专利名称：电梯轿厢载人和/或物疏密状况的识别系统及方法
技术领域：
本发明属电梯控制技术领域，特别涉及一种能够识别电梯轿厢内所载的人、物疏
密状况的系统及方法。
背景技术：
电梯是一种用于运载人或物且垂直运动的升降设备，普遍安装于高层或多层建筑。众所周知，安装于商业大厦或写字楼的电梯经常处于高负荷的运行状态，尤其是在使用高峰期，当某层乘客按下了电梯召唤按钮，电梯到站停靠开门，若此时电梯轿厢内人满为患，则在该层厅外侯梯的乘客就进不了电梯轿厢，而对电梯轿厢内乘梯的人而言，也被浪费了时间。因此，提高电梯运行效率将是缓解高峰期乘梯矛盾的有效手段。 目前，电梯行业内对上述问题的解决方案是在电梯轿厢的底部安装称重传感器，当电梯的载重量超过额定值时，就判定电梯满载。电梯在满载的情况下，只响应电梯内的停靠请求，而电梯外的停靠请求全部被屏蔽。这种方式可以提高电梯的运行效率，特别是在高峰时段。但是，此解决方案也存在着缺陷。因为电梯满载(在安全载重以内)真正的判定标准应该是电梯轿厢内的人和/或物的疏密而不是重量，比如，电梯内有一个大纸箱(质量疏密很低)，按照称重方式判定电梯是未满载，但是电梯轿厢内实际上却不能容纳更多的人或物；又如，搬进电梯轿厢物品很重(即质量疏密大)，按照称重方式判定电梯满载，但是电梯轿厢内实际上还有很多空间，可以容纳更多的人或物。出现以上情况，若单纯采用称重方式判定电梯轿厢是否满载都会出现误判。
发明内容
本发明基于称重方式判定电梯轿厢是否满载存在的缺陷，以电梯轿厢内容纳人和/或物的疏密为判断基准来判定电梯轿厢是否满载，提出了一种电梯轿厢载人和/或物疏密状况的识别系统及方法。 本发明解决其技术问题所采取的技术方案是电梯轿厢载人和/或物疏密状况的识别系统，其包括 视频采集模块包括摄像头、视频电缆，摄像头安装于电梯轿厢内部顶面正中，摄像头采集电梯轿厢内部无人或物时的参考图像与其它状态下的实时图像，并把各个状态的图像通过视频电缆传输给视频处理模块； 视频处理模块将视频采集模块传输来的图像进行缓存，并将其它状态下实时传
输来的图像与参考图像进行减影处理，根据减影后图像的色块面积占电梯轿厢面积的百分
比是否大于设定值来判断电梯轿厢是否满载； 信号传输模块将满载信号输出给电梯主控制柜。 所述的电梯轿厢载人和/或物疏密状况的识别系统，视频处理模块包括存储单元、数字信号处理单元，存储单元存储视频采集模块传输来的图像，数字信号处理单元将实时传输来的图像与参考图像进行减影。
所述的电梯轿厢载人和/或物疏密状况的识别系统，信号传输模块的信号输出采用CAN总线、晶体管电平输出或继电器触点输出。 所述的电梯轿厢载人和/或物疏密状况的识别系统，摄像头以俯视视角对准电梯轿厢内部范围采集一张轿厢处于无人和/或物状态下的图像作为参考图；摄像头以俯视视角对准电梯轿厢内部范围采集第N帧图像；视频处理模块接收参考图像及第N帧图像，并将第N帧图像与参考图像进行减影处理，取得减影图像的色块面积；视频处理模块将减影图像的色块面积除以电梯轿厢底面积取得一商值，判断该商是否大于60% 90%，若是，则表示电梯轿厢已满载；若否，则表示电梯轿厢未满载。 本发明还公开了一种电梯轿厢载人和/或物疏密状况的识别方法，包括以下步骤 a，利用摄像头以俯视视角对准电梯轿厢内部范围采集一张轿厢处于无人和/或物状态下的图像作为参考图，并传输给视频处理模块； b，摄像头以俯视视角对准电梯轿厢内部范围采集第N帧图像，并传输给视频处理模块； c，采用视频处理模块将第N帧图像与参考图像进行减影处理，取得减影图像的色块面积； d，视频处理模块将减影图像的色块面积除以电梯轿厢底面积取得一商值，判断该商是否大于设定值，若是，则表示电梯轿厢已满载，通过信号传输模块向电梯主控制柜发出满载信号；若否，则表示电梯轿厢未满载。 e，删除第N-i帧图像，视频采集模块拍摄实时第N+l帧图像，并传输至视频处理模
块；视频处理模块接收第N+l帧图像，重复上述步骤c处理过程。 所述的电梯轿厢载人和/或物疏密状况的识别方法，设定值是60 % 90 % 。 所述的电梯轿厢载人和/或物疏密状况的识别方法，摄像头以每秒25帧的速度采
集电梯轿厢内的图像。 本发明电梯轿厢载人和/或物疏密状况的识别系统于电梯轿厢内部正上方安装一个摄像头，摄像头以俯视视角对准电梯轿厢整个内部范围先拍摄一张空轿厢的图像作为参考图，然后再进行实时拍摄并将视频图像传输给视频处理模块，视频处理模块实时逐帧的将视频图像与参考图像做减影处理。如果有人或物进入电梯轿厢，那么人或物将会被减影出来，视频处理模块通过计算减影出来的色块面积占轿厢面积的百分比与设定值相比就可以得出电梯是否满载的结论，并将信号发送给电梯主控制柜。 本发明电梯轿厢载人和/或物疏密状况的识别系统及方法与现有普遍采用的称重判定方式相比，有较大优势，其可以更准确的判定电梯轿厢内容纳人或物的疏密状况，以判定是否满载，从而减少误判的几率，提高电梯运行的效率。
图1是本发明电梯轿厢载人和/或物疏密状况的识别系统的摄像头安装示意图。
图2是本发明电梯轿厢载人和/或物疏密状况的识别系统与电梯主控制柜、电梯曳引机的框图。 图3是无乘客或货物时电梯轿厢状态图。
图4是有乘客或货物时电梯轿厢状态图。
图5是减影后电梯轿厢的状态图。
图6是视频处理模块工作流程图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明作详细说明。 如图1所示，1是电梯轿厢、2是电梯轿门即内门、3是电梯厅门即外门、4是红外线光幕发射端、5是红外线光幕接收端、6墙体、7是外召唤面板、8是摄像头，图中虚线框是视频采集范围。 如图所示，电梯安装结构与现有技术相同，不同之处在于电梯轿厢1的顶面正中
安装摄像头8，电梯轿厢1内部的区域为摄像头8的视频采集范围。 参见图2，本发明电梯轿厢载人和/或物疏密状况的识别系统包括 视频采集模块包括摄像头8、视频电缆，摄像头8拍摄电梯轿厢内部无人或物状
态下的俯视参考图像，并把图像通过视频电缆传输给视频处理模块；摄像头再以每秒25帧
的速度拍摄电梯轿厢内其它状态下的实时图像，并把图像通过视频电缆实时传输到视频处
理模块。 视频处理模块包括数字信号处理单元、存储单元、视频分析软件，其将视频采集模块传输来的图像进行缓存(由存储单元存储)，并将实时传输来的其它状态图像与参考图像进行减影处理(由数字信号处理单元进行运算)，并根据减影后图像的色块面积占电梯轿厢面积的百分比是否大于设定值来判断电梯轿厢是否满载，若是，则表示电梯轿厢已满载，通过信号传输模块向电梯主控制柜发出满载信号；若否，则表示电梯轿厢未满载。
信号传输模块可选用CAN总线、晶体管电平输出、继电器触点输出三种输出方式中的其中一种，其将满载信号输出给电梯主控制柜。 电梯主控制柜将控制信号传输到电梯曳引机，以控制电梯升降。电梯主控制柜接收到满载信号时，只响应电梯轿厢内的停层操作请求，而电梯厅外召唤盒的停层请求被屏蔽。 下面结合图3-6对电梯轿厢载人和/或物疏密状况的识别流程作详细描述 1、摄像头8在电梯空载时拍摄一张图像作为参考图像参数传输给视频处理模块。
参见图3，此图为视频处理模块存储在内存中作为减影的参考图，电梯轿厢内无乘客或货物
时所拍摄的图像可作为参考图，图示中的小三角、小方块表示地板的花纹或碎纸。 当电梯轿厢内有乘客或货物时，摄像头8实时拍摄该状态下的图像，并把图像参
数传输给视频处理模块。图4为实时图，此时拍摄的图像与底图有明显的区别，图中的黑色
圆表示乘客和/或货物。 2、图5为减影图，当图3和图4进行减影(相同的部分相减抵消)后，只剩下了乘
客或货物的影像，视频处理模块可以根据减影后的图像的色块(图中的黑色圆)面积占轿
厢面积的百分比判断轿厢是否满载。参见图6，具体处理过程如下所述 输入参考图及第N(N为一变量且为正整数)帧图像至视频处理模块，视频处理模
块为它们分配存储空间，将第N帧图像与参考图相减影，取得减影图像色块面积，将该减影
图像色块面积除以摄像头拍摄的电梯轿厢底面积取得一商值，判断该商是否大于设定值，如80% (该值可根据实际需求设定)，若是，则表示电梯轿厢内已满载，通过信号传输模块向电梯控制柜发出满载信号；若否，则表示电梯轿厢未满载。 随后删除第N-i(l < i <N， i为一常量且为正整数)帧图像以释放存储空间，而后将N值加1 (即输入第N+l帧图像)，重复上述过程。 注由于任何图像经过AD转换以位图格式存储在计算机系统中，其像素点都是以色度和亮度的数值表示的，因此减影实际上就是将两帧图中的每个像素点对应的亮度和色度值进行相减，并将相减后的余值做滤波处理，这样两帧图中相同的地方因为亮度和色度相同就会被相减为零，而不同的地方相减余值就不会为零，最终通过减影就可以把两帧图不同的地方分离出来。 本发明还公开了一种电梯轿厢载人和/或物疏密状况的识别方法(可参考图6)，其按如下步骤进行 a，利用摄像头以俯视视角对准电梯轿厢内部范围采集一张轿厢处于无人和/或物状态下的图像作为参考图，并传输给视频处理模块； b，摄像头再以俯视视角对准电梯轿厢内部范围并以每秒25帧的速度采集第N帧图像，并传输给视频处理模块； c，采用视频处理模块将第N(N为一变量且为正整数)帧图像与参考图像进行减影(即对两帧图像中的每个像素点对应的亮度和色度值进行相减，并将相减后的余值做滤波处理)处理，取得减影图像的色块面积； d，视频处理模块将取得的减影图像色块面积除以电梯轿厢底面积而取得一商值，判断该商是否大于设定值(如60% 90%，该值可根据实际需求设定)，若是，则表示电梯轿厢已满载，通过信号传输模块向电梯主控制柜发出满载信号；若否，则表示电梯轿厢未满载。 e，视频处理模块判断电梯轿厢是否满载后，删除第N-i (1 < i < N， i为一常量且为正整数)帧图像以释放存储空间；摄像头以俯视视角对准电梯轿厢内部范围以每秒25帧的速度采集第N+l帧图像(即输入第N+l帧图像)，重复步骤c开始的处理过程。
上述对本发明的电梯轿厢载人和/或物疏密状况的识别系统及方法都作了详细的说明。当然，在绝大多数情况，单采用本发明的电梯轿厢载人和/或物疏密状况的识别系统或方法即可准确判定电梯轿厢的载重状态。在某些特殊情况下，如电梯轿厢内所载物和/或人的分布疏密较小，但重量却超出电梯的限载重量，此时，由电梯原有的称重装置起作用，只响应电梯轿厢内的停靠请求，而电梯轿厢外的停靠请求全部被屏蔽。即电梯本身的称重装置只有在载物和/或人的总重量超出限载重量时，才起作用，其它状态下，都由本发明的电梯轿厢载人和/或物疏密状况的识别系统或方法来响应电梯的召唤。
上述优选实施例只是对本发明的解释说明，本发明并不限于上述实施例，本领域的普通技术人员应当认识到，任何对本发明的变型都落入本发明的保护范围。
权利要求
电梯轿厢载人和/或物疏密状况的识别系统，其特征是包括视频采集模块包括摄像头、视频电缆，摄像头安装于电梯轿厢内部顶面正中，摄像头采集电梯轿厢内部无人或物时的参考图像与其它状态下的实时图像，并把各个状态的图像通过视频电缆传输给视频处理模块；视频处理模块将视频采集模块传输来的图像进行缓存，并将其它状态下实时传输来的图像与参考图像进行减影处理，根据减影后图像的色块面积占电梯轿厢面积的百分比是否大于设定值来判断电梯轿厢是否满载；信号传输模块将满载信号输出给电梯主控制柜。
2. 如权利要求1所述的电梯轿厢载人和/或物疏密状况的识别系统，其特征是所述 的视频处理模块包括存储单元、数字信号处理单元，存储单元存储视频采集模块传输来的 图像，数字信号处理单元将实时传输来的图像与参考图像进行减影。
3. 如权利要求1所述的电梯轿厢载人和/或物疏密状况的识别系统，其特征是所述 信号传输模块的信号输出采用CAN总线、晶体管电平输出或继电器触点输出。
4. 如权利要求1或2所述的电梯轿厢载人和/或物疏密状况的识别系统，其特征是 摄像头以俯视视角对准电梯轿厢内部范围采集一张轿厢处于无人和/或物状态下的图像 作为参考图；摄像头以俯视视角对准电梯轿厢内部范围采集第N帧图像；视频处理模块接 收参考图像及第N帧图像，并将第N帧图像与参考图像进行减影处理，取得减影图像的色块 面积；视频处理模块将减影图像的色块面积除以电梯轿厢底面积取得一商值，判断该商是 否大于60% 90% ，若是，则表示电梯轿厢已满载；若否，则表示电梯轿厢未满载。
5. 电梯轿厢载人和/或物疏密状况的识别方法，其特征是包括以下步骤 a，利用摄像头以俯视视角对准电梯轿厢内部范围采集一张轿厢处于无人和/或物状态下的图像作为参考图，并传输给视频处理模块；b，摄像头以俯视视角对准电梯轿厢内部范围采集第N帧图像，并传输给视频处理模块；c，采用视频处理模块将第N帧图像与参考图像进行减影处理，取得减影图像的色块面积；d，视频处理模块将减影图像的色块面积除以电梯轿厢底面积取得一商值，判断该商是 否大于设定值，若是，则表示电梯轿厢已满载，通过信号传输模块向电梯主控制柜发出满载 信号；若否，则表示电梯轿厢未满载。e，删除第N-i帧图像，视频采集模块拍摄实时第N+l帧图像，并传输至视频处理模块； 视频处理模块接收第N+l帧图像，重复上述步骤c处理过程。
6. 如权利要求4所述的电梯轿厢载人和/或物疏密状况的识别方法，其特征是所述 的设定值是60% 90%。
7. 如权利要求4所述的电梯轿厢载人和/或物疏密状况的识别方法，其特征是所述 的摄像头以每秒25帧的速度采集电梯轿厢内的图像。
全文摘要
本发明涉及能够识别电梯轿厢内所载的人、物疏密状况的系统及方法。识别系统包括视频采集模块包括摄像头，摄像头安装于电梯轿厢内部顶面正中，摄像头采集电梯轿厢内部无人或物时的参考图像与其它状态下的实时图像，并把各个状态的图像传输给视频处理模块；视频处理模块将图像缓存，并将其它状态下实时传输来的图像与参考图像进行减影，根据减影后图像的色块面积占电梯轿厢面积的百分比是否大于设定值来判断电梯轿厢是否满载；信号传输模块将满载信号输出给电梯主控制柜。本发明电梯轿厢载人和/或物疏密状况的识别系统及方法可以更准确的判定电梯轿厢内容纳人或物的疏密状况，减少误判的几率，提高电梯运行效率。
文档编号B66B1/00GK101708797SQ20091015691
公开日2010年5月19日 申请日期2009年12月24日 优先权日2009年12月24日
发明者彭威威, 谢波, 陈良 申请人:杭州优迈科技有限公司