一种客流大小、方向检测方法和系统与流程

本发明涉及客流检测技术领域，具体涉及一种客流大小、方向检测方法和系统。

背景技术：

目前社会人密度越来越多，随之而来的密集人群的场所和大规模人群聚集也越来越多，踩踏事件也层出不穷，而传统的客流人工检测方法已经难以适用实际情况，主要表现在：1、人工统计的方法需要大量人工和监控设备，且记录统计精度低；2、统计反馈时间长，无法做到快速反馈实时人数；3、无法长期使用，人工统计受人工精神状态影响大，人工无法长时间专注于一件事上。

客流统计系统的关键技术在于行人的检测，要获取高准确率的客流数据，需要检测到每一个行人才可以进行统计。行人检测算法的优劣，是客流统计系统开发能否成功的关键。现有技术中的一种自动客流统计方法主要包括：非接触式统计方法，该方法为基于机器视觉的方法，机器视觉的方法是目前新兴的解决方案，已经有部分基于图像处理的方法应用于客流统计领域。申请号2011104363015，名称为：基于双激光测距的客流方向识别方法和装置的中国发明专利申请，该发明可以实现有效地识别出行人在检测通道中的行走方向；申请号2015108130864，名称为：基于双激光测距的客流方向识别方法及系统的中国授权发明专利，该发明采用两个激光扫描装置测距，不需要追踪行人，提高统计速度，应用于大客流的检测场所；申请号2013104878434，名称为：基于双激光测距的客流监测方法和装置的中国授权发明专利，该发明通过客流速度更精确地反映出监测路段的客流情况，还具有对环境适应性较强、客流速度获取过程简单快速的优点；上述专利(申请)虽然均提供了一种客流检测方法，但检测方法过于理想化，没有考虑到很多现实干扰因素，导致不适用于现实客流统计；同时，其客流检测方法涉及的因素过于简单化，导致其客流统计准确性不高。

技术实现要素：

为了解决上述现有技术中存在的缺陷，本申请提供一种客流大小、方向检测系统及基于该系统的客流大小、方向检测方法，统计精度高，且更适用于现实情况。

为了实现上述技术效果，本发明的具体技术方案如下：

一种客流大小、方向检测方法，包括：

采用两个激光扫描仪分别向通道发射激光束来获取穿过该激光束的待定物的信息；

根据获取的待定物的信息，判断通过两激光束的待定物是否为行人，并记录判定为行人的该行人信息；

根据两激光束各自获取的行人信息，来确定两个激光扫描仪扫描到的是否是同一个行人；

确定为同一行人后，根据进入匹配池中的先后顺序来确定同一行人在所述两个激光扫描仪之间的行走方向。

进一步地，所述采用两个激光扫描仪分别向通道发射激光束来获取穿过该激光束的待定物的信息，其包括：在通道上方安装两个激光扫描仪，两激光扫描仪按照设定转速、扫描频率发射一列激光束，形成两道全覆盖通道的相互平行的激光幕；

接收从所述激光幕反射回的反射光束中的包含的待定物的信息，该待定物的信息为待定物的极坐标系数据，并将极坐标系数据转换成直角坐标系(x-y)数据。

进一步地，两激光扫描仪的扫描频率大于等于10hz，两相互平行的激光幕之间距离小于14cm大于7cm。

进一步地，所述该待定物的信息为待定物的极坐标系数据，并将极坐标系数据转换成直角坐标系(x-y)数据具体内容为：激光扫描仪将激光幕按照不同的角度分割成成千条线段，每条线段与竖直中心线之间形成角度值α和此线段的长度l，由α-l可得到极坐标系，通过x＝cosα*l，y＝sinα*l获取到直角坐标系(x-y)数据。

进一步地，所述根据获取的待定物的信息，判断通过两激光束的待定物是否为行人，并记录判定为行人的该行人信息，其具体方法包括：

s1、将直角坐标系(x-y)数据进行中值滤波，消除抖动；

s2、将经步骤s1后的数据保存下来，并根据获取的时间顺序保存；

s3、将保存数据中的后n组数据整合为x-y-t空间直角坐标数据，其中n的取值范围为[5,15]，t代表待定物进入激光幕的时间；

s4、x-y-t空间直角坐标数据中，提取高于地面的设定高度的区域z，且该区域符合x方向上的长度大于一个正常人的肩宽减去正常人单肩长度，区域z中x-y视图数据满足有且仅有一个由低到高再由高到低的波峰，否则对此区域进行分割，其中设定高度取大于80cm，设置设定高度的目的是考虑现实情况，很多行人会携带行李箱等物件，如车站等行李箱众多的地方，此设定高度应高于普通行李箱高度，而现有技术没有将此干扰因素排除，一并计算，大大影响统计准确性；

s5、在获取到的区域z中，x-y视图中y取y最大值；

s6、根据多样本训练后判断区域中是否含有人头轮廓信息，若有人头则表明该待定物为行人，否则丢弃该区域；

s7、x-y视图中x的长度即为人体特征中的宽，y-t视图中y众数的最大值即为人体身高，x-y视图中众数为身高的数据中值x即为人体中心的x位置值；

s8、记录此区域和此行人信息，该行人信息包括身高、人体宽度、行驶方向角、初始位置、终点位置、初始高度、终点高度、进入时间，其中人行驶方向角为行人行驶的方向与激光幕垂直线之间的夹角，进入时间即为行人进入激光幕的时间。

进一步地，步骤s4的具体内容为：提取的区域内，若存在两个行人，那么在x-y-t空间坐标系中应呈现两行人的波峰数据，从中获取到波谷信息即为两行人的分界，通过波谷将含有两行人的区域进行分割成两个单人的区域。

进一步地，所述根据两激光束各自获取的行人信息，来确定两个激光扫描仪扫描到的是否是同一个行人，其具体包括：

s10、将两激光扫描仪上通过步骤s8记录的行人信息置同一索引值；

s20、等待激光扫描仪下一帧新数据中是否存在相同人物信息的区域，且两区域有重叠，若重叠小于正常人行驶速度乘以激光扫描仪设定转速，则为同一人，计数并将记录中的区域更新为最新区域；

s30、若记录中的区域无法匹配上新数据中的区域或无区域可匹配，则将此行人信息加入匹配池；

s40、将匹配池中不同激光扫描仪来的数据进行匹配，将两行人信息的身高、宽度、位置、位移距离、索引值对比，获取身高差h、宽度差w、相对位置差a、位移方向m1、位移距离m2和索引值是否匹配，若索引值匹配则为同一行人；否则对h、w、a、m进行判断，h小于激光扫描仪精度乘以2、w小于正常人一个肩的长度、相对位置差小于正常人总肩宽除以2、m1是否相同、m2小于激光扫描仪间隙除以人行驶方向角的正切值，满足以上条件则为同一人物，然后计数，其中激光扫描仪精度不大于3cm。

一种客流大小、方向检测系统，包括：

信息采集模块，用于采用两个激光扫描仪分别向通道发射激光束来获取穿过该激光束的待定物的信息；

待定物判断模块，用于根据获取的待定物的信息，判断通过两激光束的待定物是否为行人；

行人信息记录模块，用于记录判定为行人的该行人信息，包括身高、人体宽度、人行驶方向角、初始位置、终点位置、初始高度、终点高度、进入时间，其中人行驶方向角为行人行驶的方向与激光幕垂直线之间的夹角，进入时间即为行人进入激光幕的时间；

同一行人识别模块，用于根据两激光束各自获取的行人信息，来确定两个激光扫描仪扫描到的是否是同一个行人；

行人方向确定模块，用于根据进入匹配池中的先后顺序来确定同一行人在所述两个激光扫描仪之间的行走方向。

进一步地，所述信息采集模块包括第一激光扫描仪、第二激光扫描仪，所述第一激光扫描仪、第二激光扫描仪安装在通道上方，上述两激光扫描仪按照设定转速、扫描频率发射一列激光束，形成两道全覆盖通道的相互平行的激光幕，其中两激光扫描仪的扫描频率大于等于10hz，两相互平行的激光幕之间距离小于14cm大于7cm。

进一步地，所述待定物判断模块接收从所述激光幕反射回的反射光束中的包含的待定物的信息，该待定物的信息为待定物的极坐标系数据，并将极坐标系数据转换成直角坐标系(x-y)数据，将直角坐标系(x-y)数据进行中值滤波，消除抖动，将经中值滤波后的数据保存下来，并根据获取的时间顺序保存；将保存数据中的后n组数据整合为x-y-t空间直角坐标数据，其中n的取值范围为[5,15]，t代表待定物进入激光幕的时间；x-y-t空间直角坐标数据中，提取高于地面的设定高度的区域z，且该区域符合x方向上的长度大于一个正常人的肩宽减去正常人单肩长度，区域z中x-y视图数据满足有且仅有一个由低到高再由高到低的波峰，否则对此区域进行分割，其中设定高度取大于80cm；在获取到的区域z中，x-y视图中y取y最大值；根据多样本训练后判断区域中是否含有人头轮廓信息，若有人头则表明该待定物为行人；所述同一行人识别模块将行人信息记录模块上记录的行人信息置同一索引值；等待激光扫描仪下一帧新数据中是否存在相同人物信息的区域，且两区域有重叠，若重叠小于正常人行驶速度乘以激光扫描仪设定转速，则为同一人，计数并将记录中的区域更新为最新区域；若记录中的区域无法匹配上新数据中的区域或无区域可匹配，则将此行人信息加入匹配池，将匹配池中不同激光扫描仪来的数据进行匹配，将两行人信息的身高、宽度、位置、位移距离、索引值对比，获取身高差h、宽度差w、相对位置差a、位移方向m1、位移距离m2和索引值是否匹配，若索引值匹配则为同一行人；否则对h、w、a、m进行判断，h小于激光扫描仪精度乘以2、w小于正常人一个肩的长度、相对位置差小于正常人总肩宽除以2、m1是否相同、m2小于激光扫描仪间隙除以人行驶方向角的正切值，满足以上条件则为同一人物，然后计数，其中激光扫描仪精度不大于3cm。

依据上述技术方案，通过本专利发明所提供更精准的算法，解决了现有的激光检测设备的数据用于客流系统模糊波动问题，统计更准确；特别引入人行驶方向角及设定高度过滤干扰因数，解决了现实生活中激光检测设备没有考虑到的因素，更适用于现实情况，统计精度高。

附图说明

下面通过具体实施方式结合附图对本申请作进一步详细说明。

图1为本发明的功能框架图；

图2为本发明中的行人通过激光扫描仪示意图；

图3为本发明中的一种激光幕分割示意图；

其中，1、信息采集模块；11、第一激光扫描仪；12、第二激光扫描仪；2、通道；3、激光束；4、待定物判断模块；5、行人信息记录模块；6、同一行人识别模块；7、行人方向确定模块。

具体实施方式

为使本实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实施方式中的附图，对本实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。

术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

实施例

如图1、图2所示，一种客流大小、方向检测系统，包括：

信息采集模块1，用于采用两个激光扫描仪(即第一激光扫描仪11、第二激光扫描仪12)分别向通道2发射激光束3来获取穿过该激光束3的待定物的信息；

待定物判断模块4，用于根据获取的待定物的信息，判断通过两激光束3的待定物是否为行人；

行人信息记录模块5，用于记录判定为行人的该行人信息，包括身高、人体宽度、人行驶方向角β、初始位置、终点位置、初始高度、终点高度、进入时间，其中人行驶方向角β为行人行驶的方向与激光幕垂直线之间的夹角，人行驶方向角β这个角度是客观存在，且角度过大时激光幕扫描到的图像并不能直观的看出是一个人体轮廓。通过“人行驶方向角”可以还原人体垂直进入第一激光扫描仪发出的激光幕所出来的轮廓，通过人体轮廓获取到此人的身高、宽度。并且根据“激光扫描仪间隙”((即两相互平行的激光幕之间距离，其小于14cm大于7cm))预测此人将会在第二激光扫描仪发出的激光幕的某位置出现。引入“人行驶方向角”和“激光扫描仪间隙”能有效的匹配成功在多人进入激光扫描仪的激光幕情况下，人行驶方向散乱且人身高等参数比较相仿的情况，增加设备准确率；进入时间即为行人进入激光幕的时间；

同一行人识别模块6，用于根据两激光束3各自获取的行人信息，来确定两个激光扫描仪扫描到的是否是同一个行人；

行人方向确定模块7，用于根据进入匹配池中的先后顺序来确定同一行人在所述两个激光扫描仪之间的行走方向。

其中，所述信息采集模块1包括第一激光扫描仪11、第二激光扫描仪12，所述第一激光扫描仪11、第二激光扫描仪12安装在通道2上方，上述两激光扫描仪按照设定转速、扫描频率发射一列激光束，形成两道全覆盖通道的相互平行的激光幕，其中两激光扫描仪的扫描频率大于等于10hz，两相互平行的激光幕之间距离小于14cm大于7cm。

所述待定物判断模块接收从所述激光幕反射回的反射光束中的包含的待定物的信息，该待定物的信息为待定物的极坐标系数据，并将极坐标系数据转换成直角坐标系(x-y)数据，其中，第一激光扫描仪、第二激光扫描仪上传待定物的极坐标系数据给待定物判断模块频率大于等于10hz；将直角坐标系(x-y)数据进行中值滤波，消除抖动，将经中值滤波后的数据保存下来，并根据获取的时间顺序保存；将保存数据中的后n组数据整合为x-y-t空间直角坐标数据，其中n的取值范围为[5,15]，t代表待定物进入激光幕的时间；x-y-t空间直角坐标数据中，提取高于地面的设定高度的区域z，且该区域符合x方向上的长度大于一个正常人的肩宽减去正常人单肩长度，区域z中x-y视图数据满足有且仅有一个由低到高再由高到低的波峰，否则对此区域进行分割，其中设定高度取大于80cm；在获取到的区域z中，x-y视图中y取y最大值；根据多样本训练后判断区域中是否含有人头轮廓信息，若有人头则表明该待定物为行人；所述同一行人识别模块将行人信息记录模块上记录的行人信息置同一索引值；等待激光扫描仪下一帧新数据中是否存在相同人物信息的区域，且两区域有重叠，若重叠小于正常人行驶速度乘以激光扫描仪设定转速，则为同一人，计数并将记录中的区域更新为最新区域；若记录中的区域无法匹配上新数据中的区域或无区域可匹配，则将此行人信息加入匹配池，将匹配池中不同激光扫描仪来的数据进行匹配，将两行人信息的身高、宽度、位置、位移距离、索引值对比，获取身高差h、宽度差w、相对位置差a、位移方向m1、位移距离m2和索引值是否匹配，若索引值匹配则为同一行人；否则对h、w、a、m进行判断，h小于激光扫描仪精度乘以2、w小于正常人一个肩的长度、相对位置差小于正常人总肩宽除以2、m1是否相同、m2小于激光扫描仪间隙除以人行驶方向角的正切值，满足以上条件则为同一人物，然后计数，其中激光扫描仪精度不大于3cm。

基于上述系统，本发明提供了一种客流大小、方向检测方法，其内容如下：

一种客流大小、方向检测方法，包括：

采用两个激光扫描仪分别向通道发射激光束来获取穿过该激光束的待定物的信息；

根据获取的待定物的信息，判断通过两激光束的待定物是否为行人，并记录判定为行人的该行人信息；

根据两激光束各自获取的行人信息，来确定两个激光扫描仪扫描到的是否是同一个行人；

确定为同一行人后，根据进入匹配池中的先后顺序来确定同一行人在所述两个激光扫描仪之间的行走方向。

其中，所述采用两个激光扫描仪分别向通道发射激光束来获取穿过该激光束的待定物的信息，其包括：在通道上方安装两个激光扫描仪，两激光扫描仪按照设定转速、扫描频率发射一列激光束，形成两道全覆盖通道的相互平行的激光幕；两激光扫描仪的扫描频率大于等于10hz，两相互平行的激光幕之间距离小于14cm大于7cm；

接收从所述激光幕反射回的反射光束中的包含的待定物的信息，该待定物的信息为待定物的极坐标系数据，并将极坐标系数据转换成直角坐标系(x-y)数据。

其中，如图3所示，所述该待定物的信息为待定物的极坐标系数据，并将极坐标系数据转换成直角坐标系(x-y)数据具体内容为：激光扫描仪将激光幕按照不同的角度分割成成千条线段，每条线段与竖直中心线之间形成角度值α和此线段的长度l，由α-l可得到极坐标系，两激光扫描仪能够检测所在平面以激光扫描仪为零点的极坐标数据，通过x＝cosα*l，y＝sinα*l获取到直角坐标系(x-y)数据。

其中，所述根据获取的待定物的信息，判断通过两激光束的待定物是否为行人，并记录判定为行人的该行人信息，其具体方法包括：

s1、将直角坐标系(x-y)数据进行中值滤波，消除抖动；其中，具体过程为：这里中值滤波采用的一维中值滤波法，将(x，y)数据按照x的大小进行排列，通过y值进行中值滤波，g(y)＝med(f(y-k)),(k∈w)，其中f(y)，g(y)分别为原始y值和处理后的y值，w通常为≥3的奇数；

s2、将经步骤s1后的数据保存下来，并根据获取的时间顺序保存；

s3、将保存数据中的后n组数据整合为x-y-t空间直角坐标数据，其中n的取值范围为[5,15]，基于激光扫描仪每秒返回数据的量；t代表待定物进入激光幕的时间；

s4、x-y-t空间直角坐标数据中，提取高于地面的设定高度的区域z，且该区域符合x方向上的长度大于一个正常人的肩宽减去正常人单肩长度，区域z中x-y视图数据满足有且仅有一个由低到高再由高到低的波峰，否则对此区域进行分割，其中设定高度取大于80cm；

s5、在获取到的区域z中，x-y视图中y取y最大值；

s6、根据多样本训练后判断区域中是否含有人头轮廓信息，若有人头则表明该待定物为行人，否则丢弃该区域；

s7、x-y视图中x的长度即为人体特征中的宽，y-t视图中y众数的最大值即为人体身高，x-y视图中众数为身高的数据中值x即为人体中心的x位置值；

s8、记录此区域和此行人信息，该行人信息包括身高、人体宽度、行驶方向角、初始位置、终点位置、初始高度、终点高度、进入时间，其中人行驶方向角为行人行驶的方向与激光幕垂直线之间的夹角，进入时间即为行人进入激光幕的时间。

进一步地，步骤s4的具体内容为：提取的区域内，若存在两个行人，那么在x-y-t空间坐标系中应呈现两行人的波峰数据，从中获取到波谷信息即为两行人的分界，通过波谷将含有两行人的区域进行分割成两个单人的区域。

进一步地，所述根据两激光束各自获取的行人信息，来确定两个激光扫描仪扫描到的是否是同一个行人，其具体包括：

s10、将两激光扫描仪上通过步骤s8记录的行人信息置同一索引值；其具体过程为：因为两激光扫描仪独立工作，所以每个激光扫描仪会得出一个行人信息，处理设备(即同一行人识别模块)对来自不同激光扫描仪的行人信息做对比，才能将两信息匹配成同一人。“激光扫描仪间隙”(即两相互平行的激光幕之间距离，其小于14cm大于7cm)目前小于一个人的人体厚度(前胸-后背)，在此人进入两激光幕下可能存在同时有此行人信息，即相同位置相同高度。处理设备则认为此行人信息均为同一人(例如“张三”)的信息。后续此人离开激光幕后处理设备会将人物信息放入匹配池，两个激光幕就会存入两个行人信息。匹配池中若有行人已被标记为“张三”，则会直接判定两条行人信息是同一人，无需再做身高、宽度行驶方向等判定，优化代码效率提高匹配率。

s20、等待激光扫描仪下一帧新数据中是否存在相同人物信息的区域，且两区域有重叠，若重叠小于正常人行驶速度乘以激光扫描仪设定转速，则为同一人，计数并将记录中的区域更新为最新区域；

s30、若记录中的区域无法匹配上新数据中的区域或无区域可匹配，则将此行人信息加入匹配池；

s40、将匹配池中不同激光扫描仪来的数据进行匹配，将两行人信息的身高、宽度、位置、位移距离、索引值对比，获取身高差h、宽度差w、相对位置差a、位移方向m1、位移距离m2和索引值是否匹配，若索引值匹配则为同一行人；否则对h、w、a、m进行判断，h小于激光扫描仪精度乘以2、w小于正常人一个肩的长度、相对位置差小于正常人总肩宽除以2、m1是否相同、m2小于激光扫描仪间隙除以人行驶方向角的正切值，满足以上条件则为同一人物，然后计数，其中激光扫描仪精度不大于3cm。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。