摘 要：采用一種行時空圖處理方法設(shè)計一種公交乘客計數(shù)系統(tǒng)，克服傳統(tǒng)的光流法和幀差法提取運動目標(biāo)所存在著的數(shù)據(jù)量大、實時處理能力差、抗干擾能力差的缺陷。該系統(tǒng)包括行時空圖的生成，運動目標(biāo)的提取、識別、匹配和計數(shù)等部分。實驗結(jié)果表明統(tǒng)計數(shù)據(jù)有較高的準(zhǔn)確率，并能很好地滿足實時性要求。該系統(tǒng)識別魯棒性好、運算數(shù)據(jù)量小、在移植至硬件時對硬件的性能要求很低，可以很好地控制軟硬件成本。

關(guān)鍵詞：運動目標(biāo)；行時空圖；目標(biāo)匹配；客流計數(shù)

Video-based Method for Bus Passenger Counting

XIONG Wei，ZU Qiuyu

(chool of Communication and Information Engineering，hanghai University，hanghai，200072，China)

Abstract：In order to overcome the limitations of real-time processing，large amount of data and anti-jamming for the traditional optical-flow or frame-difference methods to extract moving objects from image sequenceshe paper proposes a passenger counting system which adopts a row space-time image methodhe system includes the generation of row space-time images，moving objects extraction，recognition，matching and countinghe experiment results show that the system has high recognition accuracy，and meets the demand of real-time processinghe new characteristic is robust recognition and low computational complexityhe hardware capability required is not so high that the costs of hardware and software are easy to control

Keywords：moving object;row space-time image;object match;passenger counting

1 引 言

隨著經(jīng)濟和社會的發(fā)展，城市交通日益擁擠，公共交通客流量成了交通部門車輛調(diào)度的最重要的信息，對公交客流數(shù)據(jù)的實時采集[1]也就成為了公交系統(tǒng)智能化的關(guān)鍵問題?，F(xiàn)在的客流數(shù)據(jù)采集方式有公交IC卡[2]、光電監(jiān)測器[3]、紅外傳感器[4]和圖像處理等[-8]。而隨著計算機視覺技術(shù)的不斷發(fā)展，采用圖像處理技術(shù)對特定的視頻運動對象的自動檢測、識別、跟蹤等技術(shù)日益成熟，使得圖像處理方法在客流量統(tǒng)計領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景和發(fā)展空間，逐漸成為了計算機視覺領(lǐng)域和智能交通領(lǐng)域的研究熱點。

目前用于公交車上的主流的基于圖像處理的客流計數(shù)方法[-7]都是先進行運動目標(biāo)提取，然后對目標(biāo)進行識別，再匹配跟蹤計數(shù)。運動目標(biāo)提取一般采取光流法， 相鄰幀差或者當(dāng)前幀與背景幀之差的方法。這3種方法獲取運動目標(biāo)都需要對全幅圖像處理，要處理的數(shù)據(jù)量都很大。在硬件環(huán)境相同的情況下，數(shù)據(jù)量大小直接決定客流數(shù)據(jù)采集的實時性；同時，由于運動檢測和跟蹤是在整幅圖像中進行，算法極易受到各種諸如光照、姿態(tài)、陰影等影響。

文獻(xiàn)［8］介紹了一種利用2個線掃描攝像頭獲取圖像的人體位置并進行計數(shù)的方法，但設(shè)備復(fù)雜，并需要兩臺攝像機。本文設(shè)計了一個以計數(shù)邊界線上的圖像數(shù)據(jù)為處理對象的乘客計數(shù)系統(tǒng)。由于處理的數(shù)據(jù)僅限于一幅圖像的兩條線上的數(shù)據(jù)，可以大大減少數(shù)據(jù)量，同時提高抗干擾性。系統(tǒng)工作流程由6步組成：

(1) 固定攝像頭獲取視頻序列，并設(shè)置兩條計數(shù)邊界線；

(2) 獲取兩條邊界線上的行時空圖；

(3) 分割出兩幅行時空圖中的運動區(qū)域；

(4) 根據(jù)特征濾除非人體目標(biāo)；

() 進行兩行時空圖目標(biāo)匹配；

(6) 根據(jù)匹配雙方的在各自行時空圖中位置判斷行進方向、并計數(shù)。流程圖如圖1所示：

2 視頻序列的獲取及行時空圖的生成

視頻捕獲部分由CCD攝像頭、廣角鏡頭、和視頻采集卡構(gòu)成。由于公交車門安裝攝像頭處高度有限，必須安裝廣角鏡頭來在有限的高度下獲取足夠的視場，保證乘客在進出時能完全進入圖像畫面。在攝像頭的安裝上，本系統(tǒng)采取垂直向下攝像的方式，這樣最大程度地減少乘客上車時的互相遮擋，使圖像源最有利于行時空圖運動目標(biāo)的檢測和識別。

在圖像中間的上下附近設(shè)置2行作為計數(shù)邊界線。實時每40 ms提取每行數(shù)據(jù)，并分別在時間軸(垂直軸)上展開生成2幅行時空圖。如圖2所示。由于在下面的步驟中要用到色差分量，記錄每幀圖像中這兩行像素點的YCbCr數(shù)據(jù)，若獲取的是RGB數(shù)據(jù)，則將其轉(zhuǎn)換到Y(jié)CbCr空間。

3 運動區(qū)域的分割

在得到2幅行時空圖后，需要去除由于噪聲和運動的陰影對運動目標(biāo)檢測的干擾后才能獲取真正的運動目標(biāo)。陰影有個特性，當(dāng)運動目標(biāo)和陰影同時出現(xiàn)時，陰影和運動目標(biāo)的灰度相對于背景灰度的改變可能差不多，但是在色度上陰影幾乎相對背景沒有改變。這樣就可以利用色度背景來去除陰影。將分割運動區(qū)域分2步進行：

(1) 計算行時空圖的行色度背景；

(2) 色度值差分法去處陰影和噪聲同時得到運動目標(biāo)。