一種基於紅外檢測關鍵點的閘機通行識別方法與流程
2023-07-13 02:34:06 2
本發明屬於通道閘機系統技術領域，特別是一種基於紅外檢測關鍵點的閘機通行識別方法。
背景技術：
隨著我國經濟的發展,城市人口密度的不斷增加，急需一種自動售檢票系統來緩解人流壓力，閘機便是軌道交通自動售票檢票系統中的最為關鍵設備之一。但目前我國的自動檢票技術還不夠成熟，國內的高鐵、地鐵檢票系統多採用國外的設備或者部件，如德國的瑪格麗特，瑞典固力保，日本的ace等。近些年來，我國市場對閘機設備的需求越來越大，國內許多企業和研究機構對閘機技術己經進行了大量研究工作，技術水平也在不斷提高，但是關鍵部件和核心技術仍存在較大的差距，整體的閘機技術水平仍有待提高。
現有的閘機通行系統無法選擇特定的紅外光幕板數，可選的通行方案也較為單一，難以滿足我國市場對閘機設備的需求。同時，現有方案中，只採用區域識別這一種方法，識別效果差。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種紅外檢測光幕串接方便、系統工作穩定、配置原理實用的基於紅外檢測關鍵點的閘機通行識別方法；同時，在關鍵區域內的點位處採用狀態追蹤法，從而有效識別行人的尾隨逃票行為。
實現本發明目的的技術解決方案是：一種基於紅外檢測關鍵點的閘機通行識別方法，包括以下步驟：
步驟1、對閘機紅外傳感器進行布置，安裝相應的紅外檢測光幕板；
步驟2、將閘機通道從入口方向依次劃分為入口區、通行區、安全區、出口區四個區域；
步驟3、對閘機的工作模式進行配置，包括常開、常閉、緊急、維護、敞開五種工作模式；
步驟4，選用5個關鍵點進行狀態檢測，採用狀態追蹤法完成閘機通行識別。
進一步地，步驟1所述對閘機紅外傳感器進行布置，安裝相應的紅外檢測光幕板，具體如下：
所述閘機採用28對紅外對射式傳感器，分別安裝於通道兩側的閘機箱體上，上部安裝12對傳感器，下部安裝8對，閘機左右兩邊分別安裝4對並成縱向排列；傳感器的布局和位置都在閘機通道的分區內，傳感器的數目和布置根據實際情況確定。
進一步地，步驟2所述將閘機通道從入口方向依次劃分為入口區、通行區、安全區、出口區四個區域，具體如下：
在通行方向確定的情況下，將閘機通道從入口方向依次劃分為入口區、通行區、安全區、出口區四個區域；在設置界面中，這四個區域包含的檢測點根據閘機門的實際位置配置；
入口區：安全區以前的區域被配置為入口區，與通行區的區別為：在行人沒有被授權的情況下，若站在通道的入口處，觸發入口區檢測點，此時能夠等待行人刷卡，等待時長能夠配置；若超過設置時間還沒有刷卡，則判斷為非法通行；若沒有設置入口區，則立即判斷為非法通行；
通行區：安全區以前的區域被配置為通行區；
安全區：閘機門開關過程中能觸及的區域；安全區中有行人時，閘機門不會繼續動作；
出口區：安全區以後的區域均為出口區。
進一步地，步驟3所述對閘機的工作模式進行配置，包括常開、常閉、緊急、維護、敞開五種工作模式，具體如下：
(1)常開模式：只需要打開扇門和設置指示燈；
(2)常閉模式：進入通行模式子流程；
(3)緊急模式：先打開扇門，然後設置指示燈；
(4)維護模式：設置扇門為自由態並且設置指示燈；
(5)敞開模式：進入雙向受控模式子流程。
進一步地，步驟4所述選用5個關鍵點進行狀態檢測，採用狀態追蹤法完成閘機通行識別，具體為：
(1)選用5個關鍵點進行狀態檢測，具體如下：
這5個點在上排12個檢測點中選取，通過界面設置所選關鍵點，並依次用s1-s5表示；
將傳感器被遮擋的狀態記為1，未遮擋狀態為0，則s1-s5檢測點的狀態組合一共有32種情況，用二進位表示也即00000到11111；根據行人通行時的特徵，將這32個5位二進位數分組，表示閘機通道中的狀態，分別為狀態0至狀態4，跟隨態1，跟隨態2和幹擾態；其中狀態0為：00000、10000、11000、11100、11110、11111；狀態1為：01000、01100、01110、01111；狀態2為：00100、00110、00111；狀態3為：00010、00011；狀態4為：00001；跟隨狀態1為；10001、10010、10011、10111、10110、10100；跟隨狀態2為：11001、11010、11011；其他都為幹擾狀態；
(2)採用狀態追蹤法完成閘機通行識別，具體如下：
①若能遮擋上排傳感器的人正常通過閘機通道，則通行區上排傳感器的狀態變化應該為：狀態0→狀態1→狀態2→狀態3→狀態4→狀態0；
②若有人跟隨，則狀態變化為：狀態0→狀態1→狀態2→跟隨態1→跟隨態2，或者是：狀態0→狀態1→狀態2→跟隨態1→狀態0；
③若多人通行，狀態變化與行人之間的距離有關係，當距離大於設定值時，狀態的變化為：狀態0→狀態1→狀態2→狀態3→狀態4→狀態0→狀態1…；當距離小於設定值時，狀態的變化為：狀態0→狀態1→狀態2→狀態3→狀態4→跟隨態1→跟隨態2→狀態0→狀態1…；
通行過程中的非正常情況：
①行人跟隨，則會進入跟隨態1，若跟隨者繼續向前走，則會進入跟隨態2或者狀態0；
②行人跟隨，一開始貼緊進入，進入通道後再拉大距離，此時狀態法並不能判斷為尾隨，加入上排12個檢測點的同步判斷，如果在通行過程中，有兩段連續三點及以上，則判斷通道內有兩個人，即有人尾隨；
③若行人已經通過狀態檢測區，又向後甩手，觸碰到檢測區，則會經歷一次狀態4→狀態0的變化，此時需要判別上上一次的狀態，以區別正常通行，正常通行為狀態3→狀態4→狀態0，而甩手觸發狀態變化為狀態0→狀態4→狀態0。
進一步地，當工作模式設置為常閉模式時，閘機為正常工作狀態，設置雙向受控、進向受控出向鎖定、進向受控出向自由、進向鎖定出向自由、雙向鎖定、進向鎖定出向自由、進向自由出向受控、進向自由出向鎖定、雙向自由9種通行模式，具體如下：
①雙向受控：進向和出向需要通過有效授權後方可通行，進入通行模式1；
②進向受控出向鎖定：進向需要通過有效授權後方可通行，出向則禁止行人通行，進入通行模式2；
③進向受控出向自由：進向需要通過有效授權後方可通行，出向則不需要授權，行人可以直接通過，進入通行模式3；
④進向鎖定出向受控：進向禁止行人通行，出向則需要通過有效授權後方可通行，進入通行模式4；
⑤雙向鎖定：進向和出向禁止行人通行，進入通行模式5；
⑥進向鎖定出向自由：進向禁止行人通行，出向則不需要授權，可以直接通過，進入通行模式6；
⑦進向自由出向受控：進向不需要授權，行人可以直接通過，出向則需要通過有效授權後方可通行，進入通行模式7；
⑧進向自由出向鎖定：進向不需要授權，行人可以直接通過，出向則禁止行人通行，進入通行模式8；
⑨雙向自由：進向和出向不需要有效授權，行人可以直接通過，進入通行模式9。
進一步地，所述雙向受控模式子流程具體為：根據具體的工作模式方向，閘機設備會處於進向或出向開門的狀態，檢測到已授權人員時則正常通行，如果檢測到未授權人員則門關閉並且伴有指示燈狀態改變以及聲音報警的提示。
本發明與現有技術相比，其顯著優點在於：(1)可以根據要求選擇特定的紅外光幕板數，並確定安裝方法；(2)在關鍵區域內的點位處採用狀態追蹤法，可以有效識別行人的尾隨逃票行為。
附圖說明
圖1是本發明基於紅外檢測關鍵點的閘機通行識別方法中閘機紅外傳感器布置圖。
圖2是本發明中區域劃分與檢測點選擇圖。
圖3是本發明中閘機工作模式配置圖。
圖4是本發明中閘機通行模式配置圖。
圖5是本發明中正向關鍵點狀態轉換圖。
具體實施方式
本發明是一種基於紅外檢測關鍵點的閘機通行識別方法。首先對閘機紅外傳感器進行合理布置，然後將閘機通道依次劃分為4個區域，接著對閘機的通行模式進行配置，具體包括常開、常閉、緊急、維護、敞開五種工作模式。當工作模式設置為常閉模式時，閘機為正常工作狀態，可設置：雙向受控、進向受控出向鎖定、進向受控出向自由、進向鎖定出向自由、雙向鎖定、進向鎖定出向自由、進向自由出向受控、進向自由出向鎖定、雙向自由9種通行模式。該通行識別方法技術在關鍵區域內的點位處採用狀態追蹤法，選用5個關鍵點用作狀態檢測，以識別行人的尾隨逃票等行為。
一種基於紅外檢測關鍵點的閘機通行識別方法，包括以下步驟：
步驟1、對閘機紅外傳感器進行布置，安裝相應的紅外檢測光幕板；
步驟2、將閘機通道從入口方向依次劃分為入口區、通行區、安全區、出口區四個區域；
步驟3、對閘機的工作模式進行配置，包括常開、常閉、緊急、維護、敞開五種工作模式；
步驟4，選用5個關鍵點進行狀態檢測，採用狀態追蹤法完成閘機通行識別。
進一步地，步驟1所述對閘機紅外傳感器進行布置，安裝相應的紅外檢測光幕板，具體如下：
所述閘機採用28對紅外對射式傳感器，分別安裝於通道兩側的閘機箱體上，上部安裝12對傳感器，下部安裝8對，閘機左右兩邊分別安裝4對並成縱向排列；傳感器的布局和位置都在閘機通道的分區內，傳感器的數目和布置根據實際情況確定。
進一步地，步驟2所述將閘機通道從入口方向依次劃分為入口區、通行區、安全區、出口區四個區域，具體如下：
在通行方向確定的情況下，將閘機通道從入口方向依次劃分為入口區、通行區、安全區、出口區四個區域；在設置界面中，這四個區域包含的檢測點根據閘機門的實際位置配置；
入口區：安全區以前的區域被配置為入口區，與通行區的區別為：在行人沒有被授權的情況下，若站在通道的入口處，觸發入口區檢測點，此時能夠等待行人刷卡，等待時長能夠配置；若超過設置時間還沒有刷卡，則判斷為非法通行；若沒有設置入口區，則立即判斷為非法通行；
通行區：安全區以前的區域被配置為通行區；
安全區：閘機門開關過程中能觸及的區域；安全區中有行人時，閘機門不會繼續動作；
出口區：安全區以後的區域均為出口區。
進一步地，步驟3所述對閘機的工作模式進行配置，包括常開、常閉、緊急、維護、敞開五種工作模式，具體如下：
(1)常開模式：只需要打開扇門和設置指示燈；
(2)常閉模式：進入通行模式子流程；
(3)緊急模式：先打開扇門，然後設置指示燈；
(4)維護模式：設置扇門為自由態並且設置指示燈；
(5)敞開模式：進入雙向受控模式子流程。
進一步地，步驟4所述選用5個關鍵點進行狀態檢測，採用狀態追蹤法完成閘機通行識別，具體為：
(1)選用5個關鍵點進行狀態檢測，具體如下：
這5個點在上排12個檢測點中選取，通過界面設置所選關鍵點，並依次用s1-s5表示；
將傳感器被遮擋的狀態記為1，未遮擋狀態為0，則s1-s5檢測點的狀態組合一共有32種情況，用二進位表示也即00000到11111；根據行人通行時的特徵，將這32個5位二進位數分組，表示閘機通道中的狀態，分別為狀態0至狀態4，跟隨態1，跟隨態2和幹擾態；其中狀態0為：00000、10000、11000、11100、11110、11111；狀態1為：01000、01100、01110、01111；狀態2為：00100、00110、00111；狀態3為：00010、00011；狀態4為：00001；跟隨狀態1為；10001、10010、10011、10111、10110、10100；跟隨狀態2為：11001、11010、11011；其他都為幹擾狀態；
(2)採用狀態追蹤法完成閘機通行識別，具體如下：
①若能遮擋上排傳感器的人正常通過閘機通道，則通行區上排傳感器的狀態變化應該為：狀態0→狀態1→狀態2→狀態3→狀態4→狀態0；
②若有人跟隨，則狀態變化為：狀態0→狀態1→狀態2→跟隨態1→跟隨態2，或者是：狀態0→狀態1→狀態2→跟隨態1→狀態0；
③若多人通行，狀態變化與行人之間的距離有關係，當距離大於設定值時，狀態的變化為：狀態0→狀態1→狀態2→狀態3→狀態4→狀態0→狀態1…；當距離小於設定值時，狀態的變化為：狀態0→狀態1→狀態2→狀態3→狀態4→跟隨態1→跟隨態2→狀態0→狀態1…；
通行過程中的非正常情況：
①行人跟隨，則會進入跟隨態1，若跟隨者繼續向前走，則會進入跟隨態2或者狀態0；
②行人跟隨，一開始貼緊進入，進入通道後再拉大距離，此時狀態法並不能判斷為尾隨，加入上排12個檢測點的同步判斷，如果在通行過程中，有兩段連續三點及以上，則判斷通道內有兩個人，即有人尾隨；
③若行人已經通過狀態檢測區，又向後甩手，觸碰到檢測區，則會經歷一次狀態4→狀態0的變化，此時需要判別上上一次的狀態，以區別正常通行，正常通行為狀態3→狀態4→狀態0，而甩手觸發狀態變化為狀態0→狀態4→狀態0。
進一步地，當工作模式設置為常閉模式時，閘機為正常工作狀態，設置雙向受控、進向受控出向鎖定、進向受控出向自由、進向鎖定出向自由、雙向鎖定、進向鎖定出向自由、進向自由出向受控、進向自由出向鎖定、雙向自由9種通行模式，具體如下：
①雙向受控：進向和出向需要通過有效授權後方可通行，進入通行模式1；
②進向受控出向鎖定：進向需要通過有效授權後方可通行，出向則禁止行人通行，進入通行模式2；
③進向受控出向自由：進向需要通過有效授權後方可通行，出向則不需要授權，行人可以直接通過，進入通行模式3；
④進向鎖定出向受控：進向禁止行人通行，出向則需要通過有效授權後方可通行，進入通行模式4；
⑤雙向鎖定：進向和出向禁止行人通行，進入通行模式5；
⑥進向鎖定出向自由：進向禁止行人通行，出向則不需要授權，可以直接通過，進入通行模式6；
⑦進向自由出向受控：進向不需要授權，行人可以直接通過，出向則需要通過有效授權後方可通行，進入通行模式7；
⑧進向自由出向鎖定：進向不需要授權，行人可以直接通過，出向則禁止行人通行，進入通行模式8；
⑨雙向自由：進向和出向不需要有效授權，行人可以直接通過，進入通行模式9。
進一步地，所述雙向受控模式子流程具體為：根據具體的工作模式方向，閘機設備會處於進向或出向開門的狀態，檢測到已授權人員時則正常通行，如果檢測到未授權人員則門關閉並且伴有指示燈狀態改變以及聲音報警的提示。
下面結合附圖及具體實施例對本發明作進一步詳細說明。
實施例1
本發明一種基於紅外檢測關鍵點的閘機通行識別方法，具體包括以下步驟：
步驟1，結合圖1，上部排布12個傳感器，是通行檢測算法主要依靠的部分；下部排布8個傳感器，起輔助通行的作用；此外，兩旁也排布八個傳感器，可以加強對反向進入和未授權闖入通道的檢測。傳感器的布局和位置都在閘機通道的分區內，傳感器的數目和布置可根據實際情況適當改變。
步驟2，結合圖2，在通行方向確定的情況下，閘機通道可以被依次劃分為4個區域，從入口方向依次劃分為入口區，通行區，安全區，出口區。在設置界面中，這四個區域包含的檢測點可以根據閘機門的實際位置靈活配置。
安全區：閘機門開關過程中能觸及的區域。安全區的作用是為了防止拍打門夾人的情況發生，不論是何種通行方式，如果行人處於安全區就不可以關門，並且在關門的過程中，也要時刻檢測安全區狀態，如果有行人進入，則應該立刻停止拍打門關閉或重新打開
出口區：安全區後為出口區，其在區域事件識別中起判別正向行人是否完全離開通道的作用。
通行區：安全區以前的區域可以被配置為通行區。通行區用於解決當行人沒有刷卡但已經進入入口區並且繼續前行準備逃票的情況，此時如果通行區檢測到行人則會自動報警；
入口區：安全區以前的區域可以被配置為入口區，與通行區的區別為：在行人沒有被授權的情況下，若站在通道的入口處，觸發入口區檢測點，此時可以等待行人刷卡，等待時長可配置，若超過設置時間還沒有刷卡，則判斷為非法通行並報警。若沒有設置入口區，則會立即判斷為非法通行，此外，入口區在區域事件識別中也起檢測人員尾隨的作用；
步驟3，結合圖3，對系統進行工作模式配置，具體包括常開、常閉、緊急、維護、敞開五種工作模式：
1)常開模式：只需要打開扇門和設置指示燈。需要根據具體的模式方向，設定拍打門處於進向或出向開門的狀態。「常開模式」主要用於人員無授權的連續通行。
2)常閉模式：進入通行模式子流程，下面會具體分析，同時需要需要配合通行模式使用。
3)緊急模式：先打開扇門，然後設置指示燈。閘機設備會處於出向開門的狀態。「緊急模式」主要用於對發生突發事件時的處理或與消防系統聯動。
4)維護模式：設置扇門為自由態並且設置指示燈。閘機設備的拍打門會呈自由狀態，同時指示燈的狀態會改變。「維護模式」主要是當需要對設備進行清潔、保養或檢修時使用。
5)敞開模式：進入模式子流程。根據具體的工作模式方向，閘機設備會處於進向或出向開門的狀態，檢測到已授權人員時則正常通行，如果檢測到未授權人員則門關閉並且伴有指示燈狀態改變以及聲音報警的提示。此模式是為了減少門的動作，延長電機的使用壽命，同時也有利於提高單位時間的通行量，減少上下班擁堵的情況發生。
結合圖4，當工作模式設置為常閉模式時，閘機為正常工作狀態，可設置9種通行模式：雙向受控、進向受控出向鎖定、進向受控出向自由、進向鎖定出向自由、雙向鎖定、進向鎖定出向自由、進向自由出向受控、進向自由出向鎖定、雙向自由：
(3.1)雙向受控：進向和出向需要通過有效授權後方可通行，進入通行模式1。
(3.2)進向受控出向鎖定：進向需要通過有效授權後方可通行，出向則禁止行人通行，進入通行模式2。
(3.3)進向受控出向自由：進向需要通過有效授權後方可通行，出向則不需要授權，行人可以直接通過，進入通行模式3。
(3.4)進向鎖定出向受控：進向禁止行人通行，出向則需要通過有效授權後方可通行，進入通行模式4。
(3.5)雙向鎖定：進向和出向禁止行人通行，進入通行模式5。
(3.6)進向鎖定出向自由：進向禁止行人通行，出向則不需要授權，可以直接通過，進入通行模式6。
(3.7)進向自由出向受控：進向不需要授權，行人可以直接通過，出向則需要通過有效授權後方可通行，進入通行模式7。
(3.8)進向自由出向鎖定：進向不需要授權，行人可以直接通過，出向則禁止行人通行，進入通行模式8。
(3.9)雙向自由：進向和出向不需要有效授權，行人可以直接通過，進入通行模式9。
步驟4，再結合圖2，選用5個關鍵點用作狀態檢測，這5個點在上排12個檢測點中選取，通過界面可以設置所選關鍵點，並依次用s1-s5表示。
將傳感器被遮擋的狀態記為1，未遮擋狀態為0，則s1-s5檢測點的狀態組合一共有32種情況，用二進位表示也即00000到11111。
結合圖5，為了提高對跟隨識別的準確率，定義了兩個跟隨狀態。此外，這些正向關鍵點狀態之間的轉換。根據行人通行時的特徵，將這32個5位二進位數分組，表示閘機通道中的狀態，分別為狀態0至狀態4，跟隨態1，跟隨態2和幹擾態。其中狀態0為：00000、10000、11000、11100、11110、11111；狀態1為：01000、01100、01110、01111；狀態2為：00100、00110、00111；狀態3為：00010、00011；狀態4為：00001；跟隨狀態1為；10001、10010、10011、10111、10110、10100；跟隨狀態2為：11001、11010、11011；其他都為幹擾狀態。
分析行人的通行行為與狀態變化之間的關係：
(4.1)若成年人即能遮擋上排傳感器的人正常通過閘機通道，則通行區上排傳感器的狀態變化應該為：狀態0→狀態1→狀態2→狀態3→狀態4→狀態0；
(4.2)若有人跟隨，則狀態變化為：狀態0→狀態1→狀態2→跟隨態1→跟隨態2，或者是：狀態0→狀態1→狀態2→跟隨態1→狀態0；
通行過程中可能會出現的非正常情況，以下分析各種情況：
(4.3)行人跟隨，則會進入跟隨態1，若跟隨者繼續向前走，則會進入跟隨態2或者狀態0；
(4.4)行人跟隨，一開始貼緊進入，進入通道後再拉大距離，此時狀態法並不能判斷為尾隨，加入上排12個檢測點的同步判斷，如果在通行過程中，有兩段連續三點及以上，則判斷通道內有兩個人，即有人尾隨；
(4.5)若行人已經通過狀態檢測區，又向後甩手，觸碰到檢測區，則會經歷一次狀態4→狀態0的變化，此時需要判別上上一次的狀態，以區別正常通行，正常通行為狀態3→狀態4→狀態0，而甩手觸發狀態變化為狀態0→狀態4→狀態0。