一種基於目標跟蹤技術的機場乘客識別定位方法及系統的製作方法

2023-12-07 17:43:16 1

專利名稱：一種基於目標跟蹤技術的機場乘客識別定位方法及系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種定位技術，尤其涉及一種基於目標跟蹤技術的機場乘客識別定位方法和系統。
背景技術：
機場登機時間到了以後仍有個別乘客一直未登機，造成航班延誤，並影響後續航班，事實上影響和損失都很大。目前的措施是靠廣播催促旅客登機。但這不是一個主動的方法，如果旅客睡著了，甚至離開候機樓，廣播也將無濟於事。特別是如果有人惡意帶入或託運危險品隨後離開機場的話，機場無法找到他。因此，及時掌握登機乘客的準確位置和動向是很有必要的。GPS定位系統被廣泛使用，但是在室內環境下由於信號受到遮擋而無法正常使用。在現有技術中有關室內定位的技術方案比較多，但大多設備複雜、定位誤差大。 比如
公開日為2009年12月02日、公開號為CN101592727A的專利文獻公開了這樣的技術方案一種自治超聲波室內定位系統，包括定位信標發射裝置和定位信標接收裝置，其中， 定位信標發射裝置被配置為在發射包括同步信息的信號之後按預定順序以預定時間間隔地輪發多個超聲波信號；並且定位信標接收裝置被配置為在檢測到同步信息之後執行與定位信標發射裝置的同步，基於所獲得的同步定時來確定接收到的各個超聲波信號的發射順序，根據該發射順序來推斷所接收的各個超聲波信號的發射定時，使用所接收的各個超聲波信號的發射定時和接收定時來計算與各個所接收超聲波信號相對應的到達時間信息，並基於發射裝置中的各個超聲波發射器的位置和所計算得到的到達時間信息序列來確定定位信標接收裝置的位置。該方案的不足之處是由於超聲波測距方向性很強，而且傳輸衰減很快，因此，被定位物體上的超聲波裝置要時刻保持方向性及有效距離，否則接收裝置收不到超聲信號，使用起來並不方便，同時測距準確性受多徑效應和非視距傳播的影響很大，更重要的是該技術方案對於離開定位區間的被定為對象無法給出正確判斷。此外，利用視頻採用人臉或體徵識別的方法，其缺點是視頻監控系統不一定能看到所有旅客的臉部或身體，如有些旅客在看書，上廁所，睡覺等。特別是如果系統找不到旅客，也不知道旅客大致會在什麼位置。

發明內容
本發明主要是解決現有技術所存在的室內定位系統誤差大、使用不方便、某些情況下人臉或體徵圖像識別失效等技術問題，提供一種基於目標跟蹤技術的機場乘客識別定位方法及系統，它採用跟蹤技術並輔之以乘客頭肩輪廓特徵、身高等特徵識別定位，定位準確，使用方便。本發明針對現有技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的，一種基於目標跟蹤技術的機場乘客識別定位方法，用於獲取機場內未及時登機乘客的確切位置，包括下述步驟1)採集乘客頭肩輪廓特徵、身高、著裝顏色、面部特徵、頭型特徵視頻信息；
2)對視頻特徵信息捆綁身份證號碼、航班號、登機口信息；3)啟動監控伺服器的視頻跟蹤模塊，視頻跟蹤模塊依據視頻特徵信息對乘客位置進行跟蹤；4)以攝像機編號作為區域編號，存儲匹配計算後的乘客所在位置圖像幀並加注區域編號；5)在旅客進入廁所期間，視頻跟蹤模塊進入等待狀態，乘客出現後繼續位置跟蹤； 在等待狀態，視頻跟蹤模塊不斷分析比對每個出來人員，判斷所跟蹤乘客是否化妝、或長時間沒有出現並進行記錄；6)對於跟蹤丟了的乘客，在監控伺服器上建立跟丟乘客名單記錄所屬區域，根據跟丟乘客名單及時恢復跟蹤；7)乘客進入登機口後，視頻跟蹤模塊結束跟蹤。該方案採用目標跟蹤技術和視頻監控的人員識別技術來確定機場乘客的準確位置。首先，在乘客辦理登記牌時，同時採集頭肩輪廓特徵、身高、著裝顏色、面部特徵、頭型等視頻特徵信息，並將該乘客的身份證號等信息標註在視頻特徵信息上，之後立刻啟動跟蹤程序，對該乘客的活動位置進行跟蹤記錄，並將該乘客所在的當前幀圖像進行定時存儲，以便對該乘客位置進行檢索查詢。由於人臉或體徵識別方法的缺點是視頻監控系統不一定能看到所有旅客的臉部或身體，如有些旅客在看書、睡覺等姿態，使用人臉或體徵識別是很困難的。本方案利用頭肩輪廓形狀的穩健性，使用頭肩輪廓特徵在視頻監控系統中是很容易捕捉到的，容易進行乘客個體識別，再輔助以身高特徵使識別更加準確，輔助以著裝顏色、 面部特徵、頭型特徵進行是否化妝識別。乘客所在位置使用區域編號加當前圖像幀方式進行準確定位。在乘客進入廁所後，視頻跟蹤模塊會進入等待狀態，即不會切換到其他監控區域去尋找該乘客，該乘客出來後繼續跟蹤。在等待狀態，視頻跟蹤模塊對每個出來人員依據頭肩輪廓特徵進行比對，並啟動面部特徵檢測、頭型檢測著裝顏色檢測，以及是否長時間沒有出現，對於這些變化進行記錄。本方案主要是以頭肩輪廓特徵附加身高特徵進行識別，其他特徵是輔助特徵，對象與模板之間的測量匹配設定一個閾值，兩者之差在這個閾值之內，就認為是匹配的，在輔助特徵不匹配時認為是乘客進行了化妝，並對不匹配項記錄。對於跟蹤丟了的乘客，在監控伺服器上建立跟丟乘客名單記錄所屬區域，根據跟丟乘客名單及時恢復跟蹤。根據記錄可以方便地查到跟丟乘客的丟失區域。在乘客進入登機口後，結束位置跟蹤。進一步，視頻跟蹤模塊同時跟蹤多人。視頻跟蹤模塊安裝在監控伺服器上，由於在室內乘客移動速度較慢，匹配計算量不大，一臺監控伺服器可以同時跟蹤多人，根據需要可以使用多臺監控伺服器。一種基於目標跟蹤技術的機場乘客識別定位系統，包括視頻監控系統，還包括乘客視頻特徵信息採集裝置，乘客身份信息錄入裝置，監控伺服器，視頻跟蹤模塊，乘客視頻特徵信息採集裝置和乘客身份信息錄入裝置連接監控伺服器，監控伺服器連接視頻監控系統，視頻跟蹤模塊設置於監控伺服器中，視頻監控系統用於獲取乘客的圖像幀，視頻跟蹤模塊用於對獲取的乘客圖像幀與乘客視頻特徵信息進行匹配並跟蹤。方案中設置乘客視頻特徵信息採集裝置，採集乘客的頭肩輪廓特徵、身高信息、著裝顏色、面部特徵、頭型特徵信息，乘客身份信息錄入裝置讀取乘客身份證號碼及相應的航班號、登機口信息，將這兩部分信息綁定在一起，使圖像信息與身份信息對應，監控伺服器利用機場視頻監控系統，來獲取乘客所在幀圖像，並依據特徵信息進行匹配、跟蹤。在監控伺服器上可以檢索每個乘客的匹配後當前幀圖像，從匹配後的當前幀圖像上獲知乘客的準確位置和記錄的如頭型變化等輔助信息，對於跟蹤丟了的乘客建立該類乘客名單並記錄跟丟時的區域名稱，視頻跟蹤模塊定時對跟蹤丟了的乘客進行查找，查找到後恢復跟蹤。作為優選，乘客視頻特徵信息採集裝置包括採集攝像機、身高測量門框，採集攝像機連接監控伺服器，身高測量門框安裝在登機牌辦理服務臺。乘客在辦理登記牌時站在身高測量門框內，從而在圖像中測量出乘客身高。門框的實際高度尺寸值經過測量獲取，之後通過計算門框的像素高度值、乘客的像素高度值，經過簡單比例關係計算出乘客的高度尺寸值乘客身高=(乘客像素高/門框像素高)X門框尺寸高。作為優選，身高測量門框還包括機場內各種門框。在機場內的所有門框形結構都用來測量乘客高度，當乘客的影像出現在門框形結構內時即可計算出該乘客高度。為防止攝像機本身畸變引起的圖像失真，保證身高測量準確，視頻監控系統內的每個攝像機都要進行標定。作為優選，視頻監控系統是數字視頻監控系統。數位化的視頻圖像具有便於壓縮、 分析、存儲和顯示，以及便於建立索引等諸多優點。作為優選，監控伺服器的數量多於1臺，每臺監控伺服器分別連接視頻監控系統。 根據乘客人數，在一臺監控伺服器不能滿足要求時，可以增加監控伺服器的數量。作為優選，監控伺服器設置有存儲器，存儲器存儲乘客所在當前幀圖像。在監控伺服器上安裝有大容量硬碟存儲器，循環存儲匹配後的乘客所在圖像幀，在循環存儲過程中， 後面的圖像幀覆蓋同一乘客的最前面的圖像幀。本發明帶來的有益效果是，通過乘客所在圖像幀能夠準確獲知乘客所在位置；利用機場現有監控系統，降低了建設成本和周期；克服了單純以識別為技術手段的找人系統如果找不到，它也不知道該旅客在什麼區域的問題；以頭肩輪廓、身高為主要特徵進行跟蹤，對著裝顏色變化、面部特徵變化、頭型變化能夠及時發現。


圖1是本發明的一種過程處理流程圖；圖2是本發明的一種系統結構框圖；圖3是本發明的視頻跟蹤模塊基本結構框圖。圖中1是視頻監控系統，2是乘客特徵採集裝置，2-1是採集攝像機，2-2是身高測量門框，3是監控伺服器1，4是監控伺服器N，5是乘客身份信息錄入裝置，200是視頻跟蹤模塊，201是幀圖像讀入模塊，202是幀管理模塊，203是頭型特徵識別模塊，204是頭肩輪廓特徵識別模塊，205是身高識別，206是著裝顏色識別模塊，207是面部特徵識別模塊，208是跟蹤處理模塊。
具體實施例方式下面通過實施例，並結合附圖，對本發明的方案作進一步具體說明。
5
實施例1 如圖1所示，本發明是一種基於目標跟蹤技術的機場乘客識別定位方法，用於獲取機場內未及時登機乘客的確切位置，包括下述基本步驟採集乘客頭肩輪廓特徵、著裝顏色、身高、面部特徵、頭型視頻特徵信息；對視頻特徵信息捆綁身份證號碼、航班號、登機口信息；啟動監控伺服器的視頻跟蹤模塊，視頻跟蹤模塊依據視頻特徵信息對乘客位置進行跟蹤；以攝像機編號作為區域編號，存儲匹配計算後的乘客所在位置圖像幀並加注區域編號；在旅客進入廁所期間，視頻跟蹤模塊進入等待狀態，乘客出現後繼續位置跟蹤；在所述等待狀態，視頻跟蹤模塊不斷分析比對每個出來人員，判斷所跟蹤乘客是否化妝、或長時間沒有出現並進行記錄；對於跟蹤丟了的乘客，在監控伺服器上建立跟丟乘客名單記錄所屬區域，根據跟丟乘客名單及時恢復跟蹤；乘客進入登機口後，視頻跟蹤模塊結束跟蹤。在圖1中，步驟100採集乘客的頭肩輪廓、身高、著裝顏色、面部特徵、頭型特徵信息， 並將這些信息存儲在監控伺服器中；步驟101對存儲的特徵信息綁定乘客身份信息；步驟 102將特徵信息作為比對模板啟動視頻跟蹤模塊；步驟103將從視頻監控系統讀取的乘客所在圖像幀進行匹配計算，匹配後的圖像幀加注區域編號，該圖像幀存儲在監控伺服器上作為乘客位置信息；步驟104乘客在非廁所區域被跟丟，則記錄該區域編號並將被跟丟的乘客名稱記錄在名單中，在規定延時後恢復對名單中的被跟丟乘客跟蹤，乘客在廁所區域從圖像上消失，則視頻跟蹤模塊進入等待狀態；步驟105在等待狀態中，視頻跟蹤模塊對每個從廁所出來的人員進行匹配計算，該乘客出來後恢復跟蹤；步驟106依據特徵信息模板判斷乘客是否化妝，如果化妝則進行記錄；步驟107更新特徵信息模塊；步驟108乘客進入登機口後結束跟蹤。實施例2 如圖2、圖3所示，本發明是一種基於目標跟蹤技術的機場乘客識別定位系統，包括視頻監控系統1，乘客視頻特徵信息採集裝置2，乘客視頻特徵信息採集裝置2 包括採集攝像機2-1，身高測量門框2-2，乘客身份信息錄入裝置5，第一個監控伺服器3，若干個監控伺服器中的第N個4，在每臺監控伺服器上安裝有大容量硬碟存儲器，用於存儲乘客所在圖像幀，視頻跟蹤模塊200，乘客視頻特徵信息採集裝置2和乘客身份信息錄入裝置 5連接第一個監控伺服器至第N個監控伺服器(N > 1)，第一個監控伺服器至第N個監控伺服器連接視頻監控系統1控制器，視頻跟蹤模塊200安裝在每個監控伺服器中，視頻監控系統1用於獲取乘客的圖像幀，視頻跟蹤模塊200用於對獲取的乘客圖像幀與乘客視頻特徵信息進行匹配計算並對乘客位置進行跟蹤。採集攝像機2-1用於採集乘客頭肩輪廓等圖像信息，身高測量門框2-2用於測量乘客在圖像中的身高，乘客在辦理登記牌時位於該門框中。如圖3所示，視頻跟蹤模塊包括基本模塊幀圖像讀入模塊201、幀管理模塊202、 頭型特徵識別模塊203、頭肩輪廓特徵識別模塊204、身高識別模塊205、著裝顏色識別模塊 206、面部特徵識別模塊207、跟蹤處理模塊208。其中幀圖像讀入模塊201能夠從視頻監控系統1的控制器上分別讀取每個攝像機的幀圖像，並存儲在指定空間；幀管理模塊202負責對匹配前和匹配後的幀圖像存儲、檢索管理並報告乘客位置信息、記錄跟丟乘客名單跟丟區域等；頭肩輪廓特徵模塊204根據所建立的頭肩數學模型通過BP神經網絡完成乘客識別；頭型特徵識別模塊203負責對頭型是否發生變化如佩戴假髮等進行識別；身高識別模塊205進行圖像幀中乘客身高測量，用於輔助頭肩輪廓特徵識別，即在頭肩輪廓特徵匹配的情況下，再輔助身高特徵再次確認，進一步提高乘客識別準確率，在頭肩輪廓特徵匹配而身高不匹配的情況下，將圖像幀加注規定標記並存儲以便人工確認；著裝顏色識別模塊 206從幀圖像中提取衣服顏色並與匹配模板比對，與模板不相同時將差別標準在圖像幀上； 面部特徵識別模塊207完成對面部是否發生變化進行識別，如是否帶眼鏡等，並將變化信息標註在圖像幀上；跟蹤處理模塊208根據基於特徵的跟蹤算法進行跟蹤處理。
所以本發明具有通過乘客所在圖像幀能夠準確獲知乘客所在位置；利用機場現有監控系統，降低了建設成本和周期；克服了單純以識別為技術手段的尋人系統如果找不到， 它也不知道該旅客在什麼區域的問題；以頭肩輪廓、身高為主要特徵對乘客位置進行跟蹤， 對著裝顏色變化、面部特徵變化、頭型變化能夠及時發現等特徵。
權利要求
1.一種基於目標跟蹤技術的機場乘客識別定位方法，用於獲取機場內未及時登機乘客的確切位置，其特徵在於，包括下述步驟1)採集乘客頭肩輪廓特徵、身高、著裝顏色、面部特徵、頭型特徵視頻信息；2)對所述視頻特徵信息捆綁身份證號碼、航班號、登機口信息；3)啟動監控伺服器的視頻跟蹤模塊，所述視頻跟蹤模塊依據視頻特徵信息對乘客位置進行跟蹤；4)以攝像機編號作為區域編號，存儲匹配計算後的乘客所在位置圖像幀並加注區域編號；5)在旅客進入廁所期間，視頻跟蹤模塊進入等待狀態，乘客出現後繼續位置跟蹤；在所述等待狀態，視頻跟蹤模塊不斷分析比對每個出來人員，判斷所跟蹤乘客是否化妝、或長時間沒有出現並進行記錄；6)對於跟蹤丟了的乘客，在監控伺服器上建立跟丟乘客名單記錄所屬區域，根據所述跟丟乘客名單及時恢復跟蹤；7)乘客進入登機口後，視頻跟蹤模塊結束跟蹤。
2.根據權利要求1所述一種基於目標跟蹤技術的機場乘客識別定位方法，其特徵在於所述視頻跟蹤模塊同時跟蹤多人。
3.一種基於目標跟蹤技術的機場乘客識別定位系統，包括視頻監控系統，其特徵在於 還包括乘客視頻特徵信息採集裝置，乘客身份信息錄入裝置，監控伺服器，視頻跟蹤模塊， 所述乘客視頻特徵信息採集裝置和乘客身份信息錄入裝置連接監控伺服器，監控伺服器連接視頻監控系統，視頻跟蹤模塊設置於監控伺服器中，視頻監控系統用於獲取乘客的圖像幀，視頻跟蹤模塊用於對獲取的乘客圖像幀與乘客視頻特徵信息進行匹配並跟蹤。
4.根據權利要求3所述一種基於目標跟蹤技術的機場乘客識別定位系統，其特徵在於所述乘客視頻特徵信息採集裝置包括採集攝像機、身高測量門框，所述採集攝像機連接監控伺服器，身高測量門框安裝在登機牌辦理服務臺。
5.根據權利要求4所述一種基於目標跟蹤技術的機場乘客識別定位系統，其特徵在於所述身高測量門框還包括機場內各種門框。
6.根據權利要求3所述一種基於目標跟蹤技術的機場乘客識別定位系統，其特徵在於所述視頻監控系統是數字視頻監控系統。
7.根據權利要求3所述一種基於目標跟蹤技術的機場乘客識別定位系統，其特徵在於所述監控伺服器的數量多於1臺，每臺監控伺服器分別連接視頻監控系統。
8.根據權利要求7所述一種基於目標跟蹤技術的機場乘客識別定位系統，其特徵在於所述監控伺服器設置有存儲器，所述存儲器存儲乘客所在當前幀圖像。
全文摘要
本發明公開了一種基於目標跟蹤技術的機場乘客識別定位方法及系統，目的在於解決現有技術所存在的室內定位系統誤差大、使用不方便、某些情況下人臉或體徵圖像識別失效等技術問題，提供一種基於目標跟蹤技術的機場乘客識別定位方法及系統，它採用跟蹤技術並輔之以乘客頭肩輪廓特徵、身高等特徵識別定位，定位準確，使用方便。它可廣泛用於機場、車站等場合的尋人及定位。
文檔編號G06T7/20GK102324024SQ201110261060
公開日2012年1月18日 申請日期2011年9月6日 優先權日2011年9月6日
發明者貢超, 鞠怡明 申請人:蘇州科雷芯電子科技有限公司