基于多源信息融合的在室人數測量及記錄的方法及裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于多源信息融合領域，具體涉及一種基于主動紅外探測器和可見光圖像融合的在室人數測量及記錄的實現方法及裝置。
【背景技術】
[0002]在室人員一方面向室內散發顯熱和潛熱，形成室內冷負荷和濕負荷，是形成建筑能耗的重要部分，另一方面，在室人員自身向室內散發污染物(如水蒸氣、二氧化碳、氣味、病菌等)，對室內空氣品質有重要影響。房間內人員的數量及其變化對建筑能耗及室內熱環境有重要影響，是建筑節能、計算機輔助建筑能耗模擬和室內環境調控等領域的基礎數據。
[0003]隨著人口的增長，城市公共室內資源與人口的矛盾越來越突出，特別是圖書館、高校教室、博物館等地，如何有效的測量并實時反映室內人數對于如何分配和利用室內資源十分重要。所以，人數測量與記錄能為公共資源的配置提供重要參考。
[0004]房間內人員數量及其變化測量一般需要持續較長的時間，所測量得到的數據才有參考意義，在建筑節能中，所持續測量時間一般不少于一個月，比如最熱月或者最冷月，最長可達一年或幾年，測量時間越長，所得數據的參考意義也越大。
[0005]目前文獻提供了一些在室人數測量及記錄方法，比如人數測量裝置發明專利CN103477355A、一種基于頭肩模型的人體識別方法發明專利CN103955673A等，但是這些方法用于長時間的實時室內人數測量，則存在計算量大、處理過程復雜、識別速度慢、計算可靠性差等不足，難以滿足長期實時的室內人數測量需求。
【發明內容】
[0006]本發明要解決現有技術的上述缺點，提供一種成本低廉、結構簡單、計算量小、人數測量準確、功耗低、實時性強、應用范圍廣泛的基于多源信息融合的在室人數測量及記錄的方法及裝置。
[0007]為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為:
[0008]一種基于多源信息融合的在室人數測量及記錄的方法，其實施步驟如下:
[0009]I)設置初始室內人數X，具體過程為:在測量開始，根據房間實際的準確人數，設置房間初始人數X。
[0010]2)隨著時間的逐步推進，當任一主動紅外探測器被觸發時，記錄觸發時間Tl ;
[0011]3)提取攝像頭中Tl-1時刻的圖像幀，并利用基于圖像模版匹配的人員檢測方法，判斷該圖像幀中是否有人；
[0012]4)基于主動紅外探測器和圖像人員檢測結果進行多源信息融合，確定進出房間的人數，記錄相應的時刻；
[0013]5)依據步驟I)中的初始室內人數X和步驟4)中得到的進出房間人數，得到在室人數及對應時刻，并記錄到上位機中；
[0014]所述步驟2)中的任一主動紅外探測器被觸發具體是指當有人經過主動紅外探測器，該主動紅外探測器的紅外光束被完全遮斷；
[0015]所述步驟3)中提取攝像頭中Tl-1時刻的圖像幀，并利用基于圖像模版匹配的人員檢測方法，判斷該圖像幀中是否有人，具體包括如下步驟:
[0016](31)在無人情況下，采集大門口的100X100像素區域圖像，作為背景圖像，不同光照條件下多次采集形成背景庫；
[0017](32)在有人情況下，采集大門口的100X 100像素區域人體頭肩邊緣圖像，作為模版，多次采集形成模版庫；
[0018](33)提取攝像頭視頻中Tl-1時刻的圖像幀；
[0019](34)將獲取的圖像幀轉換為灰度圖像，并提取大門口的100X 100像素區域作為感興趣區域ROI ；
[0020](35)把感興趣區域ROI圖像與預存的背景區域圖像進行差分計算，得到差分結果圖像；
[0021](36)應用梯度邊緣檢測算子對差分結果圖像進行邊緣檢測，得到邊緣檢測結果圖像；
[0022](37)把邊緣檢測結果圖像與預存的人體頭肩邊緣模版圖像進行匹配，當匹配度大于0.8時，則表明Tl-1時刻的圖像幀中有人；當匹配度小于0.8時，則表明Tl-1時刻的圖像幀中無人；
[0023]所述步驟4)中基于主動紅外探測器和圖像人員檢測結果進行多源信息融合，確定進出房間的人數，記錄相應的時刻，具體包括如下步驟:
[0024](41)從步驟I)中得到初始室內人數X及時刻TO ；
[0025](42)隨著時間的逐步推進，當安裝于大門處靠近室內側的門內主動紅外探測器被觸發時，記錄觸發時間Tl ;并且安裝于大門處靠近室外一側的門外主動紅外探測器被觸發時，記錄觸發時間T2(T2>T1);并且根據步驟3)，提取室內攝像頭Tl-1時刻的圖像幀，利用基于圖像模版匹配的人員檢測方法判斷圖像幀中是否有人，如果有人，則表示有一人出門，則測量得到時刻Tl的在室人數為X-1 ；
[0026](43)隨著時間的逐步推進，當安裝于大門處靠近室外一側的門外主動紅外探測器被觸發時，記錄觸發時間Tl ;并且安裝于大門處靠近室內一側的門內主動紅外探測器被觸發時，記錄觸發時間Τ2(Τ2 > Tl);并且根據步驟3)，提取室外攝像頭Tl-1秒時刻的圖像幀，利用基于圖像模版匹配的人員檢測方法判斷圖像幀中是否有人，如果有人，表示有一人進門，則測量得到時刻Tl的在室人數為X+1 ;
[0027](44)除步驟(42)和步驟(43)以外的觸發均為無效觸發，測量得到時刻Tl的在室人數仍然為X ；
[0028]所述步驟5)中的得到在室人數及對應時刻，并記錄到上位機中具體是指把權利步驟4)融合得到的各個時刻的在室人數，記錄并保存到上位機數據庫文件中；
[0029]此外，本發明還提供了一種基于多源信息融合的在室人數測量及記錄的裝置，包括門內主動紅外探測器、門外主動紅外探測器、門內可見光攝像頭及圖像采集裝置、門外可見光攝像頭及圖像采集裝置、圖像處理單元、無線通信傳輸單元、上位機；所述的門內主動紅外探測器通過無線通信傳輸單元與上位機相連，通過上位機記錄門內主動紅外探測器的觸發時刻；所述的門外主動紅外探測器通過無線通信傳輸單元與上位機相連，通過上位機記錄門外主動紅外探測器的觸發時刻；所述的門內可見光攝像頭及圖像采集裝置通過無線通信傳輸單元與圖像處理單元相連，通過圖像處理單元判斷當前圖像幀中是否有人，并將判斷結果和時刻記錄到上位機；所述的門外可見光攝像頭及圖像采集裝置通過無線通信傳輸單元與過圖像處理相連，通過圖像處理單元判斷當前圖像幀中是否有人，并將判斷結果和時刻記錄到上位機；所述的上位機PC依據門內主動紅外探測器的觸發時刻、門外主動紅外探測器的觸發時刻、圖像處理單元的判斷結果和時刻記錄，進行多源信息融合，確定當前時刻在室人數，并記錄到數據庫文件中。
[0030]所述的門內主動紅外探測器安裝在大門處靠近室內一側，所述的門外主動紅外探測器安裝在大門處靠近室外一側，所述的門內可見光攝像頭及圖像采集裝置安裝在大門處靠近室內一側的天花板，攝像頭垂直向下采集視頻，所述的門外可見光攝像頭及圖像采集裝置安裝在大門處靠近室外一側的天花板，攝像頭垂直向下采集視頻，所述的圖像處理單元、無線通信傳輸單元、上位機安裝到室內。本發明具有下述優點:
[0031]1、本發明能夠以兩個主動紅外探測器和兩個可見光攝像頭作為進出房間人員探測的傳感器，由兩個主動紅外探測器觸發時刻的先后順序，結合對觸發時刻前I秒的可見光攝像頭采集圖像幀，利用基于圖像模版匹配的人員檢測方法，判斷該圖像幀中是否有人，通過融合來自這四個傳感器的信息，進行在室人員檢測和記錄。
[0032]2、本發明基于多源信息融合的在室人數測量及記錄的方法及裝置，具有成本低廉、結構簡單、計算量小、人數測量準確、功耗低、實時性強、應用范圍廣泛的優點。
【附圖說明】
:
[0033]圖1本發明的方法流程圖
[0034]圖2基于圖像模版匹配的人員檢測方法示意圖
[0035]圖3基于多源信息融合的在室人員檢測方法示意圖
[0036]圖4本發明的裝置組成及安裝示意圖
【具體實施方式】
[0037]參照附圖1-4:
[0038]如圖1所示，本發明實施例基于多源信息融合的在室人數測量及記錄的方法的實施步驟如下:
[0039]I)依據當前房間實際的準確人數，設置房間初始人數X ;上位機記錄當前時刻T0、當前在室人數X到數據庫中；
[0040]2)隨著時間的逐步推進，當任一主動紅外探測器被觸發時，記錄觸發時間Tl ;
[0041]3)提取攝像頭視頻中Tl-1時刻的圖像幀，并利用基于圖像模版匹配的人員檢測方法，判斷該圖像幀中是否有人；
[0042]4)基于主動紅外探測器和圖像人員檢測結果進行多源信息融合，確定進出房間的人數，記錄相應的時刻；
[0043]5)依據步驟I)中的初始室內人數X和步驟4)中得到的進出房間人數，得到在室人數及對應時刻，并記錄到上位機中；
[0044]步驟2)中的任一主動紅外探測器被觸發具體是指當有人經過主動紅外探測器，該主動紅外探測器的紅外光束被完全遮斷；
[0045]步驟3)中，提取攝像頭視頻中Tl-1時刻的圖像幀具體指:門內主動紅外探測器先被觸發，則提取門內攝像頭的數據幀；門外主動紅外探測器先被觸發，則提取門外攝像頭的數據幀。所提取的圖像幀由圖像處理模塊進行處理，如圖2所示，利用基于圖像模版匹配的人員檢測方法，判斷該圖像幀中是否有人，其示意圖如圖2所示，具體包括如下步驟:
[0046](31)在無人情況下，采集大門口的100X100像素區域圖像，作為背景圖像，不同光照條件下多次采集形成背景庫；
[0047](32)在有人情況下，采集大門口的100X 100像素區域人體頭肩邊緣圖像，作為模版，多次采集形成模版庫；
[0048](33)采集攝像頭視頻中Tl-1時刻的圖像I幀；
[0049](34)將獲取的幀圖像轉換為灰度圖像，并提取大門口的100X 100像素區域作為感