[发明专利]基于背景估计的公交乘客运动目标检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种公交乘客运动目标检测方法，特别涉及一种在动态背景下的公交乘客运 动目标提取方法。

背景技术

在公共交通事业中，客流统计有着非常重要的作用。智能交通系统通过统计各时段、各 站点的上下客人数，可以准确把握各条线路、各站点客流的流向、流量及其分布信息，从而 对公交线路进行调整，对车辆资源合理配置，方便市民出行，提高公共服务水平。利用机器 视觉技术建立智能管理系统，通过分析图像采集设备获得的视频图像序列来实现对行人的定 位识别与跟踪，最终实现客流量的统计。

目前基于图像处理技术进行运动目标提取的方法有很多，包括帧差法，光流法和减背景 法等。光流法对噪声敏感，计算复杂，实时性较差。帧差法简便易实现，实时性较好，但存在 相邻帧差分后得到的目标图像轮廓不完整，存在孔洞，以及运动目标的提取受环境噪声干扰 大，不够精确等缺点。减背景法可以得到较完整的运动目标，计算速度取决于背景建立及背景 更新所采用的方法。人们采用上述方法在公交乘客运动目标提取方面进行了大量的研究工作。 例如采用帧间二阶差分和边缘检测方法进行运动目标提取；通过提取乘客头部轮廓特征，采 用改进型Hough变换，结合模糊置信度的感知聚类，实现乘客准确定位的方法；采用基于人 脸的图像外形特征提取算法，以目标区域的中心坐标作为特征点，利用基于统计识别的方法 对客流量进行统计；以及采用图像灰度信息预测高斯核密度进行运动目标检测，引入面积阈 值来预测最大的噪声并判断背景的突然变化，并依此来适应背景变化的方法。上述运动目标 提取方法有些存在现场准确率低，运动目标提取结果受环境照明等条件影响的缺点，有些算 法复杂，影响系统的实时性。

发明内容

本发明针对公交客流统计系统的现场环境，提出一种基于背景估计的红外图像公交乘客 运动目标提取方法，实现公交客流的实时统计。

本发明的技术方案为：在公交车上下车门处安装摄像头，获取乘客上下车的影像信息。 单目摄像头采用俯视角度安装，采用主动式红外摄像头，避免阳光，路灯等光影变化对运动 目标提取带来的干扰。摄像头采集图像由车门开关信号控制，到达站点车门打开时摄像头开 始采集图像，离开站点车门关闭后停止采集。然后用数字图像处理的方法对采集到的连续帧 图像序列进行处理，分离出乘客目标，得到其详细信息(个数、面积、位置等)，对每个进入 视场的乘客建立目标跟踪链，跟踪此乘客，直至目标离开摄像视场范围，最终完成乘客自动 计数。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明提出的基于背景估计的红外图像公交 乘客运动目标检测方法具有自适应性强，受背景环境变化干扰小，提取的运动目标质心精确， 方法简便，实时性好的特点。

附图说明

图1是本发明公交乘客运动目标检测方法的流程简图。

图2是本发明系统结构框图。

图3是本发明基于背景估计的乘客运动目标提取方法的流程图。

图4是本发明中运动目标投影与分割流程图。

具体实施方式

图1是本发明公交乘客运动目标检测方法的流程简图。公交乘客运动目标检测的单目摄像 头安装在公交车上(下)车门顶部。主动式单目红外摄像头采集的图像序列输入到图像处理 模块进行图像处理。将读入的连续帧图像序列中的一帧图像首先进行背景估计。为提高处理 速度和进行低通滤波，将图像缩小为原图的四分之一，利用卡尔曼滤波估计背景，得到背景 图像。读入连续帧图像序列中的相邻下一帧图像，将图像缩小为原图的四分之一之后，通过卡 尔曼滤波用估计的背景图像得到前景图像。将得到的前景图像还原为原来大小，得到含噪声 的前景运动目标图像。将前景图像与预先确定的感兴趣区域取交集，然后采用8邻域连通方法 求得连通区域，滤除杂散噪声。提取像素灰度标准偏差大于25的区域，然后对得到的图像进 行膨胀运算。根据摄像头距离乘客的高度确定运动目标面积，选择面积大于阈值的矩形区域， 略去小的杂散运动目标，得到理想的运动目标。得到运动目标后，对其进行投影分割，分别 求得各运动目标的质心及面积，建立目标跟踪链，实现上下客流实时统计。最后对得到的前 景运动目标区域求补，得到背景图像，将背景图像缩小，更新原来的背景图像。读入下一帧 图像，根据更新的背景图像，重复前面的步骤，检出下一帧中的运动乘客目标。