一種基于圖像識別的地鐵防逃票系統(tǒng)及其工作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于圖像識別的地鐵防逃票系統(tǒng)，其特征在于，包括刷卡信息適配器、成像裝置，刷卡信息適配器、成像裝置均與嵌入式中央處理模塊連接，嵌入式中央處理模塊還與報警裝置、開關(guān)門控制裝置連接，刷卡信息適配器連接進站刷卡系統(tǒng)的信號端口。本發(fā)明在現(xiàn)有的閘道自動檢票系統(tǒng)基礎(chǔ)上，加裝機器視覺系統(tǒng)和刷卡信息適配器，由嵌入式信號處理系統(tǒng)實時獲取當前檢測區(qū)人數(shù)及檢測區(qū)的人數(shù)替換信息，并通過比較刷卡人數(shù)計數(shù)器與檢測區(qū)人數(shù)計數(shù)器的計數(shù)值，判斷逃票現(xiàn)象，控制閘口的開啟和報警。
【專利說明】—種基于圖像識別的地鐵防逃票系統(tǒng)及其工作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于圖像識別的地鐵防逃票系統(tǒng)及其工作方法，屬于地鐵智能檢票系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，人們的出行也更為頻繁，城市軌道交通作為一種重要而且方便的出行方式，已被越來越多的人們接受和選擇。城市軌道交通同樣也面臨著增加運能、提高服務(wù)質(zhì)量、提高競爭能力的迫切需求。為了適應(yīng)其發(fā)展要求，如何利用先進的智能化技術(shù)創(chuàng)造一個安全、方便、快捷的進站系統(tǒng)已成為當前的迫切需要。自動售檢票系統(tǒng)作為軌道交通系統(tǒng)中時刻與出行人群交流的一項重要工具，也面臨著巨大的挑戰(zhàn)，自動售檢票系統(tǒng)是終端設(shè)備中，內(nèi)部部件之間關(guān)聯(lián)最為復雜的設(shè)備。自動檢票機的使用，實現(xiàn)了旅客進站刷票自助化和智能化，大大降低了由人工檢票帶來的人力消耗，提高了進站效率，同時也可以避免了人工操作引起的不必要的錯誤。但同時，由于采用全自動的無人值守自助檢票系統(tǒng)，也容易出現(xiàn)逃票現(xiàn)象的發(fā)生及檢票過程中的各種漏洞和弊端。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:提供了一種利用機器視覺系統(tǒng)和圖像處理技術(shù)，實現(xiàn)地鐵進站逃票自動報警的基于圖像識別的地鐵防逃票系統(tǒng)及其工作方法，解決了逃票現(xiàn)象的發(fā)生及檢票過程中的各種漏洞和弊端的問題。
[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供了一種基于圖像識別的地鐵防逃票系統(tǒng)，其特征在于，包括刷卡信息適配器、成像裝置，刷卡信息適配器、成像裝置分別與嵌入式中央處理模塊連接，嵌入式中央處理模塊還與報警裝置、開關(guān)門控制裝置連接，刷卡信息適配器接進站刷卡系統(tǒng)的信號端口，并在嵌入式中央處理模塊中分別設(shè)置了刷卡人數(shù)計數(shù)器和檢測區(qū)人數(shù)計數(shù)器。
[0005]一種基于圖像識別的地鐵防逃票系統(tǒng)的工作方法，其特征在于，包括以下工作步驟:
[0006]步驟1:采集刷卡信息適配器的觸發(fā)信號，若有進站刷卡信號，刷卡人數(shù)計數(shù)器加1，否則，刷卡人數(shù)計數(shù)器的計數(shù)值不變；
[0007]步驟2:通過攝像頭采集檢測區(qū)當前圖像，并將其與背景模板圖像進行差影運算后，對所得的差影圖像進行列投影，根據(jù)投影曲線的特征，實現(xiàn)目標分割，并提取檢測區(qū)內(nèi)的當前人數(shù)，記入檢測區(qū)人數(shù)計數(shù)器；
[0008]步驟3:通過對直接前幀與當前幀圖像的人體目標跟蹤，獲取檢測區(qū)人數(shù)的替換信息，并修改刷卡人數(shù)計數(shù)器的計數(shù)值；
[0009]步驟4:比較刷卡人數(shù)計數(shù)器與檢測區(qū)人數(shù)計數(shù)器的值，若前者等于后者，則開放閘口，轉(zhuǎn)入步驟I ;否則，關(guān)閉閘口，并發(fā)出報警信號，等待處理。[0010]優(yōu)選地，所述步驟3檢測區(qū)人數(shù)的替換信息，是將當前圖像與其直接前幀的人體目標區(qū)域質(zhì)心做相關(guān)匹配，通過跟蹤相鄰圖像幀的人體目標，實現(xiàn)對當前圖像檢測區(qū)的新進人體數(shù)目和退出人體數(shù)目的統(tǒng)計。
[0011]為了能更好地實現(xiàn)檢票過程的自動化和智能化，防止逃票現(xiàn)象的發(fā)生，本發(fā)明在現(xiàn)有的閘道自動檢票系統(tǒng)基礎(chǔ)上，加裝機器視覺系統(tǒng)和刷卡信息適配器，由嵌入式信號處理系統(tǒng)實時獲取當前檢測區(qū)人數(shù)及檢測區(qū)的人數(shù)替換信息，并通過比較刷卡人數(shù)計數(shù)器與檢測區(qū)人數(shù)計數(shù)器的計數(shù)值，在不影響乘客進站速度及現(xiàn)有運營公司管理模式的基礎(chǔ)上，判斷逃票現(xiàn)象，并控制閘ロ的開啟和報警，實現(xiàn)逃票自動報警。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下的優(yōu)點:本發(fā)明可以在不改變現(xiàn)有設(shè)備的基礎(chǔ)上，彌補現(xiàn)有設(shè)備的不足。利用機器視覺和圖像處理技術(shù)來智能化識別逃票現(xiàn)象，并給出報警信號，提高進站自動檢票的準確性及智能化程度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明采用的系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2是本發(fā)明攝像頭安裝示意圖；
[0014]圖3是本發(fā)明圖像的檢測區(qū)示意圖。
[0015]其中:1為攝像頭,2為閘道位置,3為進站通道,4為檢測區(qū),5為收費區(qū),6為免費區(qū)，7為刷卡位置，8為進站ロ，9為檢票入口。
【具體實施方式】
[0016]為使本發(fā)明更明顯易懂，茲以優(yōu)選實施例，并配合附圖作詳細說明如下。
[0017]下面結(jié)合具體實施例，進ー步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明所述內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
[0018]本發(fā)明涉及一種基于圖像識別的地鐵防逃票系統(tǒng)及其工作方法，將圖像采集、處理、顯示及控制功能集于一體，通過機器視覺對檢測區(qū)進行監(jiān)控，實現(xiàn)地鐵防逃票功能。嵌入式中央處理模塊以Cortex-AS為中央處理器件，構(gòu)建圖像處理與檢測控制平臺，包括信號適配器、液晶顯示器等，同時，構(gòu)建裝置還包括LED白光光源、數(shù)字CMOS圖像傳感器、報警器及系統(tǒng)檢測軟件等。其系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)如圖1所示。
[0019]一種基于圖像識別的地鐵防逃票系統(tǒng)，其包括刷卡信息適配器、成像裝置，刷卡信息適配器、成像裝置分別與嵌入式中央處理模塊連接，嵌入式中央處理模塊還與報警裝置、開關(guān)門控制裝置連接。刷卡信息適配器接進站刷卡系統(tǒng)的信號端ロ，并在嵌入式中央處理模塊中分別設(shè)置了刷卡人數(shù)計數(shù)器和檢測區(qū)人數(shù)計數(shù)器。
[0020]本發(fā)明在現(xiàn)有的閘道自動檢票系統(tǒng)基礎(chǔ)上，加裝機器視覺系統(tǒng)和刷卡信息適配器，其攝像頭安裝示意圖如圖2所示。通過嵌入式中央處理模塊對檢測區(qū)視頻圖像的智能化處理，自動獲取當前圖像檢測區(qū)人數(shù)及檢測區(qū)的人數(shù)替換信息，通過比較刷卡人數(shù)計數(shù)器與檢測區(qū)人數(shù)計數(shù)器的計數(shù)值，判斷逃票現(xiàn)象，并控制閘ロ的開啟和報警。
[0021]一種基于圖像識別的地鐵防逃票系統(tǒng)的工作方法，包括以下工作步驟:[0022]步驟1:采集刷卡信號適配器的觸發(fā)信號，若有進站刷卡信號，刷卡人數(shù)計數(shù)器加I，否則，刷卡人數(shù)計數(shù)器計數(shù)值不變。
[0023]步驟2:通過攝像頭I采集檢測區(qū)4當前圖像，并將其與背景模板圖像進行差影運算后，對所得的差影圖像進行列投影，根據(jù)投影曲線的特征，實現(xiàn)目標分割，提取檢測區(qū)4內(nèi)的人數(shù)，記入檢測區(qū)人數(shù)計數(shù)器。
[0024]步驟3:通過對直接前幀與當前幀圖像人體目標跟蹤，獲取檢測區(qū)4人數(shù)的替換信息，并修改刷卡人數(shù)計數(shù)器。檢測區(qū)4人數(shù)的替換信息，是通過將當前圖像與其直接前幀的人體目標區(qū)域質(zhì)心做相關(guān)匹配，跟蹤相鄰圖像幀的人體目標，實現(xiàn)對當前圖像檢測區(qū)4的新進人體數(shù)目和退出人體數(shù)目的統(tǒng)計。
[0025]步驟4:比較刷卡人數(shù)計數(shù)器與檢測區(qū)人數(shù)計數(shù)器的值，若前者等于后者，則開放閘口，轉(zhuǎn)入步驟I ;否則，關(guān)閉閘口，并發(fā)出報警信號，等待處理。
[0026]在檢測過程中，準確地獲取的檢測區(qū)4中的人數(shù)是本發(fā)明的關(guān)鍵所在。本發(fā)明采用圖像投影區(qū)域分割算法及對圖像序列人體目標跟蹤方法獲取檢測區(qū)4當前人數(shù)及人體目標變換信息。人體目標識別跟蹤，是為了準確識別檢測區(qū)4當前退出的人數(shù)，從而更新檢票計數(shù)器中的人體數(shù)目。對圖像的檢測區(qū)人體目標的區(qū)的有效分割是人體分類、跟蹤和行為理解的前提。考慮到本發(fā)明實時性要求及圖像背景的不變性，在圖像處理過程中，首先需要將獲取的當前圖像與背景圖像進行相減，去除背景干擾，突顯檢測區(qū)域圖像的人體特征信息，特別是抑制動態(tài)環(huán)境噪聲等具有明顯的效果。通過對當前圖像與背景圖像進行差影，再對檢測區(qū)4進行列方向投影，可以有效地實現(xiàn)人體區(qū)域分割。
[0027]設(shè)當前獲取圖像進行減影運算后，得到的圖像為F(x，y)，其有效檢測區(qū)4的圖像為g(i，j)，它實際上對應(yīng)檢票刷卡后的人行通道區(qū)域，設(shè)其大小為WXN，如圖3所示，其右邊對應(yīng)刷卡位置7，左邊對應(yīng)閘道進站位置，上、下邊對應(yīng)人行通道邊界。很明顯，通過去除背景后，該區(qū)域無人通過時，所對應(yīng)像素值為0，當有人通過時，將會引起所對應(yīng)的區(qū)域灰度值變化。若對g(i，j)圖像進行垂直方向灰度投影運算后，就可實現(xiàn)對檢測區(qū)人體目標豎直方向分割。用V(i)表示g(i，j)灰度圖的垂直方向投影(即列投影)，即:
[0028]
【權(quán)利要求】
1.一種基于圖像識別的地鐵防逃票系統(tǒng)，其特征在于，包括刷卡信息適配器、成像裝置，刷卡信息適配器、成像裝置分別與嵌入式中央處理模塊連接，嵌入式中央處理模塊還與報警裝置、開關(guān)門控制裝置連接，刷卡信息適配器接進站刷卡系統(tǒng)的信號端ロ，并在嵌入式中央處理模塊中分別設(shè)置了刷卡人數(shù)計數(shù)器和檢測區(qū)人數(shù)計數(shù)器。
2.一種如權(quán)利要求1所述的基于圖像識別的地鐵防逃票系統(tǒng)的工作方法，其特征在于，包括以下工作步驟: 步驟1:采集刷卡信息適配器的觸發(fā)信號，若有進站刷卡信號，刷卡人數(shù)計數(shù)器加1，否貝U，刷卡人數(shù)計數(shù)器的計數(shù)值不變； 步驟2:通過攝像頭(I)采集檢測區(qū)(4)當前圖像，并將其與背景模板圖像進行差影運算后，對所得的差影圖像進行列投影，根據(jù)投影曲線的特征，實現(xiàn)目標分割，并提取檢測區(qū)(4)內(nèi)的當前人數(shù)，記入檢測區(qū)人數(shù)計數(shù)器； 步驟3:通過對直接前幀與當前幀圖像的人體目標跟蹤，獲取檢測區(qū)(4)人數(shù)的替換信息，并修改刷卡人數(shù)計數(shù)器的計數(shù)值； 步驟4:比較刷卡人數(shù)計數(shù)器與檢測區(qū)人數(shù)計數(shù)器的值，若前者等于后者，則開放閘ロ，轉(zhuǎn)入步驟I ;否則，關(guān)閉閘ロ，并發(fā)出報警信號，等待處理。
3.如權(quán)利要求2所述的ー種基于圖像識別的地鐵防逃票系統(tǒng)的工作方法，其特征在于，所述步驟3檢測區(qū)(4)人數(shù)的替換信息，是將當前圖像與其直接前幀的人體目標區(qū)域質(zhì)心做相關(guān)匹配，通過跟蹤相鄰圖像幀的人體目標，實現(xiàn)對當前圖像檢測區(qū)(4)的新進人體數(shù)目和退出人體數(shù)目的統(tǒng)計。
【文檔編號】G06K9/00GK103605967SQ201310611194
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月26日
【發(fā)明者】鐘平, 鐘吉康, 李鵬飛, 譚敏, 龐家玉, 胡睿 申請人:東華大學