基于雙激光測距的客流監測方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發明提供一種基于雙激光測距的客流監測方法和裝置，該方法包括：第一激光設備和第二激光設備發射激光束測距，分別獲得第一檢測數據和第二檢測數據；通過對第一檢測數據和第二檢測數據進行分析，獲取第一行人的第一行人輪廓曲線和第二行人的第二行人輪廓曲線；匹配第一行人輪廓曲線和第二行人輪廓曲線，判斷第一行人和第二行人是否為同一個行人，如果是，則計數；獲取同一個行人通過第一激光幕的第一運動信息、通過第二激光幕的第二運動信息；計算第一運動信息和第二運動信息，得到客流速度。通過客流速度更精確的反映出監測路段的客流情況，還具有對環境適應性較強、客流速度獲取過程簡單快速的優點。
【專利說明】基于雙激光測距的客流監測方法和裝置
【技術領域】
[0001] 本發明屬于道路行人監測【技術領域】，具體涉及一種基于雙激光測距的客流監測方 法和裝置。
【背景技術】
[0002] 隨著經濟的迅速發展，參加大型活動的人數越來越多，特別對于地鐵站、公交樞紐 中心、火車站等人群極易集中的公共場所，監測客流狀況是保障安全的重要措施。
[0003] 傳統監測公共場所客流狀況的方法為人工統計方法，不但需要大量的人力成本， 更無法達到全天候客流監測的要求。
[0004] 隨著視頻技術的發展，現有技術中又出現了借助攝像機等設備進行客流監測，但 是，由于視頻技術對環境適應性的不足，比如在不同光照條件下無法達到同一監測水平，大 客流監測準確性不夠高等局限性，因此，也無法滿足客流監測的要求。
【發明內容】
[0005] 針對現有技術存在的缺陷，本發明提供一種基于雙激光測距的客流監測方法和裝 置，通過客流速度更精確的反映出監測路段的客流情況，還具有對環境適應性較強、客流速 度獲取過程簡單快速的優點。
[0006] 本發明采用的技術方案如下：
[0007] 本發明提供一種基于雙激光測距的客流監測方法，包括以下步驟：
[0008] S1，在被監測道路上方安裝第一激光設備和第二激光設備；其中，所述第一激光設 備按預設的采樣角度和采樣頻率依次發射激光束，一個采樣周期所形成的第一激光幕垂直 于所述被監測道路的中心線，所述第二激光設備按預設的采樣角度和采樣頻率依次發射激 光束，一個采樣周期所形成的第二激光幕垂直于所述被監測道路的中心線；
[0009] S2,所述第一激光設備發射激光束測距而獲得包含多個采樣周期所測數據的第一 檢測數據；
[0010] 所述第二激光設備發射激光束測距而獲得包含多個采樣周期所測數據的第二檢 測數據；
[0011] S3,通過對所述第一檢測數據進行分析，根據人行特征判斷是否有第一行人穿過 所述第一激光幕，如果有，則獲取所述第一行人的第一行人輪廓曲線；
[0012] 通過對所述第二檢測數據進行分析，根據人行特征判斷是否有第二行人穿過所述 第二激光幕，如果有，則獲取所述第二行人的第二行人輪廓曲線；
[0013] S4,匹配所述第一行人輪廓曲線和所述第二行人輪廓曲線，判斷所述第一行人和 所述第二行人是否為同一個行人，如果是，則計數；
[0014] S5,獲取所述同一個行人通過所述第一激光幕時的第一運動信息；其中，所述第一 運動信息包括：行人最高點經過第一激光幕的檢測時間為A_head_time，行人最高點在X軸 的位置為A_head_x ;
[0015] 獲取所述同一個行人通過所述第二激光幕時的第二運動信息；其中，所述第二運 動信息包括：行人最高點經過第二激光幕的檢測時間為B_head_time，行人最高點在X軸的 位置為B_head_x ;第一激光幕與第二激光幕之間的間距為Distance# ;
[0016] S6,計算所述第一運動信息和所述第二運動信息，得到客流速度；具體為：
[0017] 以垂直于激光幕方向作為客流速度初始方向，即偏移量D(0)=0 ;
[0018] 通過下式計算更新后客流速度方向偏移量D(N):
[0019]
【權利要求】
1. 一種基于雙激光測距的客流監測方法，其特征在于，包括以下步驟： S1，在被監測道路上方安裝第一激光設備和第二激光設備；其中，所述第一激光設備 按預設的采樣角度和采樣頻率依次發射激光束，一個采樣周期所形成的第一激光幕垂直于 所述被監測道路的中心線，所述第二激光設備按預設的采樣角度和采樣頻率依次發射激光 束，一個采樣周期所形成的第二激光幕垂直于所述被監測道路的中心線； 52, 所述第一激光設備發射激光束測距而獲得包含多個采樣周期所測數據的第一檢測 數據； 所述第二激光設備發射激光束測距而獲得包含多個采樣周期所測數據的第二檢測數 據； 53, 通過對所述第一檢測數據進行分析，根據人行特征判斷是否有第一行人穿過所述 第一激光幕，如果有，則獲取所述第一行人的第一行人輪廓曲線； 通過對所述第二檢測數據進行分析，根據人行特征判斷是否有第二行人穿過所述第二 激光幕，如果有，則獲取所述第二行人的第二行人輪廓曲線； 54, 匹配所述第一行人輪廓曲線和所述第二行人輪廓曲線，判斷所述第一行人和所述 第二行人是否為同一個行人，如果是，則計數； 55, 獲取所述同一個行人通過所述第一激光幕時的第一運動信息；其中，所述第一運動 信息包括：行人最高點經過第一激光幕的檢測時間為A_head_time，行人最高點在X軸的位 置為 A_head_x ; 獲取所述同一個行人通過所述第二激光幕時的第二運動信息；其中，所述第二運動信 息包括：行人最高點經過第二激光幕的檢測時間為B_head_time，行人最高點在X軸的位置 為B_head_x ;第一激光幕與第二激光幕之間的間距為Dis tanceAB ; 56, 計算所述第一運動信息和所述第二運動信息，得到客流速度；具體為： 以垂直于激光幕方向作為客流速度初始方向，即偏移量D (0) =0 ; 通過下式計算更新后客流速度方向偏移量D(N):
其中，D(N):更新后客流速度方向偏移量； I(N):當前行人速度方向偏移量； D(N-l):當前客流速度方向偏移量； α :偏移方向權重系數； 貝1J :客流方向上行人經過的路港
奸Α釔計笛一、激魯草知笛一、激魯草的時問羊％ : 則早個仃人仕各m力
|n」上的遝皮刃：
通過對若干個行人在客流方向上的速度求平均值，即得到客流速度。
2. 根據權利要求1所述的基于雙激光測距的客流監測方法，其特征在于，S3中，通過對 所述第一檢測數據進行分析，根據人行特征判斷是否有第一行人穿過所述第一激光幕具體 包括以下步驟： 所述第一激光設備按設定的采樣角度和采樣頻率發射各條激光束，在所述第一激光幕 所在平面建立直角坐標系，設第一激光設備正下方的地面為原點，指向第一激光設備為y 軸，獲得與各個采樣周期分別對應的多幀數據包；通過對各幀數據包進行分析，判斷是否有 第一行人穿過所述第一激光幕； 對于一個采樣周期，在該采樣周期按發射時間先后共發射N條激光束{激光束1、激光 束2...激光束N}，所述N條激光束遇到障礙物時發生反射，將反射點稱為采樣點，從而得到 在該直角坐標系與N條激光束分別對應的N個米樣點{米樣點1、米樣點2...米樣點N}，記 錄并存儲所述N個采樣點在所述直角坐標系的N個坐標值，即得到一幀數據包； 其中，獲得并分析與一個采樣周期對應的一幀數據包具體為： 背景圖獲取步驟：連續采集N個無行人的數據包，然后進行平均，得到無行人的背景數 據，將所述無行人的背景數據成圖，得到背景圖； 實際監測步驟：將實際監測得到的一幀數據包中的N個采樣點按時間順序連線，得到 一個原始曲線圖；將所述原始曲線圖與所述背景圖相差分，得到差分后的曲線特征圖，如果 所述曲線特征圖同時滿足以下三個特征，則得出所述曲線特征圖為行人輪廓圖，本幀數據 包監測到行人： 特征一，曲線凸型特征：采用求導方法識別所述曲線特征圖中的特征曲線是否為凸型 特征曲線，具體為：以激光掃描順序為順序，依次將所述凸型特征曲線上的各個采樣點作前 向差分處理，當前向差分值由正變負時；或者當前向差分值由正變零、再由零變負時，代表 一個凸型特征的出現； 特征二，曲線高度閾值：將所述凸型特征曲線上的各個采樣點分別進行前向差分計算 和后向差分計算，如果采樣點i(Xi，yi)的前向差分值Affyw-yi彡〇,并且，其后向差分值 <〇,貝丨J該采樣點i為凸型特征曲線的頂點；判斷該頂點的縱坐標yi是否滿足 行人高度閥值，如果滿足，則得出所述凸型特征曲線滿足曲線高度閾值； 特征三，曲線最小連續度：所述凸型特征曲線包括頂點之前連續狀態下，符合設定數量 的前向差分和后向差分均大于零的采樣點；還包括頂點之后連續狀態下，符合設定數量的 前向差分和后向差分均小于零的采樣點。
3. 根據權利要求1所述的基于雙激光測距的客流監測方法，其特征在于，S4中，匹配所 述第一行人輪廓曲線和所述第二行人輪廓曲線，判斷所述第一行人和所述第二行人是否為 同一個行人，具體為： 預處理過程：如果所述第一行人輪廓曲線或所述第二行人輪廓曲線為非完整輪廓曲 線，則對所述第一行人輪廓曲線或所述第二行人輪廓曲線進行補償，得到第一行人完整輪 廓曲線和第二行人完整輪廓曲線； 匹配過程：采用相似性度量方法判斷所述第一行人完整輪廓曲線和所述第二行人完整 輪廓曲線是否屬于同一個行人。
4. 根據權利要求3所述的基于雙激光測距的客流監測方法，其特征在于，對非完整的 第一行人輪廓曲線進行補償，得到第一行人完整輪廓曲線具體為： 所述第一行人輪廓曲線以頂點為分界點，劃分為左側曲線和右側曲線； 如果所述左側曲線的完整度高于所述右側曲線的完整度，則以所述頂點所在直線為對 稱軸，做出與所述左側曲線對稱的曲線W，用所述曲線W替換所述右側曲線； 如果所述左側曲線的完整度低于所述右側曲線的完整度，則以所述頂點所在直線為對 稱軸，做出與所述右側曲線對稱的曲線m，用所述曲線m替換所述左側曲線； 采用相似性度量方法判斷所述第一行人完整輪廓曲線和所述第二行人完整輪廓曲線 是否屬于同一個行人，具體為：只有當以下條件一和條件二同時滿足時，才得出第一行人完 整輪廓曲線和第二行人完整輪廓曲線屬于同一個行人的結論：
條件一，X軸相似性度量： 設第一行人完整輪廓曲線 設第二行人完整輪廓曲線 則X軸方向上投影重疊率 如果Jaccard(XA，XB) > 0. 5,則得出第一行人完整輪廓曲線和第二行人完整輪廓曲線 在X軸方向的相似性符合要求； 條件二，y軸相似性度量： 設第一行人完整輪廓曲線的頂點高度值person_HA ; 設第二行人完整輪廓曲線的頂點高度值person_HB ; 則：y軸方向上投影重疊率為：
如采Jaccard(Person_HA，Person_HB)彡0· 9,則得出弟一仃人芫整輪廓曲線和第二行 人完整輪廓曲線在y軸方向的相似性符合要求。
5. -種基于雙激光測距的客流監測裝置，其特征在于，包括： 數據采集模塊，所述數據采集模塊包括第一激光設備和第二激光設備；其中，所述第一 激光設備和所述第二激光設備安裝在被監測道路上方；所述第一激光設備按預設的采樣角 度和采樣頻率依次發射激光束，一個采樣周期所形成的第一激光幕垂直于所述被監測道路 的中心線，所述第二激光設備按預設的采樣角度和采樣頻率依次發射激光束，一個采樣周 期所形成的第二激光幕垂直于所述被監測道路的中心線； 服務器，所述服務器與所述數據采集模塊連接；所述服務器包括接收模塊、行人輪廓曲 線獲取模塊、行人特征匹配模塊、行人運動信息計算模塊和客流速度計算模塊； 所述接收模塊用于接收所述第一激光設備發射激光束測距而獲得的包含多個采樣周 期所測數據的第一檢測數據；還用于接收所述第二激光設備發射激光束測距而獲得的包含 多個采樣周期所測數據的第二檢測數據； 行人輪廓曲線獲取模塊，用于對所述接收模塊接收到的所述第一檢測數據進行分析， 根據人行特征判斷是否有第一行人穿過所述第一激光幕，如果有，則獲取所述第一行人的 第一行人輪廓曲線；還用于：對所述接收模塊接收到的所述第二檢測數據進行分析，根據 人行特征判斷是否有第二行人穿過所述第二激光幕，如果有，則獲取所述第二行人的第二 行人輪廓曲線； 行人特征匹配模塊，用于匹配所述行人輪廓曲線獲取模塊所獲取到的所述第一行人輪 廓曲線和所述第二行人輪廓曲線，判斷所述第一行人和所述第二行人是否為同一個行人， 如果是，則計數； 行人運動信息計算模塊，用于獲取所述匹配模塊匹配到的同一行人通過所述第一激光 幕時的第一運動信息；其中，所述第一運動信息包括：行人最高點經過第一激光幕的檢測 時間為A_head_time，行人最高點在X軸的位置為A_head_x ;還用于：獲取所述匹配模塊 匹配到的同一行人通過所述第二激光幕時的第二運動信息；其中，所述第二運動信息包括： 行人最高點經過第二激光幕的檢測時間為B_head_time，行人最高點在X軸的位置為B_ head_x ;第一激光幕與第二激光幕之間的間距為Distance^ ; 客流速度計算模塊，用于根據所述行人運動信息計算模塊所計算得到的行人運行信 息，計算得到客流速度； 具體為： 以垂直于激光幕方向作為客流速度初始方向，即偏移量D (0) =0 ; 通過下式計算更新后客流速度方向偏移量D(N):
其中，D(N):更新后客流速度方向偏移量； I(N):當前行人速度方向偏移量； D(N-l):當前客流速度方向偏移量； α :偏移方向權重系數； 貝1J :客流方向上行人經過的路港
行人經過第一激光幕和第二激光幕的時間差為： Head_time = |A_head_time-B_head_time| ；
HI丨丨魚個軒入亦逸：游古向l· ft勺速度為： 姐過別右卞TfT人仕谷狐刀·向上的速度求平均值，即得到客流速度。
6.根據權利要求5所述的基于雙激光測距的客流監測裝置，其特征在于，所述行人輪 廓曲線獲取模塊包括： 背景圖獲取子模塊，用于連續采集N個無行人的數據包，然后進行平均，得到無行人的 背景數據，將所述無行人的背景數據成圖，得到背景圖； 原始曲線圖獲取子模塊，用于將實際監測得到的一幀數據包中的N個采樣點按時間順 序連線，得到一個原始曲線圖； 曲線特征圖獲取子模塊，用于將所述原始曲線圖與所述背景圖相差分，得到差分后的 曲線特征圖； 曲線特征圖分析子模塊，用于判斷曲線特征圖是否同時滿足以下三個特征，如果滿足， 則得出所述曲線特征圖為行人輪廓圖，本幀數據包監測到行人： 特征一，曲線凸型特征：采用求導方法識別所述曲線特征圖中的特征曲線是否為凸型 特征曲線，具體為：以激光掃描順序為順序，依次將所述凸型特征曲線上的各個采樣點作前 向差分處理，當前向差分值由正變負時；或者當前向差分值由正變零、再由零變負時，代表 一個凸型特征的出現； 特征二，曲線高度閾值：將所述凸型特征曲線上的各個采樣點分別進行前向差分計算 和后向差分計算，如果采樣/
的前向差分值
并且，其后向差分值
則該采樣點i為凸型特征曲線的頂點；判斷該頂點的縱坐標71是否滿足 行人高度閥值，如果滿足，則得出所述凸型特征曲線滿足曲線高度閾值； 特征三，曲線最小連續度：所述凸型特征曲線包括頂點之前連續狀態下，符合設定數量 的前向差分和后向差分均大于零的采樣點；還包括頂點之后連續狀態下，符合設定數量的 前向差分和后向差分均小于零的采樣點。
7.根據權利要求5所述的基于雙激光測距的客流監測裝置，其特征在于，所述行人特 征匹配模塊包括： 行人輪廓補償子模塊，用于將非完整輪廓曲線的第一行人輪廓曲線或第二行人輪廓曲 線進行補償，得到第一行人完整輪廓曲線和第二行人完整輪廓曲線； 行人匹配子模塊，用于采用相似性度量方法判斷所述第一行人完整輪廓曲線和所述第 二行人完整輪廓曲線是否屬于同一個行人，具體用于： 只有當以下條件一和條件二同時滿足時，才得出第一行人完整輪廓曲線和第二行人完 整輪廓曲線屬于同一個行人的結論：
條件一，X軸相似性度量： 設第一行人完整輪廓曲線X3 設第二行人完整輪廓曲線X3 則X軸方向上投影重疊率為 如果Jaccard(XA，XB) > 0. 5,則得出第一行人完整輪廓曲線和第二行人完整輪廓曲線 在X軸方向的相似性符合要求； 條件二，y軸相似性度量： 設第一行人完整輪廓曲線的頂點高度值person_HA ; 設第二行人完整輪廓曲線的頂點高度值person_HB ; 則：y軸方向上投影重疊率為：
如
則得出第一行人完整輪廓曲線和第二行 人完整輪廓曲線在y軸方向的相似性符合要求。
【文檔編號】G01S17/08GK104112305SQ201310487843
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2013年10月17日 優先權日:2013年10月17日
【發明者】錢瑞 申請人:北京競業達數碼科技有限公司, 北京競業達數字系統科技有限公司
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
