СЧЕТЧИК ПОДСЧЕТА ПАССАЖИРОВ НА БАЗЕ СТЕРЕОЗРЕНИЯ
STEREOVISION-BASED PASSENGER COUNTER

Область техники
Предлагаемое изобретение относится к транспортному оборудованию, осуществляющему слежение за входящим в транспортное средство и выходящим из него пассажиропотоком, обеспечивая учет каждого человека, а также видеоконтроль событий, происходящих в периоды остановок транспортного средства с целью посадки/высадки пассажиров.
Уровень техники
Из уровня техники известна технология подсчета людского потока (см. RU2700250, кл. G07C9/00, публ. 13.09.2019г. [1]).
Известное решение [1] относится к технологии по обработке информации и предназначено для обеспечения учета и анализа количества движущихся объектов, при этом оно может быть использовано в составе систем мониторинга транспорта для определения количества пассажиров.
Сущность решения заключается в том, что на месте входа/выхода транспортного средства в области прохода людского потока устанавливают стереокамеру, включающую несколько камер, которые связаны с компонентом по обработке информации, управление которым осуществляется посредством программного обеспечения, соответственно захват движущегося объекта в поле зрения каждой камеры и передача изображения с камер производится на упомянутый компонент обработки информации.
Особенностью известного решения является то, что средством обработки информации сканируют все точки в определенном диапазоне высот, а также все изображения в заданном диапазоне высот, кроме того определяются контуры движущихся объектов, имеющих округлую форму и уже после чего, посредством программного обеспечения принимается решение о соответствии или несоответствии исследуемых объектов признакам реальных пассажиров.
При воплощении данной технологии весьма вероятно возникновение ошибок регистрации, поскольку схожие параметры (внешнее очертание, высота, скорость перемещения и др.) могут быть у неживых объектов, в том числе крупный багаж (чемоданы, туристические рюкзаки) или другой крупногабаритный груз (лыжи, сноуборд и т.п.), кроме того, пассажиры детского возраста, льготной категории, а также лица с ограниченными возможностями могут быть приравнены системой к пассажирам, проезд которых в соответствии с правилами перевозчика потребует оплаты.
Дополнительным недостатком известной технологии [1] следует считать низкую скорость обработки данных и в следствии этого низкую производительность, поскольку операции выявления и подсчета объектов пассажиропотока производятся последовательно и проходят несколько стадий сверки, что требует дополнительного времени для анализа данных предполагаемого пассажиропотока и собственно не способно выдавать результат подсчета в режиме реального времени.
Наиболее близким с точки зрения технической сущности к предлагаемому изобретению следует считать устройство подсчета пассажиропотока, известное из RU196791, кл. G06M3/08, публ. 16.03.2020г [2].
Известное устройство относится к контрольным вычислительным средствам, предназначенным для подсчета пассажиропотока, пользующегося наземными маршрутными транспортными средствами.
Известное устройство [2] устанавливается на транспортном средстве и содержит корпус, в котором расположены непосредственно счетчик пассажиропотока, процессорный модуль блок питания, модуль памяти, интерфейсы ввода/вывода и камеру.
В соответствии с замыслом автора разработки [2] процессорный модуль имеет возможность определения траектории перемещения пассажиров на изображениях, определения попадания траекторий перемещения пассажиров в зону видимости, в результате чего обеспечивается подсчет пассажиропотока, дополнительными особенностями устройства являются наличие электропривода камеры и наличие устройства очистки защитного стекла, установленного на корпусе.
Одним из недостатков известного решения [2] следует отметить его размещение с внешней стороны транспортного средства, что делает его слабозащищенным от влияния неблагоприятных для электронного устройства окружающих факторов, таких как, осадки, солнечное излучение, температура воздуха и прочие воздействия, ухудшающие его функциональность и значительно снижающие срок его эффективной службы.
В связи с тем, что устройство расположено не в салоне транспортного средства, а с его внешней стороны и настроено на обзор внешнего прилегающего к дверному проему участку местности, то возможно попадание в область подсчета пассажиропотока пассажиров, которые вероятно имели намерение войти внутрь т.е. имели траекторию перемещения близкую к траектории захода в транспортное средство, однако, по определенным причинам не осуществили это (перепутали маршрут, отказались от поездки, не смогли войти и др.), в результате чего операции подсчета будут искажены, что будет отрицательно сказываться при формировании оператором перевозок последующих логистических маршрутов.
Раскрытие изобретения
Технической проблемой предлагаемого изобретения является создание, обладающей высокими технико-эксплуатационными показателями транспортной системы слежения гибридной компоновки, позволяющей производить подсчет пассажиропотока и вместе с тем производить видеомониторинг пропускной области транспортного средства с целью поддержания правопорядка и безопасности.
Техническим результатом предлагаемого изобретения, который объективно проявляется в ходе его использования  на маршрутных транспортных средствах является расширение функциональных возможностей системы, заключающееся в оперативной и единовременной обработки и передачи информации, касающейся количества вошедших и вышедших пассажиров, а также видеоинформации, охватывающей пропускную область транспортного средства, что комплексно способствует оптимизации и улучшению координации управляющих дорожных служб, формирующих логистические маршруты с обеспечением стабильного уровня безопасности для пассажиров и соблюдению установленного правопорядка при пользовании услугами маршрутных дорожных перевозчиков.
Указанный технический результат и заданная техническая проблема достигаются в результате того, что  дорожный регистрационный комплекс для маршрутных транспортных средств, производящий количественный подсчет перевозимого пассажиропотока и видеомониторинг событий, происходящих в области дверного проема на этапе посадки и/или высадки содержит, подключенную к контроллеру питания управляющую печатную плату, с расположенными на ней средством оптического подсчета и мониторинга пассажиропотока и контроллером доступа, выполненным в виде модуля ввода/вывода инкапсулирующего механизмы обмена данными между интерфейсными модулями и модулями обработки и хранения данными, предоставляя интерфейсным модулям единый интерфейс взаимодействия, указанное средство оптического подсчета и мониторинга пассажиропотока размещено на отдельном выделенном рабочем участке и состоит из сгруппированного взаимосвязанного набора компонентов, включающих видеодекодер со встроенной стереоскопической видеокамерой, а также модуль подсчета пассажиров, активизирующийся в случае открытия дверного проема транспортного средства и блок видеорегистратора, которые направляют полученную и обработанную информацию в энергонезависимое хранилище данных, при этом видеодекодер выполнен с возможностью получения сигналов от упомянутой стереоскопической камеры и выполняя слежение за экспозицией, корректируя работу источника сигнала и управляя имеющимся источником освещения направляет данные в указанные модуль подсчета пассажиров и блок видеорегистратора, первый из которых реализует алгоритм подсчета пассажиропотока, основанный на построении карты расстояний по полученным стереокадрам, обнаружении подвижных объектов и контроля их перемещения и на отслеживании границ перемещения обнаруженных объектов и фиксировании их входа и выхода, а второй обеспечивает запись видеоданных с целью контроля корректности подсчета пассажиропотока и происходящих событий в области наблюдений, причем обработанные результаты анализа в виде числовых данных и видеоданных поступают в энергонезависимое хранилище данных, обеспечивающее их временное хранение.
В соответствии с изложенным выше авторским замыслом предлагается к рассмотрению изобретение, представляющее из себя своего рода гибридную высокотехнологичную систему, предназначенную для подсчета пассажиров, вошедших в транспортное средство и вышедших из него в периоды остановок, а также для видеорегистрации событий, происходящих в области дверного проема указанного транспортного средства.
Функциональность предлагаемого комплекса подразумевает возможности точного выявления и подсчета количества пассажиров вошедших и вышедших из транспортного средства, видеозаписи всех происходящих событий в области входного/выходного проема во время остановки транспортного средства для посадки и высадки пассажиров, передачи всех полученных и обработанных данных на внешнее контролирующее устройство по запросу или в автоматическом режиме через заданный интервал времени о количестве вошедших и вышедших пассажиров, а также трансляции видео происходящего в зоне посадки/высадки транспортного средства для визуального контроля с целью обеспечения безопасности происходящего и соблюдения правопорядка гражданами.
Основополагающими технологическими особенностями, которые определяют и формируют предлагаемый объект являются наличие управляющей печатной платы, с расположенными на ней средством оптического подсчета, а также мониторинга пассажиропотока и контроллером доступа, при этом указанное средство оптического подсчета и мониторинга пассажиропотока размещается на отдельном выделенном участке и состоит из объединенного и взаимосвязанного набора компонентов среди которых видеодекодер, модуль подсчета пассажиров, блок видеорегистратора и энергонезависимое хранилище данных, а указанный контроллер доступа выполнен модульного типа, инкапсулирующего механизмы обмена данными между интерфейсными модулями и модулями обработки и хранения данных, предоставляя интерфейсным модулям единый интерфейс взаимодействия.
Согласно конструкции видеодекодер имеет возможность получения и обработки сигналов, исходящих от камеры слежения и подсчета, кроме того, видеодекодер имеет возможность слежения за событиями в области входа/выхода транспортного средства, корректирует работу источника сигнала (камерой) и управляет работой источника освещения, и собственно направляет данные в модуль подсчета пассажиропотока, а также в блок видеорегистратора.
Работа модуля подсчета пассажиропотока, в соответствии с изобретением, основана на построении карты расстояний по полученным стереокадрам, обнаружении подвижных объектов и контроля их перемещения, а кроме того, на отслеживании границ перемещения обнаруженных физических объектов, и следовательно, фиксировании входа и выхода таковых, при этом работа видеорегистратора построена на обеспечении записи событий в области наблюдений, т.е. в области пропускного проема транспортного средства.
Применяемая стереоскопическая камера видеодекодера является источником видеоданных о происходящих событиях в области посадки/высадки пассажиров маршрутного транспортного средства. В соответствии с замыслом видеоданные поступают на видеодекодер, который в свою очередь устраняет искажения оптической системы и следит за окружением, изменяя параметры работы видеокамеры и управляя подсветкой (дополнительный источник освещения). После чего обработанные видеодекодером стерео и видео данные поступают на модуль подсчета пассажиров и видеорегистратор.
Модуль подсчета пассажиров по существу предлагаемого решения является блоком, реализующим алгоритмы подсчета пассажиров. Результаты подсчета сохраняются в энергонезависимом хранилище данных, при этом алгоритм подсчета пассажиропотока состоит из следующих основных операций:
- построение карты расстояний путем измерения расстояния до объектов по стереокадрам;
- обнаруживает подвижные объекты и отслеживает их перемещение;
- отслеживает границы перемещения обнаруженных объектов и фиксирует вход или выход каждого пассажира.
Соответственно указанный видеорегистратор является блоком, обеспечивающим запись видеоданных в энергонезависимое хранилище данных с целью контроля корректности подсчета пассажиров и происходящих событий в области наблюдений. Т.е. обработанные результаты анализа в виде числовых данных, а также стерео и видеоданных поступают в энергонезависимое хранилище данных, обеспечивающее их временное хранение.
Для обмена данными с внешними системами дорожный регистрационный комплекс, как уже было упомянуто, имеет контроллер доступа, выполненный в виде модуля ввода/вывода и соответственно модули, которые обеспечивают обмен данными по конкретным интерфейсам, таких как: модуль интерфейса Ethernet, модуль интерфейса RS-485 и модуль интерфейса CAN. Следует отметить, что контроллер доступа также обеспечивает защиту данных от несанкционированного изменения.
Предложенная архитектура позволяет подключать и другие неупомянутые интерфейсы, не нарушая общий принцип функционирования, например, по протоколам WiFi или Bluetooth. Перечисленные модули интерфейсов обеспечивают подключение к внешним системам и реализуют протоколы обмена с ними, в частности, интерфейс Ethernet и протокол обмена HTTP.
Контроллер питания, подключенный к управляющей печатной плате, обеспечивает включение/выключение дорожного регистрационного комплекса, его переключение в энергосберегающий режим, а также выход из него.
Таким образом, предлагаемое выше конструктивное выполнение заявляемого дорожного регистрационного комплекса для маршрутных транспортных средств с учетом его характеристик и технических особенностей, образует совокупность признаков, достаточных для достижения заданного технического результата, заключающегося в расширении функциональных возможностей системы, заключающихся в оперативной и единовременной обработки и передачи информации, касающейся количества вошедших и вышедших пассажиров, а также видеоинформации, охватывающей пропускную область транспортного средства, что комплексно способствует оптимизации и улучшению координации управляющих дорожных служб, формирующих логистические маршруты с обеспечением стабильного уровня безопасности для пассажиров и соблюдению установленного правопорядка при пользовании услугами маршрутных дорожных перевозчиков, а также для решения существующей технической проблемы по созданию обладающей высокими технико-эксплуатационными показателями транспортной системы слежения, позволяющей производить подсчет пассажиропотока и вместе с тем производить видеомониторинг пропускной области транспортного средства с целью поддержания правопорядка и безопасности.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого дорожного регистрационного комплекса для маршрутных транспортных средств.
Осуществление изобретения
Предлагаемое изобретение поясняется конкретным примером выполнения и реализации, которые, однако, не являются единственно возможными, но наглядным образом демонстрируют достижение указанной совокупностью существенных признаков заданного технического результата, а также решение существующей технической проблемы.
На фиг. 1 представлены следующие компоненты предлагаемого дорожного регистрационного комплекса:
1 – видеокамера стереоскопическая;
2 – источник освещения (подсветка);
3 – видеодекодер;
4 – модуль подсчета пассажиров;
5 – блок видеорегистратора (видеорегистратор);
6 – энергонезависимое хранилище;
7 – контроллер питания;
8 – контроллер доступа (модуль ввода/вывода);
9 – модуль интерфейса Ethernet;
10 – модуль интерфейса RS-485;
11 – модуль интерфейса CAN;
12 – управляющая печатная плата;
13 – средство оптического подсчета и мониторинга пассажиропотока;
14 – выделенный рабочий участок.
Итак, предлагаемый дорожный регистрационный комплекс для маршрутных транспортных средств производит количественный подсчет перевозимого пассажиропотока и видеомониторинг событий, происходящих в области дверного проема на этапе посадки и/или высадки пассажиров.
Дорожный регистрационный комплекс содержит подключенную к контроллеру питания управляющую печатную плату 12, с расположенными на ней средством оптического подсчета и мониторинга пассажиропотока 13, а также контроллером доступа 8.
Средство оптического подсчета и мониторинга пассажиропотока 13 размещено на отдельном выделенном рабочем участке 14 и состоит из сгруппированного взаимосвязанного набора компонентов, включающих видеодекодер 3 со встроенной стереоскопической видеокамерой 1, а также модуль подсчета пассажиров 4, активизирующийся в случае открытия дверного проема (на фиг. 1 см. “положение двери”) транспортного средства и блок видеорегистратора 5 (видеорегистратор), которые направляют полученную и обработанную информацию в энергонезависимое хранилище данных 6.
Следует отметить, что видеодекодер 3 выполнен с возможностью получения сигналов от упомянутой стереоскопической камеры 1 и выполняя слежение за экспозицией, корректируя работу источника сигнала (стереоскопическая видеокамера 1) и управляя имеющимся источником освещения 2 (подсветка) направляет данные в указанные модуль подсчета пассажиров 4 и блок видеорегистратора 5.
Модуль подсчета пассажиров 4 реализует алгоритм подсчета пассажиропотока, основанный на построении карты расстояний по полученным стереокадрам, обнаружении подвижных объектов и контроля их перемещения, а также на отслеживании границ перемещения обнаруженных объектов и фиксировании их входа и выхода.
Блок видеорегистратора 5 обеспечивает запись видеоданных с целью контроля корректности подсчета пассажиропотока и происходящих событий в области наблюдений.
Обработанные результаты анализа в виде числовых данных, а также стерео и видеоданных поступают в энергонезависимое хранилище данных 6, обеспечивающее их временное хранение.
Следует отметить, что указанный выше контроллер доступа 8 (модуль ввода/вывода), взаимодействующий со средством оптического подсчета и мониторинга пассажиропотока 13, выполнен в виде модуля ввода/вывода, инкапсулирующего механизмы обмена данными между интерфейсными модулями (модуль Ethernet 9, модуль RS-485 10, модуль CAN 11) и модулями обработки и хранения данных (поз. 13), предоставляя перечисленным интерфейсным модулям единый интерфейс взаимодействия.
Предлагаемый дорожный регистрационный комплекс для маршрутных транспортных средств размещается внутри, так, чтобы был осуществлен охват практически всей входной/выходной области транспортного средства.
Непосредственный подсчет и регистрация пассажиропотока и соответственно событий, происходящих в области пропускного прохода транспортного средства, обеспечивается за счет работы средства оптического подсчета и мониторинга пассажиропотока 13, который размещен на управляющей плате 12 на выделенном рабочем участке 14.
Согласно изобретению, технология подсчета пассажиров основана на работе стереоскопической видеокамеры 1, и на измерении модулем подсчета пассажиров 4 расстояния до подвижных объектов и построения карты расстояний, при этом определяется на карте участки нахождения пассажиров, отслеживается перемещение пассажиров, а также производится фиксирование входа и выхода пассажиров.  А именно, для каждого пикселя на изображении со стереоскопической видеокамеры 1 ищется соответствующий пиксель на другом изображении методом сопоставления блоков. Зная смещение между этими пикселями, можно найти расстояние до объекта (пикселя) от плоскости камеры по формуле:
Z=f*T/(xl-xr), где
f-фокусное расстояние камер;
T – расстояние между камерами;
xl – координата пикселя на левом кадре стереопары;
xr – координата пикселя на правом кадре стереопары;
Подставляя смещение d=xl-xr:
Z=f*T/d
Отслеживание подвижных объектов производится путем сопоставления полученных объектов на текущем кадре с предыдущими (треккинг объектов), т.е. в начале составляется матрица, элементами которой является площадь пересечения каждой пары (паросочетаний) найденного и предыдущего объекта, а затем ищется оптимальное значение “паросочетаний” таким образом, чтобы:
- каждый новый объект сопоставлялся только с одним предыдущим объектом
- сумма всех “паросочетаний” была бы максимальной.
С целью контроля корректности подсчета пассажиров, а также безопасности происходящего регистрационный дорожный комплекс также ведет видеозапись происходящих событий в области наблюдений и сохраняет информацию в энергонезависимой памяти, т.е. в энергонезависимом хранилище 6. Обеспечивается это также посредством стереоскопической видеокамеры 1, которая обеспечивает непрерывную видеосъемку в моменты открытия дверей и передает информацию во внешние системы посредством модуля ввода/вывода 8.
Для обмена данными дорожный регистрационный комплекс имеет различные интерфейсы, в частности к контроллеру доступа 8 подключены модуль интерфейса Ethernet 9, модуль интерфейса RS-485 10 и модуль интерфейса CAN 11.
Архитектура дорожного регистрационного комплекса имеет перспективную конструкцию и позволяет подключать и другие интерфейсы, не нарушая общий принцип функционирования, в качестве таких интерфейсов могут применяться также WiFi, Bluetooth.
Как следует из описания и согласно функциональной схеме, видеодекодер 3 является блоком, который обеспечивает получение данных от стереоскопической видеокамеры 1 с последующей подготовкой к дальнейшей обработке данных, непосредственно модуль подсчета пассажиров 4 является блоком, реализующим алгоритмы подсчета пассажиров на основе данных, поступающих от стереоскопической камеры 1.
Энергонезависимое хранилище 6 данных, согласно описанию и функциональной схеме обеспечивает хранение результатов подсчета, а также данных видеонаблюдения, при этом видеорегистратор 5 обеспечивает запись видеоданных, поступающих от стереоскопической видеокамеры 1.
Используемый контроллер питания 7 обеспечивает включение/выключение дорожного регистрационного комплекса, а также перевод его в спящий режим и вывод из этого режима.
Упомянутый контроллер доступа 8, выполненный в виде модуля ввода/вывода обеспечивает защиту данных от несанкционированного изменения, а подключенные к нему интерфейсы связи (модуль интерфейса Ethernet 9, модуль интерфейса RS-485 10 и модуль интерфейса CAN 11) обеспечивают подключение к внешним устройствам и реализуют и поддерживают протоколы обмена с ними.
Предлагаемое изобретение может быть успешно реализовано в транспортной промышленности для контроля и подсчета пассажиропотока с целью улучшения безопасности и повышения качества предоставляемых услуг маршрутной перевозки.