由于车辆调度不科学使得公交车内拥挤程度较高，公众对公交乘车满意度较低，从而导致公交事业发展较慢。
因此，针对公共交通事业发展缓慢，道路堵塞严重等问题，基于数字图像处理的客流计数是本领域技术人员所关注的热点。
发明内容针对公共交通事业发展缓慢，导致道路堵塞严重、资源利用率较低等问题，本实用新型的目的在于提供一种基于ARM和数字图像处理的公交车客流自动计数装置。该装置通过采集乘客上下车视频图像数据，使用数据处理模块处理实时图像数据从而获取公交车内客流数量，通过Zigbee通信模块将统计数据传送至车载主控模块，最终将数据实时发送至远程服务器端，并将统计人数实时显示。从而为调度者提供决策支持，提高公交车利用效率
坐寸ο为了实现上述技术任务，本实用新型采用如下技术解决方案:—种基于ARM和数字图像处理的公交车客流自动计数装置，包括分别安装于公交车前、后门处的两个相同的发送端，以及安装在公交车驾驶台上的ZigBee无线接收模块、车载主控模块和车载LCD模块。其中，所述发送端包括视频图像采集模块、ZigBee无线发送模块和数据处理模块，每个发送端中，视频图像采集模块与数据处理模块相连接，数据处理模块的输出端连接ZigBee无线发送模块；每个发送端中的ZigBee无线发送模块与所述ZigBee无线接收模块通过无线信号进行通信；ZigBee无线接收模块与所述车载主控模块相连；车载主控模块分别与3G/GPRS通信模块和车载IXD模块相连。本实用新型还包括如下其它技术特征:所述视频图像数据采集模块采用XC-103c Sony CXD视频摄像头。所述数据处理模块采用TMS320C5000 DSP芯片。所述ZigBee无线发送模块和ZigBee无线接收模块均由8位AVR微处理器芯片Atmegal281和低功耗2.4GHz无线收发器芯片AT86RF230及外围电路组成。所述数据处理模块采用工业级的ARMll处理器PXA270芯片。所述车载IXD模块采用7寸IXD液晶显示屏幕。与现有技术相比，本实用新型具有以下优点:I)采用分步网络结构，将视频图像采集模块、数据处理模块、ZigBee无线发送模块分布于前、后车门处，从而提高处理速度与准确度；2)视频图像采集模块实时采集公交车乘客上下车视频图像，具有精度高、速度快、实时性强的特点；3)数据处理模块采用DSP处理芯片，同时采用分布式处理方式克服了传统的基于单片机的数据处理系统只能从事低速率、低精度的处理任务；
4) IXD显示模块直观的显示客流计数结果，同时3G/GPRS模块能及时将统计结果发送至远程服务器端。5)车内无线通信技术使用短距离、低功耗的ZigBee技术，该技术主要适合用于短距离自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。6)本实用新型体积小、安装使用方便、功耗低，适合公交车安装环境。
图1为本实用新型的结构框图。图2为本实用新型的工作流程图。
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型的基于ARM和数字图像处理的公交车客流自动计数装置，包括分别安装于公交车前、后门处的两个相同的发送端，以及安装在公交车驾驶台上的ZigBee无线接收模块、车载主控模块和车载LCD模块。其中，所述发送端包括视频图像采集模块、ZigBee无线发送模块和数据处理模块，每个发送端中，视频图像采集模块与数据处理模块相连接，数据处理模块的输出端连接ZigBee无线发送模块；每个发送端中的ZigBee无线发送模块与所述ZigBee无线接收模块通过无线信号进行通信；ZigBee无线接收模块与所述车载主控模块相连；车载主控模块分别与3G/GPRS通信模块和车载IXD模块相连。车载主控模块通过公交车自带的车载电源进行供电。车载主控模块通过3G/GPRS通信模块与远程服务器通信。本实用新型中各模块的功能及选择如下:视频图像采集模块:用于实时采集人流上下车视频图像数据，并将该数据传送至ZigBee无线发送模块。该模块是整个装置的基础，数据的准确、实时、稳定的采集能够保证装置的正确性、实时性。视频图像采集模块采用XC-103c Sony CXD视频摄像头。PAL:500(水平)X582(垂直)。电子快门:开:1/50-1/100,000秒可调，关:1/50秒，视频输出:复合视频信号，1.(^ - (75 0/8%)，工作温度:-10°C 50°C，工作湿度:小于90%，所需电源:DC12V。无需标定即可互换使用，具有响应时间快、测量准确、可靠性高、稳定性强、体积小和功耗低等特点。[0027]数据处理模块:用于处理视频图像数据，通过目标识别，目标跟踪等步骤统计出车内人流数，并将该数据传送至3G/GPRS数据发送模块。该模块整个装置的核心，高校、精确、及时的数据处理算法能够使装置实用性强。数据处理模块采用TMS320C5000 DSP处理芯片。TMS320C5000 超低功耗芯片性能高达300MHz (600MIP)其待机功率低至0.15mff,工作功率低于0.15mW/MHz，是业界功耗最低的16位DSP，即使在执行75%双MAC和25%ADD这样的大活动量操作(无空闲周期)时，包含存储器在内的核心工作功率也仍然低于0.15mW/MHz。ZigBee无线发送模块:用于将视频图像数据发送至ZigBee无线接收模块。该模块是整个装置的衔接部分，使用ZigBee无线通讯技术减少车内布线工作，利于后期维护。ZigBee无线接收模块:用于接收ZigBee无线发送模块所发送的视频图像数据与客流数据。该模块与ZigBee无线发送模块配套。ZigBee无线发送模块和ZigBee无线接收模块由8位AVR微处理器芯片Atmegal281和低功耗2.4GHz无线收发器芯片AT86RF230及外围电路组成。车载主控模块:用于控制其余各模块协同工作，是该分布式网络模块的控制部分。车载主控模块采用Intel公司的PXA270系列ARM处理器。PXA270系列ARM处理器基于ARMv5E的Xscale核心，最高频率可达624MHz，作为一款性能极其强劲的ARM处理器，配合嵌入式Linux或Wince操作系统使用。3G/GPRS数据发送模块:通过3G/GPRS方式将统计数据发送至远程服务器端，该模块有利于装置的后续扩展及使用。所述3G/GPRS数据发送模块采用Infineon Tech7880芯片，可支持4频:GSM850/900/1900MHZ，最大下行传输速率为85.6kbps，最大上行传输速率为 42.8kbpsο车载IXD模块:用于显示视频图像及统计输出数据，该模块使得装置人际交互性强，易于使用。车载LCD模块采用7寸LCD液晶显示屏 幕。如图2所示，本实用新型的工作流程如下:公交车行驶过程中，车载电源模块为数据处理模块供电，系统初始化完成后，各模块开始工作，系统开始运行。首先，分布在公交车前、后门处的视频图像采集模块采集视频图像数据，并将该视频图像数据传给数据处理模块；数据处理模块对接收到的图像进行车内人数统计处理，并将统计结果后传给ZigBee无线发送模块；其次，ZigBee无线发送模块将接收到的统计结果通过无线网络发送到ZigBee无线接收模块；再次，ZigBee无线接收模块将接收到结果传送给车载主控模块；最后，车载主控模块将接收到的统计结果发送到IXD显示模块进行显示，同时通过3G/GPRS数据模块将该数据发送至远程服务器。具体执行步骤如下:装置初始化后进入系统调度过程，也就是实时判断下一步的执行步骤:视频图像采集判断:是，进入步骤A ;否则继续判断；数据处理判断:是，进入步骤B ;否则继续判断；ZigBee无线通信判断:是，进入步骤C ;否则继续判断；车载主控判断，是进入步骤D ;否则继续判断；3G/GPRS通信判断:是，进入步骤E ;否则继续判断；系统出错判断:是，进入步骤F ;否则继续判断；步骤A:采集视频图像数据，首先初始化视频图像采集模块，根据车门的开关来判断CCD摄像头的打开与关闭，当车门打开时采用CCD摄像头采集公交车门处视频图像。若获得的图像是无效数据，则重新进行图像采集，如获得的图像是有效数据，则将视频图像数据发送到与该视频图像采集模块相连的ZigBee无线发送模块；步骤C:数据处理，数据处理模块(DSP芯片)根据视频图像模块采集数据进行目标识别，识别出人头并判断方向，从而最终得到该乘客的运动方向，若上车，则将车内乘客数加1，若下车则将车内乘客数减I。最终将该统计结果通过ZigBee无线发送模块发送至车载主控模块。步骤B =ZigBee无线通信，首先判断通信命令是发送数据还是接收数据。如果是发送数据命令，则初始化ZigBee无线发送模块并将接收到的温度值与该ZigBee无线发送模块的节点号数据发送到ZigBee无线接收模块，并判断数据是否发送成功，若数据发送失败，则进行数据重发，直到发送成功为止；如果是接收数据命令，则初始化ZigBee无线接收模块并接收ZigBee无线发送模块发送的视频图像数据，并判断接收到的数据是否为有效数据，若为无效数据，则请求数据重发，直到接收到有效数据为止。步骤D:车载主控，车载主控模块(ARM处理器)协调控制ZigBee通信模块、3G/GPRS模块、车载LCD模块等协同工作，同时接收到ZigBee无线接收模块发送的统计结果数据在车载IXD模块上显示，然后将数据存储，并传送至3G/GPRS模块。步骤E:3G/GPRS通信判断，初始化该通信模块，建立GPRS网络通信机制，当数据处理模块正确处理完成某时间周期内视频图像数据后，通过3G/GPRS通信模块将数据发送至远程服务器。步骤F:错误处理，当系统出错，数据处理模块读取出错数据，并进行错误处理，如果处理成功，则清除错误，否则进行装置重启；然后装置初始化，重新进入采集阶段。为了保证数据传送的安全性，可将数据处理模块计算的数据加密后再通过3G/GPRS模块发送，并在远程服务器处解密。由于图像处理算法较为复杂，因此本装置采用分布式控制原理，将数据处理模块 、数据采集模块、Zigbee发送模块分布于各车门处。
权利要求1.一种基于ARM和数字图像处理的公交车客流自动计数装置，其特征在于，包括分别安装于公交车前、后门处的两个相同的发送端，以及安装在公交车驾驶台上的ZigBee无线接收模块、车载主控模块和车载LCD模块。其中，所述发送端包括视频图像采集模块、ZigBee无线发送模块和数据处理模块，每个发送端中，视频图像采集模块与数据处理模块相连接，数据处理模块的输出端连接ZigBee无线发送模块；每个发送端中的ZigBee无线发送模块与所述ZigBee无线接收模块通过无线信号进行通信；ZigBee无线接收模块与所述车载主控模块相连；车载主控模块分别与3G/GPRS通信模块和车载IXD模块相连。
2.如权利要求1所述的基于ARM和数字图像处理的公交车客流自动计数装置，其特征在于，所述视频图像数据采集模块采用XC-103c Sony CCD视频摄像头。
3.如权利要求1所述的基于ARM和数字图像处理的公交车客流自动计数装置，其特征在于，所述数据处理模块采用TMS320C5000 DSP芯片。
4.如权利要求1所述的基于ARM和数字图像处理的公交车客流自动计数装置，其特征在于，所述ZigBee无线发送模块和ZigBee无线接收模块均由8位AVR微处理器芯片Atmegal281和低功耗2.4GHz无线收发器芯片AT86RF230及外围电路组成。
5.如权利要求1所述的基于ARM和数字图像处理的公交车客流自动计数装置，其特征在于，所述数据处理模块采用工业级的ARMll处理器PXA270芯片。
6.如权利要求1所述的基于ARM和数字图像处理的公交车客流自动计数装置，其特征在于，所述车载IXD模 块采用7寸IXD液晶显示屏幕。
专利摘要本实用新型公开了一种基于ARM和数字图像处理的公交车客流自动计数装置，包括分别安装于公交车前、后门处的两个相同的发送端，以及安装在公交车驾驶台上的ZigBee无线接收模块、车载主控模块和车载LCD模块。发送端包括视频图像采集模块、ZigBee无线发送模块和数据处理模块，每个发送端中视频图像采集模块与数据处理模块相连接，数据处理模块的输出端连接ZigBee无线发送模块；发送端中的ZigBee无线发送模块与所述ZigBee无线接收模块通过无线信号进行通信；ZigBee无线接收模块与所述车载主控模块相连；车载主控模块分别与3G/GPRS通信模块和车载LCD模块相连。实现了公交车客流自动计数与上传功能，具有实时性强、安装使用方便和数据处理效率高等特点。
文档编号G06M15/00GK203133982SQ201320155029
公开日2013年8月14日 申请日期2013年3月29日 优先权日2013年3月29日
发明者程鑫, 张洁, 赵佳乐, 任亮, 白国柱, 徐志刚, 赵祥模 申请人:长安大学