专利名称：行人监视系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及监视系统，特别是监视通过一个区域的行人的系统。迄今为止，光束或其它电磁放射光束被用来计算穿过一个区域行人的数量。这些系统在每次光束被隔断的时候计算一个行人。这样的系统只能提供有限的关于穿过区域行人流量的信息。此外，如果一群行人一起通过区域，监视系统不能够区分每个行人，从而产生错误的计数。
WO98/08208提出了一个复杂的视频监视系统，它不仅能够监视穿过一个区域的行人，而且还能够监视行人的移动方向，并能够将成人与儿童以及其它像婴儿车和手推车这样的物体区分开来。这个系统的复杂性使其价格相对比较昂贵，而且需要进行显著数量的处理工作来分析视频图像。
本发明提供了一个相对不那么昂贵的监视系统，它不仅能够监视穿过一个区域的行人的数量，而且能够监视行人的移动方向，还能够区分穿过区域的行人或物体的类型。
依照本发明的一个方面，行人监视系统包括一组电磁放射光束，每个光束充分穿过目标区域，横穿行人通过目标区域的运动方向；这一组光束中的每一条在行人通过目标区域的大致运动方向上与另一条光束间隔开来；这一组光束完全水平的定位于目标区域地面上方的某一高度，因此穿过目标区域的行人的腿会隔断光束；检测每条反射光束和光束被隔断的横向位置的方法。
对于上面提出的监视系统，当行人穿过区域时，通过检测行人的腿在穿过目标区域所顺序隔断的光束反射来跟踪行人腿的运动。
根据本发明的一个具体实施方案，脉冲光束横穿过目标区域，能够检测光束被隔断的位置。另外一种选择是通过三角测量技术来检测光束被隔断的横向位置。因为每个穿过区域的行人的腿可以由正常情况下小于不同行人的腿之间的间隔距离横向间隔开来，这使得一个行人与其它行人区分开来，倘若一群行人不是以完全一致的步调通过区域，也能够识别人群中的各个个体。
此外，监视系统可以提供各个行人的步幅模式。因为步幅模式通常因行人的体格和年龄的不同而不同，所以能够区分成人和儿童。而且因为婴儿车和手推车提供的是一种完全不同的模式，所以它们也可以与行人区分开来。
通过监视连续光束的隔断也可以检测到行人运动的方向和速度。
根据本发明的优选实施方案，光束在横穿行人通过目标区域的大致运动方向的方向上并行排列，光束在行人通过区域的大致方向上以等间隔排列，在水平面上位于区域地面上的10到30厘米的高度。
这样一组光束可以由独立源提供，每个源带有检测光束反射的独立的装置。但是，根据本发明的优选实施方案，光束组由单一源和提供用来扫描来自单一源射线的反射装置生成。反射光束可以由反射装置重定向到单一检测装置。
根据本发明的一个实施方案，一条激光束或柱状光束定向到一组以间隔的轴向和圆周向关系排列在圆柱形鼓上的镜片，因此通过鼓的旋转可以产生脉冲光束序列。
根据另外一个实施方案，一条激光束或柱状光束由第一个镜片依次扫描到纵向间隔排列在目标区域的二级镜片上，二级镜片使光束横向穿过目标区域。
一种替代方法是，光束组可以通过使用一个绕枢轴旋转的镜片扫描脉冲激光束或可见光束来产生。
典型的，监视系统的目标区域长15厘米到130厘米，更适宜的长度是30厘米到100厘米。覆盖目标区域的光束的水平间距为5毫米到200毫米比较适宜。目标区域的宽度可以按需要设置，安排系统只在横向位置的指定范围内计算光束的隔断。
根据本发明的进一步实现，光束组中的每一条可以被水平扫描以进一步增强监视系统的分辨率。此外，光束可以被垂直扫描以提供更多信息，例如关于通过区域的行人高度的信息。
现在结合附图，以示例的方式来讲述本发明，其中
图1是根据本发明的行人监视系统的等比例图解。
图2是图1中说明的系统的俯视图。
图3是本发明另外一种实现的等比例视图。
图4是图3中说明的实现的俯视图。
图5是图3中说明的实现的侧视图。
图6给出了图3中说明的系统的典型的摄像机视图。
如图1和2所示，监视系统包括一个激光源10，它发出的激光束12完全平行于行人通过的目标区域14。鼓16可转动，放置在目标区域14附近，鼓16驱动连接到电机18，通过它可以旋转鼓。很多镜片20从鼓16的外表面伸出来，在鼓16旋转的时候镜片20出现在激光束12的路径上。镜片20定位在鼓16上沿轴向和圆周向间隔排列的位置上，角度调整到能以直角反射激光束12，横穿目标区域14。通过鼓16旋转，激光束12按顺序被镜片20中的每一个镜片反射，提供横穿过目标区域14的光束组12A-12P，光束12A-12P在行人穿过目标区域14的大致移动方向D上间隔排列。
激光束12可以是电脉冲，或是以旋转快门24的方式脉冲。
检测器装置26紧邻激光器10，用于检测由穿过目标区域14的障碍物通过镜片20反射回的光束12A-12P。
定位鼓，以便在目标区域14地面上20厘米高的水平面上形成光束12A-12P。
如图2所示，当行人30穿过目标区域14时，行人的腿31、32会隔断光束12A-12P，使光束12A-12P的反射被检测器装置26检测到。
接下来，使用光束12A-12P反射脉冲返回到检测器装置26所耗的时间来检测目标区域14中障碍物的横向位置。典型的，对于成人来说，正常的双腿最大横向距离为20厘米。因此，如果检测目标的横向距离为20厘米或更小，就可以假定目标是属于一个行人的双腿。但是如果距离是30厘米或更大，那么可以假定是两个行人并肩穿过目标区域14。所以可以将穿过目标区域14的一群行人中的各个行人区分开来。
此外，通过观察每条腿隔断光束12A-12P的顺序，即如果首先是光束12A被隔断，然后是12B、12C等等，而不是光束12P首先被隔断，然后是12N、12M等等，那么可以检测到行人穿过目标区域14的方向。对于较宽的目标区域14，这个信息可以与由反射光束测量而来的横向距离相结合来跟踪穿过目标区域14的非轴向，甚至是非线性的运动。
当行人34、35穿过目标区域时，一条腿移动时另一条腿会保持静止。而且通过观察腿静止所在的位置，还可以获得行人34、35步幅模式的细节。从步幅模式可以区分不同体格的行人，例如成人或儿童，成人34通常具有比儿童35宽的步幅模式。
此外，穿过区域的手推车或婴儿车会产生与行人双腿“摆动”模式完全不同的模式，因此可以与行人区分开来。
在图3到6中讲述的另外一种实施方案中，激光源110放置得要将激光束112垂直指向镜片120。镜片120呈45°，由电机118带动旋转。因此镜片120能够将激光束112顺次反射到一组静止的二级镜片122上，二级镜片122是沿着目标区域114纵向排列的。二级镜片122反射激光束112，使其在目标区域114地面上20厘米处的水平面上横穿目标区域114。
摄像机126放置在旋转镜片120的高度上。一级镜片组包括一个带有一组刻面142的镜片140。每个刻面142将摄像机126的视域转向到二级查看镜片组144。每个查看镜片144与镜片122中一个不同的镜片相关联，因此摄像机126的视域沿着由激光束112通过旋转镜片120和二级镜片122反射而形成的光束112A-112F中的每一条望下去。
放置摄像机126以使光束112A-112F横穿摄像150中的关联直线152，直线152的每一条代表位于摄像150一边的目标区域114的一边和位于摄像150另一边的目标区域114的另一边。设置的刻度盘160与镜片120一起旋转，以使摄像机126与反射激光束112同步。另外一种方法是可以使用光耦合来同步摄像机126。
当目标130穿过目标区域114时，随着光束112A-112F被隔断，摄像机126获取激光束112A-112F的反射并形成图像154。图像154相对于X轴的位置表示被目标隔断的光束112A-112F，即目标130在目标区域114中的纵坐标，而图像154相对于Y轴的位置表示目标130在目标区域114中的横坐标。因此可以通过跟随反射光束112A-112F的图像154来跟踪目标130穿过目标区域114。
摄像机126最好是与过滤装置相一致，过滤装置滤掉光束112A-112F中除由穿过目标区域114的物体产生的反射光束以外的所有光束。
对于这个实施方案，可以使用镜片120的移动来扫描水平面上的每个光束112A-112F。这可以被用来在目标区域114内查找目标以查看可能在其它方面被遮掩的目标。此外，以这种方式扫描光束112A-112F可以被用来测量目标区域114中目标的厚度。但是作为选择，例如镜片122可以遮掩起来，这样就只产生光束112A-112F。
与用图1和2说明的实施方案一样，本实施方案可以提供关于穿过目标区域114的行人和其它物体的数量、类型、运动的速度和方向信息。
在不违反本发明的前提下可以进行不同的修改。例如，为了增加系统覆盖的目标区域或增加分辨率，可以组合使用几个这样的系统。此外，按照图3到图6说明的实施方案，依照镜片组140和许多所需要的图像，可以在摄像机126的奇数场捕捉图像的第一半，在偶数场捕捉图像的第二半。另一种方法是使用第二个摄像机126，两个摄像机是线性锁定的，第一个摄像机捕捉与目标区域114左半部分关联的图像，第二个摄像机捕捉与右半部分关联的图像。
上面讲述的实施方案中的镜片可以替换为棱镜。
作为上面提出的使用摄像机的替代方法，可以使用任何适合的电磁放射感应元件或元件阵列来检测光束的反射和隔断光束所在的横向位置。
权利要求
1.一种行人监视系统，包括一组电磁放射光束(12；112)，每条光束(12；112)穿过目标区域(14；114)延伸，基本横向于行人通过目标区域(14；114)的运动方向；光束组中的每条光束(12；112)在行人(30；130)通过目标区域(14；114)的大致运动方向(D)上相对于其它光束间隔排列；光束组基本水平定位在目标区域(14；114)地面上的某一高度，所以光束会被通过目标区域(14；114)的行人(30；130)的腿隔断；其特征在于提供了装置(26；126)来检测每条光束(12；112)的反射和隔断光束(12；112)所在的横向位置。
2.根据权利要求1的监视系统，其特征在于电磁放射光束(12；112)是激光束或柱状光束。
3.根据权利要求1或2的监视系统，其特征在于光束(12；112)的排列彼此平行，与行人通过目标区域(14；114)的大致运动方向(D)垂直。
4.根据上述权利要求之一的监视系统，其特征在于光束(12；112)延伸在位于目标区域(14；114)地面上10到30厘米之间的大致的水平面上。
5.根据上述权利要求之一的监视系统，其特征在于光束组(12；112)由独立源提供。
6.根据权利要求5的监视系统，其特征在于提供独立的装置来检测光束(12；112)的反射。
7.根据权利要求1到4之一的监视系统，其特征在于由单一电磁放射源(10；110)来产生光束(12；112)，提供反射装置(20；120)来扫描单一源(10；110)发出的射线，生成光束组(12；112)。
8.根据权利要求7的监视系统，其特征在于使用绕平行于放射源(10)发出的放射光束(12)的轴旋转的圆柱形鼓(16)来扫描光束(12)，提供了一组在鼓(16)表面上沿轴向和圆周向间隔排列的镜片(20)，因此通过旋转鼓(16)，镜片(20)顺序隔断由放射源(10)发出的光束(12)，使光束(12)偏转，形成一组横穿目标区域(14)的光束(12A-12N)。
9.根据权利要求7的监视系统，其特征在于旋转镜片(120)将放射源(110)发出的放射光束(112)反射到一组沿着目标区域(114)纵向间隔排列的静止镜片(112)。
10.根据上述权利要求之一的监视系统，其特征在于目标区域(14；114)为15到130厘米长。
11.根据权利要求10的监视系统，其特征在于目标区域(14；114)为30到100厘米长。
12.根据上述权利要求之一的监视系统，其特征在于覆盖目标区域(14；114)的光束(12；112)间距首选从5毫米到200毫米。
13.根据上述权利要求之一的监视系统，其特征在于光束(12；112)是水平扫描的。
14.根据上述权利要求之一的监视系统，其特征在于光束(12；112)是垂直扫描的。
15.根据上述权利要求之一的监视系统，其特征在于电磁放射光束(12；112)是脉冲的，隔断光束(12；112)所在的横向位置由检测到反射光束(12；112)所耗的时间所决定。
16.根据前面权利要求1到14之一的监视系统，其特征在于隔断光束(12；112)所在的横向位置由三角测量技术来确定。
17.根据权利要求16的监视系统，其特征在于提供一个摄像机(126)来检测光束(112)的反射，摄像机(126)的放置位置要高于光束(112)平面。
18.根据权利要求17的监视系统，其特征在于摄像机(126)的视域被分割以单独观看每条光束(112)。
19.根据权利要求18的监视系统，其特征在于每条光束(112)由摄像机(126)生成的图像中的单独的直线来表示。
20.一个基本上如在此所参考的和如附图的图1和2所示出的监视系统。
全文摘要
行人监视系统定义了一组电磁放射光束(12),每条光束(12)穿过目标区域(14),基本上横向于行人(12)通过目标区域(14)的运动方向。光束组(12A－12N)中的每条光束(12)在行人通过目标区域(14)的大致运动方向(D)上相对于其它光束(12A－12N)间隔排列,光束组完全水平的定位在目标区域(14)地面上的某一高度,因此通过目标区域(14)的行人的腿会隔断光束。监视系统包括检测每条光束(12A－12N)的反射和光束(12A－12N)被隔断时所在的横向位置的装置,目的是识别通过目标区域(14)的目标和该目标的运动方向。
文档编号G06K9/00GK1334943SQ9981589
公开日2002年2月6日 申请日期1999年11月24日 优先权日1998年11月27日
发明者B·S·巴尼斯 申请人:富特福尔有限公司