基于DSP的嵌入式客流分析装置

名称: 基于DSP的嵌入式客流分析装置
摘要：本实用新型涉及一种视频客流分析系统终端。

用于视频客流统计系统，
主要解决（1）摄像机多角度安装下的人数识别及统计，（2）多人同时进出的高精度识别，（3）人流多方向轨迹计数（4）多路输入视频实时处理，（5）异常轨迹和停留报警等问题。

本实用新型存在于由摄像头，客流分析器，和数据库服务器组成的系统。

客流分析装置包含（1）内存单元，（2）程序存储单元，（3）图像解码器，（4）DSP数字信号处理单元，（5）FPGA协处理单元，（6）以太网芯片，（7）安全模块，（8）无线传输模块，（9）基本输入输出单元，（10）LED状态指示单元构成。

本装置融合于原有监控系统，摄像机安装零活，可选择与水平面30—90度夹角范围。

在特殊场合可应用GPRS或无线工业模块，节省布线。

支持人流多方向行进统计，支持多通道实时处理，密集人群准确计数，对于异常运动轨迹及长时间停留实现统计及图片报警。

可通过浏览器查看任意通道当前实时状态及统计信息。

广泛应用计算机视觉技术，判断位置关系，特征识别。

准确率高。

权利要求书：
1，一种基于DSP的嵌入式客流分析装置，其特征在于该装置位于客户流量统计系统中。

包括（1）内存单元，（2）数据程序存储单元，（3）图像解码器，（4）DSP数字信号处理单元，（5）FPGA协处理单元，（6）以太网芯片，（7）安全模块，（8）无线传输模块，（9）基本输入输出单元，（10）LED状态指示单元，
(11)电源管理模块构成。

其中（1）内存单元，（2）程序存储单元和（8）无
线传输模块，通过三大总线连接DSP数字信号处理单元。

（3）图像解码器，（6）以太网芯片，（7）安全模块，通过独立接口连接DSP数字信号处理单元。

（9）基本输入输出单元，（10）LED状态指示单元，连接（5）FPGA协处理单元。

DSP数字信号处理单元和FPGA协处理单元通过总线和单独的单向双通道接口相连。

(11)电源管理模块为整个系统供电。

摄像头采集视频模拟信号，通过解码单元，传入视频口，经过分割处理后，把部分数据打包传入FPGA，同时做分析处理，通过中断取回已处理的数据。

分析结果数据通过以太网（或无线传输单元）传送到客户端或服务器。

处理器同时连接安全模块，电源，看门狗，状态指示单元，基本输入输出单元等功能模块。

2，根据权利要求1所述的基于DSP的嵌入式客流分析装置，其特征在于，用于多路视频输入的客流分析及统计。

3，根据权利要求1所述的基于DSP的嵌入式客流分析装置，其特征在于，用于摄像机多角度安装下的客流分析及统计。

4，根据权利要求1所述的基于DSP的嵌入式客流分析装置，其特征在于，采用的DSP为美国德州仪器TI的TMS320DM642。

5，根据权利要求1所述的基于DSP的嵌入式客流分析装置，其特征在于，采用DSP和FPGA的协处理模式，采用多数据传输通道相连。

6，根据权利要求1所述的基于DSP的嵌入式客流分析装置，其特征在于，系统采用以太网芯片通信，并可选用工业无线传输模块和GPRS模块。

7，根据权利要求1所述的基于DSP的嵌入式客流分析装置，其特征在于，采用ESAM安全模块，程序存储器加密。

8，根据权利要求1所述的基于DSP的嵌入式客流分析装置，其特征在于，含有看门狗复位电路。

基本输入输出电路和LED指示电路。

说明书
技术领域：
本实用新型涉及到一种对多个视频输入流进行多向、多角度人数统计的专用嵌入式装置。

背景技术:
随着视频监控系统的广泛应用和计算机视觉技术的成熟，安装于车站，机场，展览馆，商业区的摄像监控系统单纯的记录功能已经不能满足需要。

智能化，实时性已经成为必然。

挖掘监控录像中的有用信息，用于安全生产，市场分析，已经逐步走向应用。

其中，基于视频分析的客流统计系统便是很好的例子。

客流分析通过获取客流随时间的变化趋势及不同网点间的对比统计，揭示其与商场营运策略、营销技术和内部管理间的联系，客观的对已有推广效益进行评估，为管理者的安全监控，运营管理，服务规划等决策提供有效依据。

现有客流统计方法主要有人工计数、红外线以及视频分析技术。

我们针对已有客流分析手段的缺点，提出一种新型的嵌入式客流分析装置。

1:基于主动或被动式红外线的客流分析装置
它的缺点在于：连续进入的人只能识别为一个，误差率较高；不能区分进出；识别率低，无法区分人和其它物体。

车站有一定应用，不适于商场等管束性较差的场所。

2：已有视频客流分析终端
中国专利（申请号：200610027593.6）公开了一种能够双向统计客流的视频客流分析终端。

该设计中摄像头通过视频电缆连接控制电路单元的视频输入口，控制电路单元通过以太网接口或串口连接装有客流分析模块的计算机相应接口，处理器将视频信号输入客流分析模块。

经客流分析模块处理后返回处理器，处理器存储或转发结果。

该系统存在以下缺点：
1)摄像机安装苛刻，只能以90°角垂直向下照射；
2)规定安装高度，采用专用摄像头，不能融合于原有监控系统；
3)对普通安装角度的监控摄像机无法进行人数统计；
4)只能实现双向客流统计；
5)只能做一路视频输入的人数统计；
6)不能提取异常运动行为；
7)视频分析模块存在于PC机，给服务器造成较大压力。

3，DSP数字信号处理技术
电子产品的设计往往更倾向于显示、通信以及控制等系统的基本应用。

随着智能化、网络化的需要，计算能力成为主要应用。

数字信号处理器DSP成为电子设计的宠儿。

目前，基于DSP的视频压缩、解压缩应用已经十分广泛。

车牌识别、指纹识别、人脸检测等技术也已经成熟应用。

产品遍布监控、门禁、交通等多个方向。

很多终端产品都采用CPLD配合DSP的方式。

发明专利（申请号：200710000571.5）使用FPGA或CPLD用于视频缓冲和基本逻辑控制。

我们应用FPGA除了基本逻辑的应用，主要用于辅助计算。

因为我们是对于多路视频的实
时处理，需要很强的运算能力。

同样使用DSP专用视频口进行视频采集缓冲任务可以减少系统压力。

实用新型内容：
本实用新型的目的在于提供一种客流统计装置。

该装置能够实现对多个输入视频流进行实时的多向、多角度的人数统计。

本实用新型采用DSP平台融合嵌入式技术与计算机视觉技术。

技术方案为一种基于DSP的嵌入式客流分析装置，由（1）内存单元，（2）数据程序存储单元，（3）图像解码器，（4）DSP数字信号处理单元，（5）FPGA协处理单元，（6）以太网芯片，（7）安全模块，（8）无线传输模块，（9）基本输入输出单元，（10）LED状态指示单元，(11)电源管理模块构成。

其中（1）内存单元，（2）数据程序存储单元和（4）DSP数字信号处理单元，组成核心中央处理单元，完成主要分析处理任务。

（5）FPGA协处理单元通过多数据通道连接（4）DSP数字信号处理单元完成辅助计算作用。

智能视频分析是一项非常繁重的任务，虽然DSP已经有了很强的处理能力，但仍然无法满足多路实时智能分析。

本实用新型的硬件特色就是配备了强大的协处理能力的FPGA，同时存取数据占用专门的 EDMA通道和硬件接口，增强通信能力和时实性。

把沉重而又重复的区域变换，预处理等放到FPGA 中，实现软件硬化。

对于DSP 来讲，等于把耗用CPU资源的处理，转化为DMA操作，提高系统资源利用率，达到实时要求，同时兼顾灵活性。

FPGA是结构内部主要模块，包括基本逻辑部分和辅助计算部分。

辅助计算部分对数据逐步通过以下操作，数据缓冲准备、降噪处理、数据分割、单元变换、数据提取、结果发送。

（3）图像解码器负责数字视频信息的采集，提交给（4）DSP数字信号处理单元。

（6）以太网芯片，（8）无线传输模块完成与服务器的数据交换，提交结果信息。

（7）安全模块保证系统的版权安全，保证硬件系统全球唯一性，防止软件系统被抄袭。

看门狗电路完成对系统的监控，防止异常导致系统的不稳定，（9）基本输入输出可以对系统做指令性设定和参数选择。

（10）LED 状态指示单元，输出系统工作状态。

本实用新型的优点：
1)分析处理由DSP完成，减轻服务器压力，理论上服务器可连接上万台
客流统计终端；
2)将复杂繁琐工作交给FPGA模块，实现实时多路视频分析；
3)融合于原有监控系统，无需更换或者添加专用摄像机；
4)摄像机安装零活，不受安装位置必须在入口处距离地面2.5-4m限制。

摄像机安装角度不受必须垂直向下照射限制；
5)用户可以自定义人流统计方向，同时可以对任意多个方向的人流进行
统计计数；
6)多人同时进出的高精度识别；
7)对于异常运动轨迹及长时间停留提供报警功能；
8)特殊场合可应用GPRS或无线工业模块，节省布线。

附图说明：
图1为本实用新型基于DSP的嵌入式客流分析装置系统连接图
图2为本实用新型基于DSP的嵌入式客流分析装置系统结构框图
图3为本实用新型基于DSP的嵌入式客流分析装置内部FPGA系统结构框图
具体实施方式：
附图1为多通道客流分析系统。

由多路摄像头，客流分析装置，数据库服务器，客户端浏览器组成。

摄像头采集视频输入视频分析器，客流分析装置将计算结果上报数据库服务器，客户端浏览器查询数据库服务器获得客流统计信息。

图2所示为FPGA协处理单元的辅助计算部分。

包含数据缓冲模块、降噪处理、数据分割、单元变换、数据提取、结果返回等模块。

协处理单元主要完成一些沉重而又重复的计算。

图3所示为嵌入式客流分析装置。

包含（1）内存单元，（2）数据程序存储单元，（3）图像解码器，（4）DSP数字信号处理单元，（5）FPGA协处理单元，（6）以太网芯片，（7）安全模块，（8）无线传输模块，（9）基本输入输出单元，（10）LED状态指示单元。

模拟信号通过解码单元（3）传入视频口，经过分割处理后，将部分数据打包传入（5）FPGA，同时在（4）DSP数字信号处理单元中做分析处理，通过中断取回已处理的数据。

分析结果数据通过（6）以太网（或（8）无线传输单元）传送到客户端或服务器。

图1
图2
图3。