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基于双激光测距的客流监测方法和装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种基于双激光测距的客流监测方法和装置，该方法包括：第一激光设备和第二激光设备发射激光束测距，分别获得第一检测数据和第二检测数据；通过对第一检测数据和第二检测数据进行分析，获取第一行人的第一行人轮廓曲线和第二行人的第二行人轮廓曲线；匹配第一行人轮廓曲线和第二行人轮廓曲线，判断第一行人和第二行人是否为同一个行人，如果是，则计数；获取同一个行人通过第一激光幕的第一运动信息、通过第二激光幕的第二运动信息；计算第一运动信息和第二运动信息，得到客流速度。通过客流速度更精确的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。
【专利说明】基于双激光测距的客流监测方法和装置

【技术领域】
[0001] 本发明属于道路行人监测【技术领域】，具体涉及一种基于双激光测距的客流监测方 法和装置。

【背景技术】
[0002] 随着经济的迅速发展，参加大型活动的人数越来越多，特别对于地铁站、公交枢纽 中心、火车站等人群极易集中的公共场所，监测客流状况是保障安全的重要措施。
[0003] 传统监测公共场所客流状况的方法为人工统计方法，不但需要大量的人力成本， 更无法达到全天候客流监测的要求。
[0004] 随着视频技术的发展，现有技术中又出现了借助摄像机等设备进行客流监测，但 是，由于视频技术对环境适应性的不足，比如在不同光照条件下无法达到同一监测水平，大 客流监测准确性不够高等局限性，因此，也无法满足客流监测的要求。


【发明内容】

[0005] 针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种基于双激光测距的客流监测方法和装 置，通过客流速度更精确的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。
[0006] 本发明采用的技术方案如下：
[0007] 本发明提供一种基于双激光测距的客流监测方法，包括以下步骤：
[0008] S1，在被监测道路上方安装第一激光设备和第二激光设备；其中，所述第一激光设 备按预设的采样角度和采样频率依次发射激光束，一个采样周期所形成的第一激光幕垂直 于所述被监测道路的中心线，所述第二激光设备按预设的采样角度和采样频率依次发射激 光束，一个采样周期所形成的第二激光幕垂直于所述被监测道路的中心线；
[0009] S2,所述第一激光设备发射激光束测距而获得包含多个采样周期所测数据的第一 检测数据；
[0010] 所述第二激光设备发射激光束测距而获得包含多个采样周期所测数据的第二检 测数据；
[0011] S3,通过对所述第一检测数据进行分析，根据人行特征判断是否有第一行人穿过 所述第一激光幕，如果有，则获取所述第一行人的第一行人轮廓曲线；
[0012] 通过对所述第二检测数据进行分析，根据人行特征判断是否有第二行人穿过所述 第二激光幕，如果有，则获取所述第二行人的第二行人轮廓曲线；
[0013] S4,匹配所述第一行人轮廓曲线和所述第二行人轮廓曲线，判断所述第一行人和 所述第二行人是否为同一个行人，如果是，则计数；
[0014] S5,获取所述同一个行人通过所述第一激光幕时的第一运动信息；其中，所述第一 运动信息包括：行人最高点经过第一激光幕的检测时间为A_head_time，行人最高点在X轴 的位置为A_head_x ;
[0015] 获取所述同一个行人通过所述第二激光幕时的第二运动信息；其中，所述第二运 动信息包括：行人最高点经过第二激光幕的检测时间为B_head_time，行人最高点在X轴的 位置为B_head_x ;第一激光幕与第二激光幕之间的间距为Distance# ;
[0016] S6,计算所述第一运动信息和所述第二运动信息，得到客流速度；具体为：
[0017] 以垂直于激光幕方向作为客流速度初始方向，即偏移量D(0)=0 ;
[0018] 通过下式计算更新后客流速度方向偏移量D(N):
[0019]

【权利要求】
1. 一种基于双激光测距的客流监测方法，其特征在于，包括以下步骤： S1，在被监测道路上方安装第一激光设备和第二激光设备；其中，所述第一激光设备 按预设的采样角度和采样频率依次发射激光束，一个采样周期所形成的第一激光幕垂直于 所述被监测道路的中心线，所述第二激光设备按预设的采样角度和采样频率依次发射激光 束，一个采样周期所形成的第二激光幕垂直于所述被监测道路的中心线； 52, 所述第一激光设备发射激光束测距而获得包含多个采样周期所测数据的第一检测 数据； 所述第二激光设备发射激光束测距而获得包含多个采样周期所测数据的第二检测数 据； 53, 通过对所述第一检测数据进行分析，根据人行特征判断是否有第一行人穿过所述 第一激光幕，如果有，则获取所述第一行人的第一行人轮廓曲线； 通过对所述第二检测数据进行分析，根据人行特征判断是否有第二行人穿过所述第二 激光幕，如果有，则获取所述第二行人的第二行人轮廓曲线； 54, 匹配所述第一行人轮廓曲线和所述第二行人轮廓曲线，判断所述第一行人和所述 第二行人是否为同一个行人，如果是，则计数； 55, 获取所述同一个行人通过所述第一激光幕时的第一运动信息；其中，所述第一运动 信息包括：行人最高点经过第一激光幕的检测时间为A_head_time，行人最高点在X轴的位 置为 A_head_x ; 获取所述同一个行人通过所述第二激光幕时的第二运动信息；其中，所述第二运动信 息包括：行人最高点经过第二激光幕的检测时间为B_head_time，行人最高点在X轴的位置 为B_head_x ;第一激光幕与第二激光幕之间的间距为Dis tanceAB ; 56, 计算所述第一运动信息和所述第二运动信息，得到客流速度；具体为： 以垂直于激光幕方向作为客流速度初始方向，即偏移量D (0) =0 ; 通过下式计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):当前行人速度方向偏移量； D(N-l):当前客流速度方向偏移量； α :偏移方向权重系数； 贝1J :客流方向上行人经过的路港
奸Α釔计笛一、激魯草知笛一、激魯草的时问羊％ : 则早个仃人仕各m力
|n」上的遝皮刃：
通过对若干个行人在客流方向上的速度求平均值，即得到客流速度。
2. 根据权利要求1所述的基于双激光测距的客流监测方法，其特征在于，S3中，通过对 所述第一检测数据进行分析，根据人行特征判断是否有第一行人穿过所述第一激光幕具体 包括以下步骤： 所述第一激光设备按设定的采样角度和采样频率发射各条激光束，在所述第一激光幕 所在平面建立直角坐标系，设第一激光设备正下方的地面为原点，指向第一激光设备为y 轴，获得与各个采样周期分别对应的多帧数据包；通过对各帧数据包进行分析，判断是否有 第一行人穿过所述第一激光幕； 对于一个采样周期，在该采样周期按发射时间先后共发射N条激光束{激光束1、激光 束2...激光束N}，所述N条激光束遇到障碍物时发生反射，将反射点称为采样点，从而得到 在该直角坐标系与N条激光束分别对应的N个米样点{米样点1、米样点2...米样点N}，记 录并存储所述N个采样点在所述直角坐标系的N个坐标值，即得到一帧数据包； 其中，获得并分析与一个采样周期对应的一帧数据包具体为： 背景图获取步骤：连续采集N个无行人的数据包，然后进行平均，得到无行人的背景数 据，将所述无行人的背景数据成图，得到背景图； 实际监测步骤：将实际监测得到的一帧数据包中的N个采样点按时间顺序连线，得到 一个原始曲线图；将所述原始曲线图与所述背景图相差分，得到差分后的曲线特征图，如果 所述曲线特征图同时满足以下三个特征，则得出所述曲线特征图为行人轮廓图，本帧数据 包监测到行人： 特征一，曲线凸型特征：采用求导方法识别所述曲线特征图中的特征曲线是否为凸型 特征曲线，具体为：以激光扫描顺序为顺序，依次将所述凸型特征曲线上的各个采样点作前 向差分处理，当前向差分值由正变负时；或者当前向差分值由正变零、再由零变负时，代表 一个凸型特征的出现； 特征二，曲线高度阈值：将所述凸型特征曲线上的各个采样点分别进行前向差分计算 和后向差分计算，如果采样点i(Xi，yi)的前向差分值Affyw-yi彡〇,并且，其后向差分值 <〇,贝丨J该采样点i为凸型特征曲线的顶点；判断该顶点的纵坐标yi是否满足 行人高度阀值，如果满足，则得出所述凸型特征曲线满足曲线高度阈值； 特征三，曲线最小连续度：所述凸型特征曲线包括顶点之前连续状态下，符合设定数量 的前向差分和后向差分均大于零的采样点；还包括顶点之后连续状态下，符合设定数量的 前向差分和后向差分均小于零的采样点。
3. 根据权利要求1所述的基于双激光测距的客流监测方法，其特征在于，S4中，匹配所 述第一行人轮廓曲线和所述第二行人轮廓曲线，判断所述第一行人和所述第二行人是否为 同一个行人，具体为： 预处理过程：如果所述第一行人轮廓曲线或所述第二行人轮廓曲线为非完整轮廓曲 线，则对所述第一行人轮廓曲线或所述第二行人轮廓曲线进行补偿，得到第一行人完整轮 廓曲线和第二行人完整轮廓曲线； 匹配过程：采用相似性度量方法判断所述第一行人完整轮廓曲线和所述第二行人完整 轮廓曲线是否属于同一个行人。
4. 根据权利要求3所述的基于双激光测距的客流监测方法，其特征在于，对非完整的 第一行人轮廓曲线进行补偿，得到第一行人完整轮廓曲线具体为： 所述第一行人轮廓曲线以顶点为分界点，划分为左侧曲线和右侧曲线； 如果所述左侧曲线的完整度高于所述右侧曲线的完整度，则以所述顶点所在直线为对 称轴，做出与所述左侧曲线对称的曲线W，用所述曲线W替换所述右侧曲线； 如果所述左侧曲线的完整度低于所述右侧曲线的完整度，则以所述顶点所在直线为对 称轴，做出与所述右侧曲线对称的曲线m，用所述曲线m替换所述左侧曲线； 采用相似性度量方法判断所述第一行人完整轮廓曲线和所述第二行人完整轮廓曲线 是否属于同一个行人，具体为：只有当以下条件一和条件二同时满足时，才得出第一行人完 整轮廓曲线和第二行人完整轮廓曲线属于同一个行人的结论：
条件一，X轴相似性度量： 设第一行人完整轮廓曲线 设第二行人完整轮廓曲线 则X轴方向上投影重叠率 如果Jaccard(XA，XB) > 0. 5,则得出第一行人完整轮廓曲线和第二行人完整轮廓曲线 在X轴方向的相似性符合要求； 条件二，y轴相似性度量： 设第一行人完整轮廓曲线的顶点高度值person_HA ; 设第二行人完整轮廓曲线的顶点高度值person_HB ; 则：y轴方向上投影重叠率为：
如采Jaccard(Person_HA，Person_HB)彡0· 9,则得出弟一仃人芫整轮廓曲线和第二行 人完整轮廓曲线在y轴方向的相似性符合要求。
5. -种基于双激光测距的客流监测装置，其特征在于，包括： 数据采集模块，所述数据采集模块包括第一激光设备和第二激光设备；其中，所述第一 激光设备和所述第二激光设备安装在被监测道路上方；所述第一激光设备按预设的采样角 度和采样频率依次发射激光束，一个采样周期所形成的第一激光幕垂直于所述被监测道路 的中心线，所述第二激光设备按预设的采样角度和采样频率依次发射激光束，一个采样周 期所形成的第二激光幕垂直于所述被监测道路的中心线； 服务器，所述服务器与所述数据采集模块连接；所述服务器包括接收模块、行人轮廓曲 线获取模块、行人特征匹配模块、行人运动信息计算模块和客流速度计算模块； 所述接收模块用于接收所述第一激光设备发射激光束测距而获得的包含多个采样周 期所测数据的第一检测数据；还用于接收所述第二激光设备发射激光束测距而获得的包含 多个采样周期所测数据的第二检测数据； 行人轮廓曲线获取模块，用于对所述接收模块接收到的所述第一检测数据进行分析， 根据人行特征判断是否有第一行人穿过所述第一激光幕，如果有，则获取所述第一行人的 第一行人轮廓曲线；还用于：对所述接收模块接收到的所述第二检测数据进行分析，根据 人行特征判断是否有第二行人穿过所述第二激光幕，如果有，则获取所述第二行人的第二 行人轮廓曲线； 行人特征匹配模块，用于匹配所述行人轮廓曲线获取模块所获取到的所述第一行人轮 廓曲线和所述第二行人轮廓曲线，判断所述第一行人和所述第二行人是否为同一个行人， 如果是，则计数； 行人运动信息计算模块，用于获取所述匹配模块匹配到的同一行人通过所述第一激光 幕时的第一运动信息；其中，所述第一运动信息包括：行人最高点经过第一激光幕的检测 时间为A_head_time，行人最高点在X轴的位置为A_head_x ;还用于：获取所述匹配模块 匹配到的同一行人通过所述第二激光幕时的第二运动信息；其中，所述第二运动信息包括： 行人最高点经过第二激光幕的检测时间为B_head_time，行人最高点在X轴的位置为B_ head_x ;第一激光幕与第二激光幕之间的间距为Distance^ ; 客流速度计算模块，用于根据所述行人运动信息计算模块所计算得到的行人运行信 息，计算得到客流速度； 具体为： 以垂直于激光幕方向作为客流速度初始方向，即偏移量D (0) =0 ; 通过下式计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):当前行人速度方向偏移量； D(N-l):当前客流速度方向偏移量； α :偏移方向权重系数； 贝1J :客流方向上行人经过的路港
行人经过第一激光幕和第二激光幕的时间差为： Head_time = |A_head_time-B_head_time| ；
HI丨丨鱼个轩入亦逸：游古向l· ft勺速度为： 姐过別右卞TfT人仕谷狐刀·向上的速度求平均值，即得到客流速度。
6.根据权利要求5所述的基于双激光测距的客流监测装置，其特征在于，所述行人轮 廓曲线获取模块包括： 背景图获取子模块，用于连续采集N个无行人的数据包，然后进行平均，得到无行人的 背景数据，将所述无行人的背景数据成图，得到背景图； 原始曲线图获取子模块，用于将实际监测得到的一帧数据包中的N个采样点按时间顺 序连线，得到一个原始曲线图； 曲线特征图获取子模块，用于将所述原始曲线图与所述背景图相差分，得到差分后的 曲线特征图； 曲线特征图分析子模块，用于判断曲线特征图是否同时满足以下三个特征，如果满足， 则得出所述曲线特征图为行人轮廓图，本帧数据包监测到行人： 特征一，曲线凸型特征：采用求导方法识别所述曲线特征图中的特征曲线是否为凸型 特征曲线，具体为：以激光扫描顺序为顺序，依次将所述凸型特征曲线上的各个采样点作前 向差分处理，当前向差分值由正变负时；或者当前向差分值由正变零、再由零变负时，代表 一个凸型特征的出现； 特征二，曲线高度阈值：将所述凸型特征曲线上的各个采样点分别进行前向差分计算 和后向差分计算，如果采样/
的前向差分值
并且，其后向差分值
则该采样点i为凸型特征曲线的顶点；判断该顶点的纵坐标71是否满足 行人高度阀值，如果满足，则得出所述凸型特征曲线满足曲线高度阈值； 特征三，曲线最小连续度：所述凸型特征曲线包括顶点之前连续状态下，符合设定数量 的前向差分和后向差分均大于零的采样点；还包括顶点之后连续状态下，符合设定数量的 前向差分和后向差分均小于零的采样点。
7.根据权利要求5所述的基于双激光测距的客流监测装置，其特征在于，所述行人特 征匹配模块包括： 行人轮廓补偿子模块，用于将非完整轮廓曲线的第一行人轮廓曲线或第二行人轮廓曲 线进行补偿，得到第一行人完整轮廓曲线和第二行人完整轮廓曲线； 行人匹配子模块，用于采用相似性度量方法判断所述第一行人完整轮廓曲线和所述第 二行人完整轮廓曲线是否属于同一个行人，具体用于： 只有当以下条件一和条件二同时满足时，才得出第一行人完整轮廓曲线和第二行人完 整轮廓曲线属于同一个行人的结论：
条件一，X轴相似性度量： 设第一行人完整轮廓曲线X3 设第二行人完整轮廓曲线X3 则X轴方向上投影重叠率为 如果Jaccard(XA，XB) > 0. 5,则得出第一行人完整轮廓曲线和第二行人完整轮廓曲线 在X轴方向的相似性符合要求； 条件二，y轴相似性度量： 设第一行人完整轮廓曲线的顶点高度值person_HA ; 设第二行人完整轮廓曲线的顶点高度值person_HB ; 则：y轴方向上投影重叠率为：
如
则得出第一行人完整轮廓曲线和第二行 人完整轮廓曲线在y轴方向的相似性符合要求。
【文档编号】G01S17/08GK104112305SQ201310487843
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2013年10月17日 优先权日:2013年10月17日
【发明者】钱瑞 申请人:北京竞业达数码科技有限公司, 北京竞业达数字系统科技有限公司