CN104008396A - 基于人头部色彩和形状特征的进出口人流量统计方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种基于人头部色彩和形状特征的进出口人流量统计方法，属于视频图像处理技术领域，首先根据头部颜色特征对人头、人身进行分离，在分析运动人头部区域的轮廓具有近似圆形基础上，提出基于Canny边缘检测和基于hough变换圆检测的人头部识别方法，并进一步对其进行跟踪计数。结果表明，根据人头颜色特征和形状特征的进出口人流量统计方法，能有效的对人头进行高效率、稳定、精确度高的跟踪计数，具有很高的实用价值。

Description

基于人头部色彩和形状特征的进出口人流量统计方法

技术领域

本发明属于视频图像处理技术领域，具体涉及一种基于人头部色彩和形状特征的进出口人流量统计方法。

背景技术

当前市场上，已经有各种各样的人流统计系统来满足不同使用群体的需求，主要包括红外传感器扫描计数，压力踏板式自动计数，人工统计等统计方式。这几种统计方式为人流量的管理起到了一定的积极作用，但各自都存在着多种缺点。

其中，红外传感器扫描计数的缺点是不能区分单人还是多人，不能辨别行人的行进方向；同时对于环境温度、日光照射等比较敏感，受外在因素影响大，计数误差大。人工统计是一项非常繁琐和耗费人力、财力的工作，在实际操作过程中，要做到经常性、实时性、系统性基本不可能实现。压力踏板式自动计数不能判别客人的进出方向，人流量大时容易混乱，物理装置易损坏，安装位精度要求高，可维护性差，计数误差太大。

目前基于视频分析的人头检测方法是人流统计领域的研究热门方向，它的基本原理是利用人头的圆形特征、头部色彩特征等进行检测。

基于此，本发明提供了一种同时利用人头部色彩特征和形状特征的进出口人流量统计方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提出一种基于人头部色彩和形状特征的进出口人流量统计方法，针对摄像机获得的原始视频序列图像，根据人头灰度对当前帧灰度图进行二值化将人头分离出来，然后根据人头边界轮廓特征Canny边缘检测和基于hough变换的圆检测确定人头目标，最后再进行跟踪，判断人的进、出行为，实现精确的人流量统计计数。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明提出一种基于人头部色彩和形状特征的进出口人流量统计方法，所述方法以摄像机作为视频采集工具获得原始视频序列图像，对图像进行分析，从而完成人流量统计；所述对图像进行分析的方法包括以下步骤：

步骤A：捕获视频帧图像，并在图像上选取合适的检测区域；

步骤B：将当前帧图像转换成灰度图像，再进行二值化处理，提取出当前帧图像中的人头目标；

步骤C：对二值化后的图像进行区域增长，计算图像内各人头目标的面积大小；

步骤D：将步骤C中得到的前景目标进行Canny边缘检测和基于hough变换的圆检测，如果在前景目标中检测到有符合条件的圆之后，便对该前景目标用外接矩形框进行画框处理，进入步骤E，若前景目标中没有检测到符合条件的圆，则返回步骤A；

步骤E：对进行过画框处理的目标进行跟踪，根据前后两帧目标外接矩形框的重合面积判断是否为同一目标； 

步骤F：基于目标的跟踪结果判断出目标进出方向，并在视频帧图像上显示进出计数信息。

进一步的，本发明基于人头部色彩和形状特征的进出口人流量统计方法，所述的摄像机采用固定且垂直向下安装的方式获得原始视频序列图像。

进一步的，本发明基于人头部色彩和形状特征的进出口人流量统计方法，步骤B中所述提取出当前帧图像中的人头目标是通过设置人头目标面积阀值范围得到，将在阀值范围之外的目标排除在外从而提取符合阈值范围内的目标作为人头目标。

进一步的，本发明基于人头部色彩和形状特征的进出口人流量统计方法，步骤E中是通过设置重合面积阀值判断是否为同一目标，若前后两帧的目标外接矩形框的重合面积大于阈值，则认为是同一目标。

进一步的，本发明基于人头部色彩和形状特征的进出口人流量统计方法，步骤F中分别设定进计数器和出计数器判断目标进出方向，若前后两帧图像中目标位置相比较后为进的方向，则进计数器加1，否则出计数器加1，当目标离开检测区域时，比较对应该目标的进计数器和出计数器的值，若进计数器的值减去出计数器的值为正，则认定该目标为进方向，反之，为出方向。

本发明采用的技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

本发明提出了一种基于人头部色彩和形状特征的进出口人流量统计方法，所述方法可以避免对运动物体、静止物体的误检以及对同一人头的重复计数，因此统计的人数准确率高。常用的检测画框方法是基于hough变换检测出的圆心和半径画圆，这种方法由于运动的人头会产生很大的误差，所以很不稳定，造成计数精度不高。本发明一种进出口人流量统计方法根据人头颜色和形状特征将人头与人身分离，并用矩形框画框，这样对人头的跟踪更加稳定，计数也更准确。

附图说明

图1为进出口人流量统计方法的整体流程图。

具体实施方式

为使本发明的一种进出口人流量统计方法要解决的技术问题、技术方案和技术效果更加清楚，下面将结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1为进出口人流量统计方法的整体流程图，一种进出口人流量统计方法，包括目标检测、目标跟踪和目标行为分析及人流统计计数三大步骤。

目标检测步骤包括以下步骤：

A.捕获视频帧，读取当前帧图像放入pCapture中，pCapture是定义的图像指针，它保存视频当前正在处理帧，处理完后下一帧对当前帧进行覆盖，然后选取合适的检测区域。

B.对当前帧图像转换成灰度图像，再进行二值化处理。将灰度值小于阈值的点设置灰度值为255，相反将灰度值大于阈值的像素点设置为0，从而实现二值化，提取出当前帧图像的人头目标。

C.对二值化后的图像进行区域增长。由于在检测区域内的人头面积不会有太大的浮动，所以我们通过阈值限制，将很大和很小的目标排除在外。设标志位flag，若增长后的区域面积满足合适的条件，则flag=1，否则为0，只有为1时才是符合要求的。这样就得到符合面积阈值要求的目标。

D.将步骤C中得到的前景目标进行Canny边缘检测和基于hough变换的圆检测，其中Canny边缘检测根据对信噪比与定位乘积进行测度，得到最优化逼近算子，也就是Canny算子，其步骤为先平滑后求导数最后进行非极大值抑制的操作；hough变换（霍夫变换，Hough Transform）是图像处理中的一种特征提取技术，它通过一种投票算法检测具有特定形状的物体。该过程在一个参数空间中通过计算累计结果的局部最大值得到一个符合该特定形状的集合作为霍夫变换结果。如果在前景目标中检测到有符合条件的圆之后，便对该前景目标用外接矩形框进行画框处理，进入步骤E，若前景目标中没有检测到符合条件的圆，则返回步骤A。

目标跟踪和目标行为分析及人流统计计数的具体步骤如下：

E.对进行过画框处理的目标进行跟踪。根据前后两帧目标外接矩形框的重合面积判断是否为同一目标，由于前后两帧目标运动的位移不会很大，所以两个目标外接矩形框的重合面积应该较大。所以，对前后两帧的目标进行一一对比，重合面积大于阈值的认为为同一目标。

F.基于目标的跟踪结果出判断目标进出方向，并在视频帧图像上显示进出计数信息。分别设定进计数器和出计数器判断目标进出方向，若前后两帧图像中目标位置相比较后为进的方向，则进计数器加1，否则出计数器加1，当目标离开检测区域时，比较对应该目标的进计数器和出计数器的值，若进计数器的值减去出计数器的值为正，则认定该目标为进方向，反之，为出方向。

显然，本领域技术人员应当理解，对上述本发明所公开的一种进出口人流量统计方法，还可以在不脱离本发明内容的基础上做出各种改进。因此，本发明的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。

Claims (5)

1.基于人头部色彩和形状特征的进出口人流量统计方法，其特征在于：所述方法以摄像机作为视频采集工具获得原始视频序列图像，对图像进行分析，从而完成人流量统计；所述对图像进行分析的方法包括以下步骤：

步骤A：捕获视频帧图像，并在图像上选取合适的检测区域；

步骤B：将当前帧图像转换成灰度图像，再进行二值化处理，提取出当前帧图像中的人头目标；

步骤C：对二值化后的图像进行区域增长，计算图像内各人头目标的面积大小；

步骤D：将步骤C中得到的前景目标进行Canny边缘检测和基于hough变换的圆检测，如果在前景目标中检测到有符合条件的圆之后，便对该前景目标用外接矩形框进行画框处理，进入步骤E，若前景目标中没有检测到符合条件的圆，则返回步骤A；

步骤E：对进行过画框处理的目标进行跟踪，根据前后两帧目标外接矩形框的重合面积判断是否为同一目标； 

步骤F：基于目标的跟踪结果判断出目标进出方向，并在视频帧图像上显示进出计数信息。

2.根据权利要求1所述的基于人头部色彩和形状特征的进出口人流量统计方法，其特征在于：所述的摄像机采用固定且垂直向下安装的方式获得原始视频序列图像。

3.根据权利要求1所述的基于人头部色彩和形状特征的进出口人流量统计方法，其特征在于：步骤B中所述提取出当前帧图像中的人头目标是通过设置人头目标面积阀值范围得到，将在阀值范围之外的目标排除在外从而提取符合阈值范围内的目标作为人头目标。

4.根据权利要求1所述的基于人头部色彩和形状特征的进出口人流量统计方法，其特征在于：步骤E中是通过设置重合面积阀值判断是否为同一目标，若前后两帧的目标外接矩形框的重合面积大于阈值，则认为是同一目标。

5.根据权利要求1所述的基于人头部色彩和形状特征的进出口人流量统计方法，其特征在于：步骤F中分别设定进计数器和出计数器判断目标进出方向，若前后两帧图像中目标位置相比较后为进的方向，则进计数器加1，否则出计数器加1，当目标离开检测区域时，比较对应该目标的进计数器和出计数器的值，若进计数器的值减去出计数器的值为正，则认定该目标为进方向，反之，为出方向。