專利名稱：對象計數器及對對象進行計數的方法
技術領域：
本發明涉及一種對象計數器及對通過預定邊界的對象進行計數的方法。更具體地，本發明涉及通過分析利用相機捕獲的圖像而對這種對象進行計數。
背景技術：
基于傳感器和分析器的對象計數器廣泛使用在不同的應用中，其中分析器協作確定通過邊界的對象的數目。對象計數器是一種用于對對象(例如進出百貨公司、火車站或任何其他關注區域的人，進出一個區域的家畜，傳送帶上傳遞的產品，或傳送滑槽上傳遞的產品等)進行計數的設備。所述對象計數器可以例如用于安全目的，也可以用于生成進出一個區域的對象的統計數據。概括而言，對象計數器包括傳感部分和分析部分。傳感部分通?；谔綔y與對象相關的一些特征的傳感器，例如用于探測光譜的可見部分以探測對象的可見特征的圖像傳感器，基于焦平面陣列，例如用于探測光譜的紅外部分以記錄對象的散熱模式的微輻射熱測定儀傳感器，或者基于用來創建到圖像視場中的對象的距離的圖像的飛行時間傳感器系統。在傳感部分是用于以陣列記錄對象特征(例如記錄可以通過圖像分析工具解釋和分析的數據)的傳感器的情況下，分析部分則一般適于進行圖像分析。在大多數對象計數器中，圖像分析基于對象探測算法，例如探測、識別并遍及傳感器覆蓋的區域追蹤各個對象，然后在他們通過預定邊界時進行計數。幾種對象探測算法為本領域技術人員所熟知。當前的對象探測算法的一個問題是很難將靠近在一起、具有類似特征和/或具有大約相同速度的對象探測為分開的對象。明顯具有這些問題的情況是，例如當對那些隨意輸出到傳送帶上的對象進行計數時明顯具有這些問題，因為所述對象可能靠近在一起而布置或者以不同大小的群摞在一起；當對進出商店或雜貨店的人進行計數時明顯具有這些問題，因為人們經常成群的進入，即兩個或更多個人靠近在一起行走而成組進入，以及其他類似的情況。對象群應該理解為靠近在一起而成組的對象組。因為對象群可能會被探測為一個單一對象，因此會產生所述問題。許多對象計數器依靠簡單的對所探測的對象進行計數， 如果對象成群的到達并且每個群作為一個對象而計數，則結果是對象數目的低估。在現有技術的一些解決方案中，分析所探測對象的形狀從而更加精確地估計包括在所探測對象中的對象的數目。然而，所探測對象的這種形狀分析需要大量處理能力，因此，該方法的使用限于具有大量空余處理能力的設備。而在嵌入式系統或小規格設備中可能無法獲得這種處理能力。在W02009/016614中描述了一種用于計數和測量的過程。所述過程包括捕獲不包括任何待計數對象的背景圖像。接著當對象處于相機前時拍攝圖像。區別于所述背景圖像的區域被解釋為對象，并且可以通過將所解釋對象的區域乘以一個因子或者通過利用查找表來計算對象的數目，其中查找表包括將一區域與指示對象數目的值相關聯的值。當對靜止對象進行計數時，這個方法簡單而且有效。然而，當對通過邊界的移動對象進行計數時， 這個方法就不可靠了。

發明內容
本發明的一個目的是提供一種改進的對象計數器。所述目的通過根據權利請求1所述的方法以及根據權利請求10所述的對象計數器來實現。本發明的進一步的實施例出現在從屬權利請求中。具體而言，根據本發明的第一方面，所述目的通過用于對對象進行計數的方法來實現。所述方法包括捕獲表示預定計數視場的移動圖像的圖像、探測所述預定計數視場的所述移動圖像中的移動區域、計算指示所述移動區域的移動速度的移動區域速度值、基于預定計數邊界、所述移動區域速度值以及貢獻時間段dt重復限定貢獻區帶(contribution zone)、重復檢索(retrieve)并記錄表示所述移動區域的包含于所限定的貢獻區帶中的面積大小的子面積值、通過將多個記錄的子面積值相加而生成總面積、并且通過將所述總面積值除以參考對象面積值來估計已通過所述計數邊界的對象的數目，其中所述貢獻時間段對應于兩個連續的檢索子面積值的行為之間的時間段。所述方法的優點在于其使得在具有有限容量(例如處理容量、存儲容量等)的處理環境中對移動對象的計數變得容易。產生這個優點的一個原因是所述方法基于面積流量，即移動區域中的子面積而工作的事實，因此不需要例如對象跟蹤的密集處理操作。在一個實施例中，所述方法在能夠捕獲移動圖像的相機中執行。由此可以降低系統的帶寬需求，因為不需要針對人數計數器功能而通過網絡發送圖像。在另一個實施例中，只要在所述移動圖像中探測到對象就重復限定貢獻區帶。根據又一個實施例，當沒有移動區域出現在相應的貢獻區帶中時，執行所述估計已通過所述計數邊界的對象的數目的行為。通過執行所述估計，當沒有對象出現在其對應的貢獻區帶中時，就不需要與出現在其對應的貢獻區帶中的對象相關的處理。因此，所述系統可以使用少于兩個操作同時執行時的處理能力來工作。根據另一個實施例，所述方法進一步包括將所估計的數目加到表示總數目的變量上的步驟。在一個實施例中，移動區域的探測進一步包括探測同時出現在所述計數視場中的多個移動區域。通過探測多個移動區域，可以提高所述子面積的準確度，因為在記錄不同移動區域的子面積時，可以考慮各個移動區域的相應特征，例如速度。另外，所述速度值的計算可以包括分別計算所探測的移動區域的對應速度值，并且由此可以針對每個移動區域限定單獨的貢獻區帶。由此可以更進一步的提高子面積的準確度。在又一個實施例中，所述限定貢獻區帶的行為在兩個連續的檢索并記錄表示所述移動區域的包含于所限定的貢獻區帶中的面積大小的子面積值的行為之間執行。在另一個實施例中，所述限定貢獻區帶的行為在每個檢索并記錄子面積值的行為之前重復。根據本發明的另一方面，用于對通過特定計數邊界的對象進行計數的對象計數器包括被布置為捕獲預定計數視場的圖像的圖像傳感器、被布置為探測所捕獲的圖像中的移動區域并計算指示所述移動區域的移動速度的速度值的移動區域探測器、被布置為基于預定計數邊界、所述移動區域的移動速度以及貢獻時間段dt重復限定貢獻區帶的貢獻區帶計算器、被布置為檢索并記錄表示所述移動區域的包含于所限定的貢獻區帶中的面積大小的子面積值的面積計算器、被布置為通過將多個記錄的子面積值相加而累加總面積值的面積累加器、被布置為通過將所述總面積值除以參考對象面積值來計算已通過所述計數邊界的對象的數目的對象計數單元。所述對象計數器的優點在于其使得在具有有限容量(例如處理容量、存儲容量等)的處理環境中對移動對象的計數變得容易。產生這個優點的一個原因是所述對象計數器包括貢獻區帶計算器和面積計算器使得對象計數器基于面積流量，即移動區域中的子面積而工作的事實，因此不需要例如身份關鍵對象跟蹤器的密集處理裝置。在一個實施例中，所述對象計數器被布置在相機中。由此可以降低系統的帶寬需求，因為不需要針對人數計數器功能而通過網絡發送圖像。在另一個實施例中，所述移動區域探測器進一步被布置為探測同時出現在所述計數視場中的多個移動區域。從下文所給的具體描述，本發明的進一步的應用范圍將會變得清晰。然而，應當理解，指示本發明優選實施例的詳細描述和具體示例僅僅通過圖示的方式而給出，因為根據該詳細描述，對于本領域技術人員來說，在本發明的精神和范圍內的各種改變和修改將變得明顯。


通過下文中結合附圖具體描述目前的優選實施例，本發明的其他特征和優點將會變得明顯，其中圖1是可以使用本發明的一種可能環境的示意圖，圖2是可以使用本發明的另一種可能環境的示意圖，圖3是本發明的一種設置的示意圖，圖4是本發明的另一種設置的示意圖，圖5是本發明的又一種設置的示意圖，圖6是示出根據本發明一個實施例的相機系統的功能塊的框圖，圖7是根據本發明一個實施例的方法的一般流程圖，圖8是描述本發明的一個實施例的流程圖，圖9是描述本發明的另一個實施例的流程圖，圖10是通過本發明分析的圖像視場的示意性圖像，圖11描述從圖10中的圖像視場檢索的數值和數據，圖12-14通過圖表示出限定貢獻區帶的函數的替代實施例的效果，圖lfe-f是表示根據本發明的實施例所處理的連續圖像的一系列圖像視場，并且圖16示出表示單個貢獻面積和總面積的圖形。
具體實施例方式在詳細描述本發明之前，應當理解本發明并不限于所描述設備的特定構成部分或者所描述方法的步驟，因此這樣的設備和方法可以改變。還應當理解，這里所使用的術語僅僅是為了描述特定的實施例，而不打算限制。必須要注意，除非上下文明確進行相反的規定，否則在說明書和所附權利請求中使用的詞“所述”意在指存在一個或多個所述元件。由此，例如，關于“傳感器”或“所述傳感器”可以包括多個傳感器，等等。此外，詞語“包括”不排除其他的元件或步驟。另外，在附圖中相同的附圖標記在多個附圖中指代相同或相應的部分。本發明涉及對對象進行計數的任務。在多種情況下，對對象進行計數的方法很好的適用于對各式各樣的不同對象進行計數，即通用方法很少是為了特定的對象類型而定制的。這也適用于本發明。根據本發明的方法可以有利地用于基本上對穿過計數邊界的任何類型的移動對象進行計數。計數邊界本質上可以是限定邊界的任何形狀，例如線、具有不同方向且連接成一個連續邊界的多條線、弧形、圓形等。圖1中描述了本發明實施例的一種設置。在該特定設置中，相機10被布置為具有計數圖像視場12，計數圖像視場12用于捕獲待計數的人18、20所通過的過道的圖像。比如，這種設置可以被布置在出口 14和/或入口 14處。然后包括相機10的系統被布置為計算通過計數邊界16的人的數目，計數邊界16可以僅僅是在計數系統中限定的邊界，即不必要是在出口 /入口處看得見的線。過道、出口或入口可以屬于商店、超市、百貨公司、公園、 火車站、圖書館、游樂園等。相機10可以被布置在待計數的人的上方，例如安裝在天花板上或者高掛在墻上，以便于降低計數區域中(即計數圖像視場12中)的人18被另一人20掩蓋或隱藏的風險。圖1的設置還可以用在用于對進入和/或離開停車場的汽車進行計數的系統中。圖2中描述了本發明實施例的另一種設置。在該設置中，相機10被布置為具有覆蓋運送對象M的傳送帶22的部分的計數圖像視場12。計數系統被布置為計算通過計數邊界16的對象的數目。通過這種方法計數的對象可以是任何對象，包括人和動物。這種類型的應用可以被布置為對生產線上的產品、行李傳送系統中的行李、自動扶梯上的人等進行計數?，F在參見圖3-5，一個實施例的計數系統基于用于記錄計數圖像視場12的圖像的相機10和被布置為分析相機10所捕獲的圖像并確定有多少對象已通過計數邊界16的對象計數器26。如上所述，計數邊界16可以被限定為對象計數器沈中的虛擬邊界。參見圖3，對象計數器沈可以是相機外部的設備，并且可以是專用于基于所接收的圖像完成對象計數的任務的設備。然而，這種功能也可以在服務器觀、個人電腦30、工作站32等中實現。用于對象計數器沈的圖像可以通過計算機網絡34從相機10傳送。結果同樣可以通過計算機網絡34而展示。根據另一實施例，參見圖4，對象計數器沈也是相機10外部的設備。對象計數器 26可以是專用設備，但是其也可以在其他設備中實現，如結合圖3所示。在這個實施例中， 對象計數器26從相機10直接接收圖像，并且可以被布置為通過計算機網絡34展示結果。根據又一個實施例，參見圖5，對象計數器沈可以被嵌入在相機10中。在這個實施例中，計數的結果可以通過如上所述的計算機網絡34而展示。然而這些實施例中的任一個可以被布置為通過任意類型的通信展示最終計數。將對象計數器26嵌入相機10的一些好處是計數系統需要較少的空間；因為計數所基于的圖像是內部傳送的而不是依靠網絡連接，所以計數系統可以更加可靠；因為僅僅必須安裝一個設備并且沒有通信路徑必須建立，所以計數系統的安裝變得容易；因為例如相對于每個像素都由至少三個值表示的彩色圖像來說，表示一個單值的數據非常小，所以計數系統需要更小的帶寬，等等。嵌入有對象計數器沈的相機10通過圖6中的概括框圖而示出。這個實施例包括透鏡600、圖像傳感器602以及圖像處理單元604，全部被布置為用于圖像捕獲。另外，相機包括處理單元606、易失性存儲器608、非易失性存儲器610以及網絡接口 612，全部被布置為用于與相機10的一般工作以及圖像捕獲功能相結合。這些部分對于本領域技術人員是熟知的，并且它們的功能不需要區別于這些部分的常規功能。進一步，相機10包括圖像分析器614、參考面積調整裝置616以及對象計數單元618。圖像分析器614、參考面積調整裝置616以及對象計數單元618中的每一個都可以借助于硬件而實現，例如基于邏輯電路，或者可以通過由處理單元606執行并存儲在存儲器608、610中的程序代碼而實現。圖像傳感器602可以是探測與對象相關的一些特征的任意傳感器，例如用于探測光譜的可見部分以探測對象的可見特征的圖像傳感器，可以是焦平面陣列，例如用于探測光譜的紅外部分以記錄對象的散熱模式的微輻射熱測定儀傳感器，或者可以是創建到圖像視場中的對象的距離的圖像的飛行時間傳感器系統。來自圖像傳感器602的輸出是可以表示為兩維圖像并且可以借助于圖像分析工具進行解釋并分析的數據。圖像分析器被布置為分析圖像傳感器602所捕獲的圖像數據，并且可以包括移動區域探測器620。移動區域探測器620被布置為探測圖像傳感器602所捕獲的圖像中的移動區域，并且執行如下所述的與移動區域的探測相關的功能，例如探測并且劃分移動區域， 估計所探測的移動區域的速度等。在本應用中，移動區域理解為其中整個區域以基本相同的方向移動的圖像中的圖像元素(例如像素)的區域，并且該移動區域僅僅暫時停止這種移動。參考面積調整裝置616被布置為調整指示待計數對象的標準大小的標準值An。。后面進一步描述怎樣調整這個值。然而，相機10不一定必須包括這個面積調整裝置616，而是可以包括指示標準面積值An。的預設固定值。An。值可以存儲在易失性存儲器608或非易失性存儲器610中。對象計數單元618被布置為生成與穿過計數圖像視場12的計數邊界16的對象的數目相對應的值。其可以被布置為通過累加移動區域的已通過計數邊界的面積并將該累加面積除以所述標準面積值An。而生成上述值。根據一個實施例，移動區域面積的累加可以通過研究穿過計數邊界的面積流量而實現。為了實現該面積累加功能，對象計數單元618進一步包括貢獻區帶計算器622、面積計算器6 和面積累加器626，貢獻區帶計算器622被布置為確定包括可能表示待計數對象的移動區域的每個離散圖像的貢獻區帶，面積計算器 624被布置為計算與貢獻區帶中存在的面積相對應的瞬時面積流量，面積累加器6 被布置為計算瞬時面積流量的積分面積或者將每個取樣時段的離散面積值相加，并且累加計數中所使用的總面積值。以下將描述與對象計數器的功能相關的其他細節。根據另一實施例，對象計算單元618被布置在通過計算機網絡34連接至相機10 的單獨的設備中。根據又一個實施例，圖形分析器614、參考調整裝置616以及對象計數單元618都可以被布置在通過網絡34接收圖像信息以進行處理的單獨的設備中。因此，對對象進行計數的方法可以借助于邏輯電路或者借助于在處理單元606中運行的程序代碼來實現。根據本發明的一個實施例，參見圖7，計數方法包括以下步驟捕獲表示移動圖像的圖像(步驟700)，根據所捕獲的圖像記錄穿過所限定的計數邊界的移動區域面積流量(步驟70 ，以及計算預定時間段期間記錄的移動區域面積流量的積分(步驟704)。積分計算可以包括將移動區域的面積片相加。由此，獲得與已穿過計數邊界的可能對象相關的總面積，而不需要系統在所述對象在圖像視場中出現期間識別并跟蹤各個對象。然后將最終的總面積除以參考面積(步驟706)，并且將除法的結果用于估計已穿過計數邊界的對象的數目(步驟708)。在步驟708中估計對象的數目之后，啟動新的面積獲取周期。預定時間段可以是適合于特定應用的任何長度。在另一實施例中，預定時間段可以被替代為由相機記錄的特征所確定的時間段，這些特征例如是直到沒有面積流量被記錄而得到的累加面積。這可以通過只要存在穿過邊界的可能對象就對移動區域面積片進行積分然后執行估計而實現。在又一個實施例中，面積被連續累加而不復位，然后基于用戶或另一個系統的請求而展示通過的對象的數目。根據一個特定實施例，盡可能快地執行將最終的總面積除以參考面積(步驟706) 以及估計對象數目(步驟708)，以便避免與參考面積不準確對應于被計數對象的面積相關的累加錯誤。當對大小有所變化的對象(例如人、動物等)進行計數時，這一點特別明顯。 因此，如果記錄的總面積是參考面積的1. 2倍，則很可能是一個對象已通過，并且該特定的對象稍微大于參考對象的面積。然而，如果記錄的總面積是參考面積的4. 8倍，則系統可能估計已通過的對象的數目是五。這個估計可能是正確的，但是如果面積分別為1.2倍參考面積的四個對象已通過，則計數器仍舊指示已通過五人。因此，如果盡可能快地估計對象的數目，則這種累加錯誤可以被避免或至少保持在低水平。即使該過程沒有達到自動輸出指示當前累加的總面積的面積值并估計對象數目的狀態，該過程也可以基于請求而允許輸出該面積，即可以在任何時間請求輸出面積值。在一個特定的實施例中，上述方法被實現為以下結合圖8的過程所述。以下關于圖8的描述也參見圖10-12。起初該過程被布置為從計數圖像視場中捕獲圖像并且探測這些圖像視場中的移動區域的存在(步驟802)。圖10表示相機10所捕獲的計數圖像視場，其中在計數圖像視場12中捕獲兩人 18,20,并且探測移動區域的步驟802導致探測到由虛線指示的一個移動區域102。在這個示例中，盡管事實上在計數圖像視場12中存在兩人18、20，但是移動區域的探測(步驟 802)的結果為探測到一個移動區域102。如上所述，其原因在于移動區域探測算法不能夠區分彼此靠近的對象，因此移動區域102被探測為覆蓋兩人18、20的一個移動區域102。然后生成描述所探測的移動區域102的移動的速度矢量^； 104(步驟804)。當圖 10和11中的移動區域102被探測為一個移動區域時，圖11中僅僅描繪一個速度矢量[104。 所生成的速度矢量 ； 104包括與每個所探測的移動區域102相關的移動方向和移動速度。然后根據對應的移動區域102的速度和兩個連續的生成即將加到累加總面積上的子面積值的步驟之間的時間段，計算每個所探測的移動區域102的貢獻區帶的邊界(步驟 806)。根據圖12中舉例說明的一個實施例，貢獻區帶由計數邊界16(在該特定實施例中是線)、整個計數圖像視場12的寬度和與計數邊界線16平行且被布置在與計數邊界線16的距離為dS處的貢獻線108來限定。距離dS對應于在時間段dt期間移動區域102向計數邊界線16行進的距離，其中時間段dt對應于連續的生成即將加到累加總面積上的子面積值的步驟之間的時間。距離dS可以例如計算為dS = vadt。因此距離dS可以通過將速度Va與較小時間值dt相乘而獲得，較小時間值dt例如是兩個連續的子面積確定之間的時間、兩個連續的圖像捕獲之間的時間，等等。在這個方程中，變量Va是速度矢量[的具有垂直于計數邊界線I6的方向的速度分量，參見圖11。時間變量dt可以是兩個連續的生成即將加到累加總面積上的子面積值的步驟之間的時間或者類似的周期，例如連續的貢獻區帶計算之間的時間、連續的檢查移動區域是否接近計數邊界之間的時間、連續的移動區域探測之間的時間，等等。然而，時間變量dt也可以被設置為多個周期之間的時間或者被設置為與該過程的任何特定特征都不相關的固定值。因此， 距離dS可以通過將速度Va乘以較小時間值dt而獲得。然后，如果發現所探測的任一移動區域102接近計數邊界線16 (步驟808)(在這個特定實施例中，這意味著發現該移動區域102出現在與其自身相關的貢獻區帶中)，則該過程通過生成每個移動區域102的出現在與其自身相關的貢獻區帶中的子面積dA而繼續 (步驟810)。因此，子面積dA可以描述為dA= I貢獻區帶η移動區域I。貢獻區帶和移動區域102的交集可以借助于多邊形剪切或者貢獻區帶與所探測移動區域102之間的像素級上的與操作來確定。然后子面積dA可以被計算為最終的多邊形的面積或最終的像素的總面積。技術人員將認識到用于確定子面積dA的其他方法。因此，每個子面積dA指示移動區域102的出現在對應的貢獻區帶中的面積。子面積dA也可以被視為面積流量值。當確定每個子面積dA時，將每個子面積dA加到總面積At。t上(步驟81 ，以便于累加與通過對象探測邊界16的對象相對應的面積。探測移動區域802、生成速度矢量804、 計算貢獻區帶的邊界16806、檢查移動區域102是否接近于計數邊界808、生成子面積dA 810以及將貢獻面積dA加到總面積At。t上的這些步驟，不斷重復直到計時器ti到期(步驟 814)。在計時器ti到期之后，時間段ti期間通過的對象的數目通過將累加總面積At。t除以表示參考對象面積An。的值來確定(步驟816)。由此，對象的數目可以近似為N。bj = At。t/ An。。對象的這一估計數目可以累加以提供表示較長時間段的值，或者可以被存儲以供感興趣的一方訪問。不管怎樣，當估計出通過計數邊界的對象的數目時，重置表示總面積At。t的變量(步驟818)，例如重置為零，并且該過程返回至探測對象的步驟802，并可以對其他對象進行計數。根據另一個實施例，其在圖9中由利用虛線畫出的附加處理步驟(步驟820和 822)表示，該過程能夠探測來自用戶或交互系統的最終請求(步驟820)。響應于該請求， 該過程繼續，并執行將累加總面積Atot除以表示參考對象面積An。的值的計算(步驟822)。 該過程通過返回至步驟802繼續累加子面積。在這個特定實施例中，ti時間段可以被設置為大值，以便于很少的重置累加總面積At。t。系統甚至可以被設置為不用重置累加總面積 At。t直到相機被重啟或重置。在一個實施例中，區域的探測(步驟80 以及速度矢量^；的生成(步驟804)，通過相機10的現有功能而執行，然后輸入到對象計數過程中。對象計數過程的這一輸入可以是一個或多個移動區域指示符，例如每個移動區域102的位映像，或者與每個移動區域102近似的多邊形、橢圓形、長方形、圓形等任意之一。進一步地，對象計數過程可以接收與每個移動區域102相關聯的速度矢量[或移動場。移動場可以包括圖像的基本上所有可見表面點或像素的速度。在對象計數過程的輸入是移動場的情況下，移動場可以與移動區域102的表示相結合，以便生成速度矢量[。怎樣執行這種結合是本領域技術人員所熟知的。這些處理步驟當然也可以通過處理單元606中的軟件來執行。為了探測移動區域，可以使用多種可能的方法。用于識別移動區域的可能算法的一些示例可以是分割算法，例如Stauffer和Grimson在1999年6月“ 1999 IEEE Computer Society Conference on Computer Vision and Pattern Recognition(CVPR' 99)-Volume 2”第 2246 頁出版的"Adaptive background mixture models or real-time tracking (自適應背景混合模型或實時跟蹤)”中公開的算法，像在Almbladh的申請號為217四03的歐洲專利中公開的算法，根據S. S. Beauchemin, J. L. Barron在美國紐約ACM 1995年的 "Thecomputation of optical flow(光學流量的計算)”中討論的光學流量理論的算法，或者技術人員已知的任意其他分割算法。另外，用于生成與所探測的移動區域的速度相關的數據的多種方法為本領域技術人員所熟知。這種方法的一個示例是生成如光學流量理論中討論的移動場，并且根據該移動場獲得速度矢量[。另一個示例是將來自連續捕獲的圖像幀的移動區域進行比較，然后假定第二圖像幀中面積與第一圖像幀的移動區域相同的移動區域表示同一移動區域，并且由此基于兩個連續幀之間的時間和移動區域的移動距離來計算速度矢量。又一種方法包括利用簡單的“斑點追蹤儀”，“斑點追蹤儀”被布置為追蹤移動區域的時間長到足以估計速度， 但不足以保證在移動區域出現于計數視場中時在整個時間段期間識別出斑點。用于生成速度矢量 ；的其他方法是本領域技術人員所熟知的，因此上述示例并不限制本發明的保護范圍。在圖9中描述另一個實施例。該過程與圖8中所描述的過程極其相似。因此，步驟 902-912和916-918與步驟802-812和步驟816-818是相同的。然而步驟914與步驟814 的不同之處在于，面積值At。t的累加持續到沒有移動區域接近計數邊界16。因此，在沒有移動區域通過計數邊界時的時段期間，估計已通過計數邊界16的移動區域的數目。依賴于移動區域探測器的實施方式，如果包括移動區域已經停止的指示符，則計數器的結果可能更力口可靠。在另一個實施例(未示出)中，與步驟814或914相對應的步驟可以被布置為結合這兩種方法。因此，面積值At。t的累加持續到沒有移動區域接近計數邊界16，除非時間段 ti已經到期，如果滿足這些條件中的任一個，則通過將At。t除以kno來生成指示對象數目的值。在圖8-9中，針對每個所探測的移動區域102生成速度矢量^。這可以作為移動區域探測的一部分或作為單個過程而執行。在另一個實施例中，直到移動區域102接觸計數邊界16或者處于離計數邊界16預定距離處，才針對移動區域102生成速度矢量7。如果實施方式無法針對速度矢量[處理每一個所探測的移動區域，那么這個實施例可能是有利的。 為了計算通過計數邊界的對象的數目而使用的參考面積K0可以通過將累加面積At。t與已穿過計數邊界的已知對象數目相比較來估計，或者可以通過根據已穿過計數邊界的大但未知的對象數目，以多個測量的總面積分析并估計量化步驟，來以統計方式推斷出參考面積An。。使用這種“自學習”的方法來估計參考面積，對象計數系統就隨時間改進參考面積的準確度。使用那樣的對象計數系統的一個好處是它不需要任何或者不需要至少僅僅一些手動校準或配置。參考面積An。可以例如是人數計數器所探測的所有用戶的面積的均值或中值。 可替代地，參考面積An?？梢允穷A定的固定值。結合圖8和圖12描述一種設置貢獻區帶的邊界的方法。設置貢獻區帶的另一種方法在圖13中描述。這個方法還包括計算在與貢獻區帶的連續計算之間的時間相對應的時間段dt期間移動區域12向計數邊界線16行進的距離dS。然而，距離dS用于設置布置在計數邊界16不同側的兩條平行貢獻線108、110。由此，計數區帶被兩條平行貢獻線108、 110和整個計數圖像視場的寬度(即計數圖像視場的垂直于貢獻線108、110的邊緣)所限定。貢獻線可以布置在離計數邊界不同或相同的距離處。圖14中描述又一種設置貢獻區帶的方法。距離dS再次被計算。然而，這次貢獻線Iio被布置在計數邊界16的相對于移動區域102的行進方向的遠側離計數邊界16距離 dS處。由此，計數區域被計數邊界16、貢獻線110以及整個計數圖像視場的寬度所限定。為了使本發明理解起來更容易，本發明一個具體實施例中的處理過程適用于兩個人穿過計數邊界16的場景。這種場景的處理過程將會在下文中參照圖lfe-f和圖16進行描述。圖15a-f示出從時間、到時間t5捕獲的六張圖像的圖像序列。圖15a中，在、時，因為兩個人50、52緊靠在一起行走，所以兩個人50、52被探測為用虛線表示的一個移動區域102。所探測的移動區域102還沒有到達計數邊界108，但是速度分量％指示移動區域102將會在隨后的時間片dt內到達邊界線。因此，移動區域102 位于貢獻區帶中，并且如圖16中的圖形所述，在先前的描述中也被稱作為子面積的瞬時面積流量ClAtl為非零?，F在參見表示、時的下一幀的圖15b，兩個人50、52仍舊被探測為一個移動區域 102?；谒俣萔1來計算貢獻區帶?，F在移動區域102的一部分穿過計數邊界，并且如前所述，從貢獻區帶中產生新的瞬時面積流量ClA115如在圖1 和16中可見，移動區域102的出現在貢獻區帶中的面積ClA1在、時大于、時。在表示t = t2時捕獲的圖像的圖15c中，兩個人50、52已經互相分開行走并且因此更遠地分開行走。因此，兩個人50、52被探測為兩個單獨的移動區域10加、102b，并且生成兩個單獨的瞬時面積流量分量dA2a和dAa。不同的面積流量分量dA2a和dA2b使用每個移動區域10h、102b的相應速度分別計算，即每個移動區域102a、102b基于每個移動區域 102a、102b的相應速度v2a、Va被提供以其自身的貢獻區帶。在這個示例中，v& > v2b，并且由此針對以速度v2a移動的移動區域10 生成的貢獻區帶大于針對以速度Rb行進的移動區域102b生成的貢獻區帶。根據一個實施例，將兩個瞬時面積流量分量dAa加在一起，以便于生成針對時間隙t2的總瞬時面積流量dA2。根據另一個實施例，兩個瞬時面積流量分量(1~3和ClAa分別存儲或者分別加到指示已穿過計數邊界的總面積流量At。t&累加變量上。在時間t3時，參見圖15d，兩個人50、52再次靠近在一起，由此生成覆蓋兩個人50、 52的單個移動區域102。因此生成單個瞬時面積流量分量dA3。參見圖15e，在時間t4時捕獲的圖像中，確定與兩個人50、52相關的移動區域的最終瞬時面積流量分量dA4。然后，在時間t5時，兩個人50、52已經完全通過計數邊界16，并且可以確定沒有進一步的面積流量分量。如上所述，圖16的圖形示出表示從圖lfe-f的圖像序列確定的瞬時面積流量或子面積的圖形。圖形以下的面積可以認為是根據圖像序列的累加面積，并且將對應于從、到 t5的積分瞬時面積流量，即總面積At。t。在圖15a中進一步示出即使所探測的移動區域102沒有與計數邊界16相接觸的部分，也可以記錄移動區域102的面積的一部分。對于可計算的面積流量貢獻來說，移動區域102僅僅需要位于其自身的貢獻區帶內，并且如先前所述，貢獻區帶的大小依賴于移動區域102的速度。因此高速度的對象將會生成較大的貢獻區帶。為了正確計算面積流量， 將整個貢獻區帶全部包含在對象計數器相機的視場內是極為有利的。這可以被視為被計數的對象的速度上限。
權利要求
1.對對象進行計數的方法，所述方法包括捕獲表示預定計數視場(1 的移動圖像的圖像， 探測所述預定計數視場(1 的所述移動圖像中的移動區域(102)， 計算指示所述移動區域(10 的移動速度的移動區域(10 速度值(Va)， 基于預定計數邊界(16)、所述移動區域速度值(Va)以及貢獻時間段(dt)，重復限定貢獻區帶，重復檢索并記錄表示所述移動區域(10 的包含于所限定的貢獻區帶中的面積大小的子面積值(dA)，通過將多個記錄的子面積值(dA)相加而生成總面積值(Atot)， 通過將所述總面積值(At。t)除以參考對象面積值(AJ來估計已通過所述計數邊界 (16)的對象的數目，其中所述貢獻時間段(dt)對應于兩個連續的檢索子面積值(dA)的行為之間的時間段。
2.根據權利請求1所述的方法，其中所述方法在能夠捕獲移動圖像的相機(10)中執行。
3.根據權利請求1-2中任一個所述的方法，其中只要在所述移動圖像中探測到移動區域(102)，所述限定貢獻區帶的行為就被重復執行。
4.根據權利請求1-5中任一個所述的方法，其中當沒有移動區域(10 出現在相應的貢獻區帶中時，執行所述估計已通過所述計數邊界(16)的對象的數目的行為。
5.根據權利請求4所述的方法，進一步包括將所估計的數目加到表示總數目的變量上的步驟。
6.根據權利請求1-5中任一個所述的方法，其中移動區域(10 的探測進一步包括探測同時出現在所述計數視場(1 中的多個移動區域(102)。
7.根據權利請求6所述的方法，其中速度值(Va)的計算包括分別計算所探測的移動區域(102)的對應速度值(va)。
8.根據權利請求1-7中任一個所述的方法，其中所述限定貢獻區帶的行為在兩個連續的檢索并記錄表示所述移動區域(10 的包含于所限定的貢獻區帶中的面積大小的子面積值(dA)的行為之間執行。
9.根據權利請求8的方法，其中所述限定貢獻區帶的行為在每個檢索子面積值(dA)的行為之前重復。
10.用于對通過特定計數邊界(16)的對象進行計數的對象計數器，所述對象計數器包括被布置為捕獲預定計數視場的圖像的圖像傳感器(60 ，以及被布置為探測所捕獲的圖像中的移動區域(10 并計算指示所述移動區域(10 的移動速度的速度值(Va)的移動區域探測器(620)， 其特征在于貢獻區帶計算器(622)，被布置為基于預定計數邊界(16)、所述速度值(ν)以及貢獻時間段(dt)重復限定貢獻區帶，面積計算器(6M)，被布置為檢索并記錄表示所述移動區域(10 的包含于所限定的貢獻區帶中的面積大小的子面積值(dA)，面積累加器(6 )，被布置為通過將多個記錄的子面積值(dA)相加而累加總面積值(Atot)，對象計數單元(618)，被布置為通過將所述總面積值(At。t)除以參考對象面積值(AJ 來計算已通過所述計數邊界(16)的對象的數目。
11.根據權利請求10所述的對象計數器，其中所述對象計數器被布置在相機中。
12.根據權利請求10或11中任一個所述的對象計數器，其中所述移動區域探測器 (620)進一步被布置為探測同時出現在所述計數視場(1 中的多個移動區域(102)。
全文摘要
本發明涉及一種對象計數器及對對象進行計數的方法。所述方法包括捕獲表示預定計數視場的移動圖像的圖像、探測所述預定計數視場的所述移動圖像中的移動區域、計算指示所述移動區域的移動速度的移動區域速度值、基于預定計數邊界、所述移動區域速度值以及貢獻時間段dt重復限定貢獻區帶、重復檢索并記錄表示所述移動區域的包含于所限定的貢獻區帶中的面積大小的子面積值、通過將多個記錄的子面積值相加而生成總面積、并且通過將所述總面積值除以參考對象面積值來估計已通過所述計數邊界的對象的數目，其中所述貢獻時間段對應于兩個連續的檢索子面積值的行為之間的時間段。
文檔編號G06T7/00GK102467679SQ20111036011
公開日2012年5月23日 申請日期2011年11月14日 優先權日2010年11月18日
發明者喬安·阿爾姆布拉德 申請人:安訊士有限公司