公交车客流统计系统

公交车客流统计系统

吴多勇 2011.1.11 一．需求分析

1. 防止司机、售票员“中途截流”。

2. 时显示车内人数，防止超载。

3. 提供交通运输行业的准确成本（可精确到每个人每公里）。

4. 根据人流量安排调度车辆的发车时间。

二．系统性能

考虑到现有的城市公交大多已经安装了如GPS系统、DVR监控系统、车载娱乐系统等，我们的客流量统计系统考虑了和这几个系统的数据传输对接。接口设计了RS232、TCPIP、GPIO、USB模式。

可实现如下功能：

1. 上下车人数实时传输给GPS，通过GPRS实时传输回后台管理平台。

2. 通过I/O口和车载DVR连接，可以保存有人上下车的录像时间点，生成记录日志，方便事后检索录像片断。

3. 事先设置准载人数，如有超员超载，可实时报警。

4. 实时了解每辆公交在沿途各站的实时上下车人数、车内乘客滞留人数等信息。

5. 可计算出人公里的收入和成本。

三．结构组成

公交车客流统计系统由客流处理器、客流传感器、门控开关组成

客流传感器安装在车门顶部，前后车门分别安装门控开关用于启动或停止对应设备的统计工作。

整体系统结构图：

三．原理描述

双目人数技术器是采用双目立体视觉的视差图像的检测、跟踪和分析算法，针对从人体正上方俯视拍摄得到的人体姿态图像，进行视差计算，再进行的判别、跟踪、判断，该算法能够有效的排除手臂、腿脚、背包、行李、推车、衣服、帽子等物体的干扰以识别多人时的各种姿态，包括背着、抱着、并肩、前后等深度信息从而叠加计算通过的人数。

整个车体可接两台双目摄像机，可同时对车的前门和后门进行独立计数，通过双目摄像机捕捉到视频图像，分析经过图像中的所有物体的高度、形状、方向，从而精确的判断这个物体是否是人，和人的进出方向，精确的累加进出的人数，并叠加日期和时间，生成一条进出记录；进出人数的数据可以通过RS485、RS232、TCP/IP、USB盘等方式进行传输；

可以通过I/O口方便的和其它设备或开关门的设备相连接。如连接DVR等，还可以标记有人经过时的视频段，便于事后回放检索，可完全弥补计数仪的各种误计、漏计的情况；通过门信开关连接门的开关，则可设置当门关闭时，计数仪停止计数。

如下图：

车靠站，人群上车

距离单位：mm

双目系统对人进行计算：

盲区：由于镜头的景深关系，该区域为镜头不可成像区，该区域为300mm，根据人的身高平均值1780mm计算该区域对漏检比例不存在较大影响。

检测区域：根据镜头的可视景深，工作距离在800mm之间，根据大人和收取票价小孩的平均身高比例，该检测区域能符合人数计算标准。如下图：

非检测区域：该区域为镜头观察不到的区域，该区域一般为行李所在区域，为不计算区

系统以该虚拟门线来区分人的进出动作

左目图像右目图像处理视差图分析

四. 精度计算分析

计数器的计数精度指人数统计系统会漏数或多数通过行人的比例。漏数是指行人通过系统将不是行人的物体，当成行人计数。因此计数精度性能通常用单位时间错误率或者单位人数错误率来衡量。计算公式分别为：

=记录人数－单位时间实际通过人数单位时间实际通过人数

单位时间错误率

=记录人数－标准实际通过人数(如1000人)标准实际通过人数(如1000人)

单位人数错误率

从统计学上，一个人数统计系统可以由两个参数来描述，即系统性误差率和标准偏差。其中第一个参数衡量长期平均下来，系统统计结果和实际值之间的误差。比如通过一个月的统计，发现实际总人数为100,000，而系统记录结果综合为110000 人，那么系统性误差就是＋10％。这样的系统由于自身的问题，总是多数人数。系统性误差虽然可以通过对统计结果乘以一个系数来降低，但是由于系统性误差往往由于人群密度不同而不同，因此，最好是在图象分析算法设计里就做到准确计算，从源头上减少误差。除了系统误差，标准偏差是指统计结果在某一个时段内误差上下波动的幅度。比如以单位时间错误率来计算，一个系统在第一个小时是－3％，第二个小时是＋5％，第三个小时是－5％，第四个小时是＋3％。平均标准偏差就是在4％左右。由于误差有正有负，累计的时间越长，标准偏差就越低。从理论上计算，时间延长到4倍，标准偏差率就减少到原来的二分之一。时间延长9倍，标准偏差率就减少到原来的三分之一，如此推算下去。人数统计在设计过程中，应该把系统性误差调到接近0％。标准偏差给出是在多长时间和怎样的人群密度下统计的。因为，一般人群系统在人群密集和人群稀疏的情况下，性能会有所不同。同样是标准偏差为5％的系统，如果一个是在每十五分钟时段上统计出来的，另一个是在每小时时段上统计出来的。那么每十五分钟时段统计的系统性能为好。从理论上结合前期实验结果该方案系统在每小时时段上统计，误差率会降到2.5％。以单位人数为统计依据的方法有同样的问题，统计的人数越多，标准偏差越小。也是一个反平方关系。

综上所属，在比较人数统计系统准确度时，分以下两步：

1、对系统进行长期统计，比如一天到一周，和实际人数相比，得到系统的系统误差率。

2、对系统在统一标准时段（比如一小时）或者标准人数（比如1000 人），进行测试，计算出平均标准偏差。在计算平均标准偏差时要先减去系统误差率。

五．硬件描述

1.客流传感器

客流传感器内置有红外LED灯照明，能适应任何光线环境，即使全黑的情况也能正常工作。

客流传感器带有仪协同工作的应用模式，如果门宽超过120cm，可连接2台或更多客流传感器共同完成人数清点，对同一个人不会重复计数。根据不同车型，车门的不同，每60cm需要增加一台客流传感器。

2.客流处理器

以下提供两种处理方式其区别如下：

DSP方式成本相对便宜，不可升级；工控机方式相对稳定，升级性高。

DSP方式：