智能交通 ― 车载视频客流统计系统

客流通常也被称作人数，是公交车、机场、大型商场、购物中心、展览馆等公共场所在管理和决策方面不可缺少的数据。而客流统计在 智能交通系统（ Intelligent Transportation System ，简写为 ITS ） 更是重要的一环，客流统计的精确度直接影响了智能调度的运作跟调度的效益。

一、 为什么要客流统计？

人数对于智能交通系统是具有重大意义的，通过精确的量化数据，我们可以了解到每个时间段、每路公交车、每个车站等的人流量，利用这些数据，发挥智能调度系统，让公共资源得到更充分的利；

人数统计在公交系统中重要作用可以体现在以下几点：

※     通过统计每个时间段的人数，可以合理调度每个时间车辆出发次数的频次；

※     通过统计每路公交车的人数，可以合理调度每路公交车车辆的量数；

※     通过通过每个车站的上落车人数，可以合理调度公交车在某个站的进站次数跟时间；

※     统计主要区域的人数状态，从而对公交车车辆进行合理的调度；

※     通过乘客人数的转化率，提升乘务人员的服务质量；

※     评估和优化公交广告宣传的效果；

※     合理制定早班车跟晚班车的时间、发车次数；

※     通过显示当前乘客人数状态及变化气势，公交站场可以对人数较多采取预防突发事件的措施等等；

 

二、 客流统计分类

根据数据采集原理，人数统计系统又可以分为红外光电传感器式、多摄像头立体视觉式、和单摄像头式三类系统

1 、红外光电式的优点是安装方便、便于维护，已经开始被广泛应用于公交车、地铁和火车的车门来统计上下旅客数量。红外光电式人数统计系统的主要缺点是目前只有断面式的产品，此外，在进出口断面宽度较大，人流密集的情况下，由于无法分割位置紧邻的人群，而导致统计精度下降。红外系统的的另一个问题式人数统计结果里没有图象记录，给实时观测现场情况观测带来了困难。为了克服这个困难，红外光电数人系统往往和视频监控系统结合使用。

2 、多摄像头立体视觉数人系统使用至少两个事先标定好的并排放置的摄像头，通过立体深度算法，将场景的深度图计算出来。在深度图中可以分割出每一个经过摄像头前的行人，从而达到数人的位置。立体视觉式的系统适用于断面式和区域式环境。此类系统也已经开始在欧洲的地铁车门上开始使用。其主要优点是由于使用三维深度信息，所以对图像中行人的分割比较准确，受行人相互遮挡等的影响较小。多摄像头立体视觉式系统的主要问题是由于使用多个摄像头，并需要准确标定，体积较大，系统成本也较高。

3 、 在最近两年中，市场上开始出现单摄像头式的人数统计系统。这种系统和立体视觉式系统一样，适用于断面式和区域式环境。随着技术的不断创新和提高，这一类产品，以其精度高、安装方便、与现有监控系统无缝兼容等特点，越来越受到用户的欢迎。

 

三、 单摄像头式的人数统计系统

1 、 单摄像头式的人数统计 的常见功能
     基于单摄像头的人数统计系统融合了视频处理、图像处理、模式识别以及人工智能等多个领域的技术。可以利用原有的监控摄像头及图像采集卡获得的视频数据，对视频图像中静止或行走的不同姿态的行人进行检测和跟踪，可以获得指定时段和指定区域内的人群流动量。一个人数统计系统的功能包括：
    ※ 通过视频监测，实时准确计算通道双向的进出人数（断面式）；

※ 通过综合统计一个逻辑封闭区域所有进入及离开通道的人数，准确计算任何时段该封闭区域内的人数（断面式）；

※ 用户可以方便地设定视频中通道方位和方向（断面式）；

※ 能够统计视频画面中用户指定任意区域内的人数（区域式）；

※ 能处理多人同时通过检测口的复杂情况，能适应现场复杂的背景环境；

※ 能够对不同角度的视频画面进行准确统计；

※ 灵活可靠的数据传输功能，实时向后端发送人数统计数据和记录的视频图像；※ 提供灵活的统计报表选择，包括时报、日报、周报、月报或年报表等；

※ 带有故障恢复功能，系统出现故障后会自动重启。

 

2 、视频客流统计的构成

      

                                                     图 1   视频客流统计系统示意图

 

 

               

       图2 现场效果图

 

            

                                            图 3  智能调度系统示意图

     上面是一个典型人数统计系统的总体结构图。整个系统主要由前端人数统计系统，人数统计系统服务器， GPRS 数据传输平台，以及智能调度系统等组成：  
       2.1 前端人数统计系统是整个系统的核心部分，负责对输入视频进行分析，计算出通道或者指定区域进出人数。视频输入可以式模拟式的，也可以是数字式的。对于模拟式输入，系统需要通过采集卡对视频进行采集。对于数字式压缩视频，需要通过解码器回复视频图像，作为系统输入。前端人数统计系统需要进行配置，设置人数统计区域和进出方向等信息。整个系统的主要计算在这里完成。前端人数统计系统的输出是实时人数信息。根据用户的需要，还可以输出视频图像。人数统计处理单元一般可以计算多路输入视频。根据总的需要进行人数统计的视频数量，一般需要使用多个处理单元。  
       2.2 人数统计系统服务器主要存放智能公交终端机中。比如在一个城市某个公交公司分管的每辆公交车中都有一些摄像头和人数统计处理单元。人数统计服务器的主要功能包括接入和取消下级处理单元、对每个摄像头里统计区域与方向进行设置、产生本地人数统计结果，本地数据库管理、本地查询报表和用户权限管理等功能。
      2.3 GPRS 数据传输平台可以直接连线到公交调度中心服务器，其主要功能包括将本次收集到的信息按设定时间向调度中心发送，支持远程终端登陆查询。
     2.4   智能调度系统是 ITS 中核心的部分，其主要功能是根据公交车运行情况、客流数据等进行车辆发车时间、发车间隔、紧急发车等车辆调度，并提示公交车运行情况数据查询、统计、分析、等各种服务。

   通过车载视频客流统计系统可以让智能调度中心更直接、更清晰、更详细的了解公车的运行情况，无论是对公共资源的充分利用，还是对城市道路的建设都起到了巨大作用。