专利名称：一种结合激光扫描和视频的行人前进方向判断方法
技术领域：
本发明涉及一种结合激光扫描和视频的行人前进方向判断方法。
背景技术：
目前，随着经济的快速发展、基础设施的不断建设、大规模组织活 动日益频繁的举行，流动性人员密集场所，比如公交、地铁、机场、火 车站等地方的人员流动量越来越大。与此同时，通过客流检测所获得的 客流信息也越来越复杂，信息量也日趋庞大。客流信息是衡量运营状况 的重要数据，通过对客流信息的统计分析，不但可以获得该交通区域的 客流运行状况，而且可以利用检测数据进行有效的组织运营、调度安排 工作。同时，对于人流密度较大的区域，也可以起到很好的预警作用， 在紧急情况下还能优化应急措施。
在客流统计中，往往离不开对客流方向的统计，而客流方向在个体 上体现为乘客/行人的前进方向。因此，对行人前进方向的判断是客流统 计分析中的一项很重要的工作。现有技术对行人前进方向的判断一般是 采用视频跟踪的方法来判断行人的前进方向，这类技术往往存在着易受 背景、天气、遮挡物、阴影等情况的影响，而且视频跟踪往往需要首先 确定人体的初始位置，这需要对某帧的视频图像进行全面搜索，比较复 杂且效率不高。
因此，需要一种能够克服以上缺陷的行人前进方向判断方法。
发明内容
本发明提供了 一种能解决以上问题的结合激光扫描和视频的行人前进 方向的判断方法。
在第一方面，本发明提供了一种结合激光扫描和视频的行人前进方
向判断方法，包括步骤a,从上方对行人进行垂直激光扫描和视频拍摄，获取激光扫描数据和视频图像；步骤b，对所述激光扫描数据进行分析， 得知在某一帧激光扫描数据中有行人被激光扫描到，并得出该帧激光扫 描数据的分析数据；步骤c，根据所述分析数据在视频图像中进行检测， 找到所述行人的人体特征；步骤d，根据所述人体特征在视频图像中对其 进行跟踪，判断所述行人的前进方向。
在第二方面，本发明提供了一种结合激光扫描和视频的行人前进方 向判断装置，包括模块，用于从上方对行人进行垂直激光扫描和视频 拍摄，获取激光扫描数据和视频图像；模块，用于对所述激光扫描数据 进行分析，得知在某一帧激光扫描数据中有行人被激光扫描到，并得出 该帧激光扫描数据的分析数据；模块，用于根据所述分析数据在视频图 像中进行检测，找到所述行人的人体特征；模块，用于根据所述人体特 征在视频图像中对其进行跟踪，判断所述行人的前进方向。
本发明通过结合激光扫描和视频，能够准确有效地在视频中检测到 人体目标，从而进行跟踪处理，受外界环境的影响小。
下面将参照附图对本发明的具体实施方案进行更详细的说明，在附图
中
图1是根据本发明的一个实施例的判断行人前进方向的示意图。
具体实施例方式
本发明的方法在于，从客流通道上方对其进行垂直激光扫描和视频 拍摄，根据行人通过激光扫描面时的时间和位置，在一帧视频图像中的 确定位置进行人体特征检测，如果在该位置检测到人体特征，则在连续 的视频帧中跟踪该人体特征，判断其前进方向。
图1是根据本发明的一个实施例的判断行人前进方向的示意图。
如图所示，从客流通道上方进行垂直激光扫描和视频拍摄，分别获 得激光扫描数据和视频流数据。每一帧的激光扫描数据和视频流数据都 被存储起来以供进行数据分析。
激光扫描原点距离地面的垂直高度一般在2米以上。 一般来说，激
520 光扫描模块通过逐点扫描方式发射并接收激光光束，从而获取每一帧的 激光扫描数据。激光光束在地面上的扫描范围是该断面在地面投影的起
点和终点，所述起点和终点可以自由i殳定，并且可以i殳定多个。具体地 说，激光扫描数据包括被扫描物体距离扫描模块的扫描原点的距离、扫 描时间以及扫描频率。将激光扫描数据与人体模型库进行对比，可以得 出人体的轮廓信息，包括人体的高度、宽度等等。
视频流数据是当前场景进行拍摄，获取连续多帧的视频图像。 应当指出，视频拍摄区域应当包含激光扫描范围在内，即在行人通 过激光扫描面的时候能够被视频拍摄到。
为了便于关联，需要预先分别就激光扫描数据和视频图像建立两个 坐标系。 一方面，以激光扫描面与地面的相交线为横轴，其左端点为原 点建立第一坐标系。由此可知，当行人通过激光扫描面时，其在第一坐 标系中的坐标例如为(x，O)。另一方面，通过视频拍摄和激光扫描的位置 关系可知，激光扫描面与地面的相交线在视频图像中呈现为 一条水平线 段，以它为横轴，其左端点为原点建立第二坐标系，由此可知，当行人 通过激光扫描面的同时，其在第二坐标系中的坐标例如为(x'，O)。
应当理解，取决于激光扫描和视频摄像的位置关系，第一和第二坐 标系的建立可以有各种各样的形式，而不应该局限于上述例子。 下面具体描述如何在实际过程中对行人前进方向进行判断。 当发现有行人通过激光扫描面时，通过对当前帧的激光扫描数据进 行分析，可以得知当前帧的时间t!、该行人在所述第一坐标系的横坐标
&、高度h、乃至行人头部宽度Wh和身体宽度Wb等等。
在时间临近t的一帧视频图像中进行人体特征查找，优选地，是在
时间最接近^的一帧视频图像中查找。例如，连续3帧激光扫描数据的 时间分别为8:13:580、 8:13:620、 8:13:660，连续3帧视频数据的时间 分别为8:13:590、 8:13:630、 8:13:670,其中秒数以毫秒ms为单位。如 果在V时刻，即8:13:620的一帧激光扫描数据中检测到行人，则应该在 例如V时刻，即8:13:630的一帧视频图像中进行查找。
首先，在视频图像帧中确定一个查找位置。这时， 要将第一坐标 系中的行人坐标转换到第二坐标系，即将^转换成x , x^-f(^，h0，其中，X"T是行人在第二坐标系中的横坐标，a是行人在第一坐标系中的横
坐标， 是行人高度，函数f()可以根据激光扫描和视频拍摄的位置关系 预先设定。然后，根据转换后的坐标在视频图像帧中进行查找。人体特 征查找可以釆用各种现有的人体检测技术。
如果在该坐标点检测到人体特征(一般是头部特征)，则可以确定 该特征属于前述被扫描到的行人。在另一个例子中，还可以根据对激光
扫描数据分析得出的行人头部宽度Wh和身体宽度Wb，与查找到的人体特
征进行对比，来验证该图像特征是否属于被激光扫描到的行人。如果二 者的对比结果处于一定的误差容许范围内，则可以判断该图像特征属于 前述被激光扫描到的行人。
接下来，在视频流图像中对检测到的人体特征进行跟踪。可以在该
视频图像帧的相邻2帧，或者前后多帧中对该人体特征进行跟踪，确定
该4亍人的前进方向。例如，在tl'时刻的后一帧^见频图〗象，即v时刻的一
帧视频图像中，以(xAyV)坐标为中心点，设置一个很小的搜索区域，
在其中进行搜索。如果在(X2'，y2')坐标处检测到相同或近似的人体特征，
则比较前后两帧的人体特征坐标点纵坐标y，'和y2，，即可知道该行人的前 进方向。
显而易见，在不偏离本发明的真实精神和范围的前提下，在此描述 的本发明可以有许多变化。因此，所有对于本领域技术人员来说显而易 见的改变，都应包括在本权利要求书所涵盖的范围之内。本发明所要求 保护的范围仅由所述的权利要求书进行限定。
权利要求
1.一种结合激光扫描和视频的行人前进方向判断方法，包括步骤a，从上方对行人进行垂直激光扫描和视频拍摄，获取激光扫描数据和视频图像；步骤b，对所述激光扫描数据进行分析，得知在某一帧激光扫描数据中有行人被激光扫描到，并得出该帧激光扫描数据的分析数据；步骤c，根据所述分析数据在视频图像中进行检测，找到所述行人的人体特征；步骤d，根据所述人体特征在视频图像中对其进行跟踪，判断所述行人的前进方向。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中，步骤c包括 根据所述分析数据中的行人位置和行人高度，确定视频图像中的检测位置，在所述检测位置进行人体特征检测。
3. 根据权利要求1所述的方法，还包括根据所述分析数据中的行人位置和行人高度，将行人坐标从第一坐标 系转换到第二坐标系，并将行人在第二坐标系中的坐标作为检测位置，其 中，所述第一坐标系和第二坐标系是分别根据激光扫描数据和视频图像建 立的。
4. 根据权利要求1所述的方法，其中，步骤c包括 根据所述分析数据中的当前帧时间，选择时间与之接近的一帧视频图像进行人体检测。
5. 根据权利要求1所述的方法，其中，步骤c还包括 根据所述分析数据中的行人头部宽度和行人身体宽度进行验证，确定所述人体特征属于所述行人。
6. —种结合激光扫描和视频的行人前进方向判断装置，包括 模块，用于从上方对行人进行垂直激光扫描和视频拍摄，获取激光扫描数据和视频图像；模块，用于对所述激光扫描数据进行分析，得知在某一帧激光扫描数 据中有行人被激光扫描到，并得出该帧激光扫描数据的分析数据；模块，用于根据所述分析数据在视频图像中进行检测，找到所述行人的人体特征；模块，用于根据所述人体特征在视频图像中对其进行跟踪，判断所述 4亍人的前进方向。
全文摘要
本发明提供了一种结合激光扫描和视频的行人前进方向判断方法，包括步骤a，从上方对行人进行垂直激光扫描和视频拍摄，获取激光扫描数据和视频图像；步骤b，对所述激光扫描数据进行分析，得知在某一帧激光扫描数据中有行人被激光扫描到，并得出该帧激光扫描数据的分析数据；步骤c，根据所述分析数据在视频图像中进行检测，找到所述行人的人体特征；步骤d，根据所述人体特征在视频图像中对其进行跟踪，判断所述行人的前进方向。本发明通过结合激光扫描和视频，能够准确有效地在视频中检测到人体目标，从而进行跟踪处理，受外界环境的影响小。
文档编号H04N7/18GK101626493SQ20091009070
公开日2010年1月13日 申请日期2009年8月6日 优先权日2009年8月6日
发明者刘成英, 周双全, 夏曙东, 张志平, 马爱民 申请人:北京北大千方科技有限公司