一种基于视觉计数的医院排队人流导引系统的制作方法

本实用新型属于数据分析技术领域，涉及一种视觉计数的人流导引系统，具体涉及一种视觉计数的医院排队人流导引系统。

背景技术：

大型医院的挂号缴费窗口往往不止一处，通常每个楼层都设置有挂号缴费窗口。由于楼层间病人流量的差异，经常出现服务窗口排队人流不均匀的现象，突出表现为一些楼层的窗口几乎没有人而另外楼层的窗口排长队等待。这种因排队人流分配不均匀的情况严重降低了医院窗口业务的服务效率，也浪费了病人或顾客的大量就诊时间。如果顾客在本窗口排队时能够及时获知其它窗口的排队人流状况，从而及时转移到人数少的窗口接受服务，将极大地减少排队的等待时间，也有助于提升医疗行业的人性化服务质量。

为实现这样一种功能，需要利用信息化技术及时自动感知各个服务窗口排队的人数，并通知到所有服务窗口，继而在服务窗口(或其它需要提醒顾客的醒目位置)显示出各个窗口的排队人数。这一过程涉及到排队人流的自动计数技术。采用电子标签比较容易实现人流计数，但该技术需要顾客的配合，也即要求顾客携带具有感应能力的电子标签设备，这在实际应用中显然不现实。随着计算机视觉技术的发展，从视频中提取人数的技术基本成熟，当前最好检测方法的精度已经达到90％以上，由于本系统中的人流计数不需要绝对的准确，这个精度完全符合应用要求。因此，本系统运用便捷的视觉人流计数技术进行排队人数统计。

视频人流计数技术的基本原理是对图像进行分割，检测出图像中人形目标的个数。这一过程运用到多种基本的图像处理运算，例如预处理、背景减除、图像二值化、图像分割、目标检测等等，但这些基本方法都是现成的，可以从已有的开源视觉计算工具库中提取(如OpenCV、DLib等)，无需从头开发。因此，借助现有的开源技术构建一个视觉人流计数功能模块在技术上是可行的。

实际上，市场上已经存在人流计数功能的智能摄像机销售，这种摄像机能够在采集视频的同时对人流目标进行检测，直接将人数的检测结果发送到后端，从而免除了后端计算机完成人流检测所需要的视频分析计算的负担。一般来说，智能摄像机较不具有检测能力的普通摄像机要昂贵，为降低系统的搭建成本和兼顾方案上的灵活性，本系统将同时支持智能摄像机和普通摄像机两种应用模式：在智能摄像机应用模式下，人数统计由前端摄像机完成；在普通摄像机应用模式下，人数统计由后端服务器通过软件算法模块的方式完成。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种廉价和自动各排队场点的人数，缩短客户等待服务时间，提高医疗行业窗口业务的服务效率的基于视觉计数的医院排队人流导引系统。

本实用新型所采用的技术方案是：包括服务器和若干摄像机、若干显示终端；所述服务器分别与所述若干摄像机、显示终端连接通信；所述摄像机用于采集排队的人流视频，所述服务器用于与摄像机和显示终端间的通信以及数据的分析计算，所述显示终端由单片机和液晶显示屏构成，单片机负责数据的收发和显示控制，液晶显示屏负责显示服务器传送过来的各个服务窗口名称、楼层位置、排队人数。

本实用新型采用视觉计数的方式自动统计各排队场点的人数，具有廉价和不需要客户配合的优点，将统计结果集中显示给客户，并定时动态更新，使得排队客户能够及时获知各窗口的排队人数，从而选择人数少的窗口服务，缩短了客户等待服务时间，提高了医疗行业窗口业务的服务效率。

附图说明

图1本实用新型实施例的系统组成示意图。

具体实施方式

为了便于本领域普通技术人员理解和实施本实用新型，下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请见图1，本实用新型提供的一种基于视觉计数的医院排队人流导引系统，包含前端摄像机、后台处理服务器、显示终端组成；摄像机、服务器和显示终端间通过局域网通信。

具体而言，摄像机采集排队的人流视频，为能同时采集同一处的多个排队队列的图像，摄像机应采用广角镜头的摄像机；台处理服务器是一台通用计算机，负责与摄像机和显示终端间的通信以及数据的分析计算；显示终端由单片机和液晶显示屏构成，单片机负责数据的收发和显示控制，液晶显示屏负责显示统计出的各个点位的人数。

本系统的前端摄像机安装在每个服务窗口位置处，后台处理服务器部署在监控中心，显示终端安装在每个服务窗口或者选择性地安装在人流路过的醒目位置。

其中摄像头安装很重要，其具体要求如下：

(1)当摄像头垂直向下对着行人头部时，由于遮挡较少，统计精度最高；而当摄像头角度接近水平时，由于行人互相遮挡，难度最大。但当摄像头过于垂直向下时，其采集的视野范围太狭窄，不足以摄录整个排队队列。因此，宜将摄像头朝队尾方向45度垂直角安装，以便于准确计数。

(2)顾及人体在视频画面中的尺寸。通常，当人体宽度小于30个象素时，在人群遮挡较多的情况下，难以逐个区分行人。因此，摄像头的分辨率、安装的距离和高度应能做到清晰拍摄远处排队顾客。

本实用新型系统的方法原理分两种情况设计：普通摄像机和具有人流计数功能的智能摄像机。

具体而言，当使用普通摄像机时，摄像机采集排队现场的视频，传送到服务器，服务器通过视频分析，检测每路视频中排队的人数；当使用智能摄像机时，摄像机直接将检测到的排队人数发送给服务器。服务器将排队人数，连同摄像机对应的服务窗口名称及楼层位置，传送到显示终端。其中服务窗口名称及楼层位置的信息由服务器根据摄像机安装点的位置预先配置好。由微处理器和液晶显示屏构成的显示终端，实时显示服务器传送过来的服务窗口名称、楼层位置、排队人数等信息。

本实用新型的工作流程包括步骤：

步骤1：提取排队人数；

若是普通摄像机，则普通摄像机采集排队现场的视频，传送到服务器；服务器对采集的视频图像，进行预处理和前景提取、人头候选区域提取、及连通域检测和筛选，对符合要求的人头部分进行计数；

若是智能摄像机，则直接将检测到的排队人数发送给服务器；

(1)预处理和前景提取；

对输入的视频进行预处理，如果视频格式是三通道的彩色图像，将其转化为灰度图像并调整视频尺寸到352×288像素，减少计算量，加快处理视频的速度。对于预处理得到的视频，每隔两帧处理一帧，采用帧差法对前景进行提取，直接对当前帧与背景图像作差分，得出运动前景图像，然后将背景图像更新为当前帧。差分过程表示为：

d(x,y)＝|a(x,y)-b(x,y)|

其中，a(x，y)和b(x，y)分别是当前帧图像和背景图像位于坐标(x，y)处的像素灰度值；d(x，y)是运动前景图像在相应坐标处像素的灰度值。

(2)人头候选区域提取；

得到的运动前景图像，存在很多噪声干扰，故对前景图像做二值化处理，滤除噪声，得到运动候选区域。二值化处理表示为：

其中，g(x，y)是相应位置的二值图像的值，取值是“0”或“255”。

基于OpenCV对预处理得到的图像进行数学形态学处理，进一步减少噪声并增加人头候选区域的特征。

(3)连通域检测和筛选；

对前景图像基于上下边缘点匹配进行连通域检测，计算连通域的面积s和长宽比例t，要求s>C，a≤t≤b。其中，C为指定的人头部分连通域面积的最小值；a和b分别为指定人头区域长宽比例的最小值和最大值，C、a、b的值均根据实际情况调整。根据这个条件，剔除不符合大小和形状要求的连通域，并且针对检测的连通域，返回到初始图像进行颜色信息匹配，当连通域对应区域的颜色信息符合头部区域的颜色信息时，就认为该连通域代表的是行人的人头特征。

步骤2：服务器将排队人数，连同摄像机对应的服务窗口名称及楼层位置，传送到显示终端，其中服务窗口名称及楼层位置的信息由服务器根据摄像机安装点的位置预先配置好。

为保证上述流程有效，进一步作如下详细规定：

(1)后台处理服务器每隔一段时间向显示终端推送一次人数的检测结果数据，间隔可人工设置，一般宜在30秒左右。

(2)服务器收齐所有前端摄像机的检测结果(对应智能摄像机的情况)，或者将所有前端摄像机发送过来的视频流分析完毕(对应普通摄像机情况)，才按照上述时间间隔统一发送给所有的显示终端。

(3)考虑到个别或部分摄像机可能出现故障不工作，如果等所有数据准备齐全，则系统将无限期等待下去。为了排除这种情况的出现，设置一个容错门限，当等待时间超过了容错门限，则不再等候该台摄像机的检测结果或视频数据。

(4)在使用智能摄像机的情况下，由于摄像机已经直接给出了检测结果，因此，为节省传输带宽，应屏蔽掉视频数据的传输。

(5)在使用普通摄像机的情况下，由于摄像机传输到服务器的是压缩的视频流而非原始视频信号，故而服务器在执行视频分析前，应通过视频解码操作将压缩视频还原为原始视频。

(6)为降低服务器解码操作的运算量，服务器将跳过大部分视频的解码，只需解码被视频分析模块利用到的部分视频帧；服务器存储系统也仅仅保存被利用到的这部分视频，并且当它们被分析处理完毕后，将被后续的解码视频覆盖。

(7)各路视频流的视频分析任务执行顺序遵循先到先处理的原则，但各路独立处理，彼此互不相关。为提高运算效率，服务器的视频分析模块设计成多线程工作模式，每个线程对应一路视频的检测分析任务。

(8)为提高检测结果的可靠性，对于每路视频，将每连续3次检测结果的平均值作为一次人数输出。

(9)用于人数检测的智能视频分析算法应能适应广角摄像头角度范围，应考虑到行人遮挡、行人画面尺寸小、光线暗等复杂情况。

应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。

应当理解的是，上述针对较佳实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本实用新型专利保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型权利要求所保护的范围情况下，还可以做出替换或变形，均落入本实用新型的保护范围之内，本实用新型的请求保护范围应以所附权利要求为准。