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现实生活中,许多场合,比如公共交通、博物馆、展览馆、体育场、娱乐场、大型会议室、商场和旅游景点等,人数的多少始终是我们需要关注的问题。人数统计系统常用于自动统计开放或封闭环境中的人数,它不仅能够自动、实时、准确地获取人群流量信息,还能够为资源管理、决策支持、科学调度、服务分配以及安全保障等方面提供重要参考指标,因此具有非常重要的研究价值。
针对复杂环境下出入口的人数统计需求,避免因光照变化、遮挡、运动模糊以及复杂背景等对统计精度造成的影响,本文基于柔性力敏传感器设计并实现了一种新型的人数统计系统。该系统实时获取出入口处的行人在传感器区域留下的压力足印,基于行人的压力足印信息和本文的人数统计方法实现人数统计。本文完成的主要工作有:
(1)总结和分析人数统计系统的研究背景、研究意义和国内外发展概况,讨论现有人数统计系统的数据采集方式及其优缺点。
(2)人数统计系统的总体结构设计与实现。在功能需求与性能要求分析基础上,确定系统的总体结构和设计指标,建立了各功能模块及其工作流程,设计和搭建了系统的硬件平台,并对系统中的柔性力敏传感器、数据采集电路和数据传输接口等部分进行了详细介绍。
(3)人数统计方法研究,主要包括压力足印滤波预处理、足印分割、特征提取、特征匹配和足迹跟踪等人数统计关键技术的研究。其中,压力足印滤波预处理在MTM算法和IMF算法的基础之上,引入了时间窗概念;足印分割利用最小包络框(MBR)的形状描述子将不同区域块进行划分聚类;特征匹配和足迹跟踪在人的行走特点及其足印特征参数的基础上,设计了一种新的快速匹配与跟踪算法。
(4)人数统计系统的软件实现。首先确定系统软件部分的抽象结构与功能结构,然后设计并实现系统软件中的各功能模块,主要包括图形交互接口、数据接收、数据预处理、数据分析、数据显示、数据存储以及数据管理等。
(5)系统的功能与性能的测试验证。结果表明,系统不仅工作稳定、具有较快的响应速度和较好的鲁棒性,而且在正常测试场景下,1500人具有高达98%的统计准确率。