一．人数统计系统概述
人数统计系统是一种先进的监控人群流动的智能安防系统，可广泛应用于通道的出入口及其它重点监控的区域。人数统计系统能够提供准确的人群流动量、人群流动方向的统计及分析数据。用户可指定监测一个或多个出入口，也可以指定统计单一方向或双向的人群流动。根据客户的需要，本系统可以把统计信息生成报表，或上传到其他商业管理软件。为管理层科学管理提供有力依据。人数统计系统适用于以下环境的应用：
超市、连锁店、百货大楼、大型商场
酒店、餐馆、娱乐场所
学校、图书馆、展览馆、运动场、体育馆、博物馆、美术馆等公共场所
旅游景点、城市广场、公园
公交和客运站、火车站及机场，车辆上下车门及内部
人数统计系统在不同的应用场合可以发挥不同的作用。它可以为商场或零售点获取商场内部按不同时段分布的人数统计、人群流动方向等信息；商场外人行道上的人群流动量统计信息，有利于评估商场选址是否适当；对于百货大楼，管理层可利用人数统计系统了解顾客行为，以及评估大楼提供的服务设施是否方便、足够，如座椅、公用电话及卫生设施等。此外还可以对商场由于顾客过多拥挤引起的安全隐患及时报警。
在公共交通领域，人数统计系统可以广泛使用于公共汽车站、客运及火车站、飞机场等设施的出入通道和重要区域，实时得到旅客数量及分布的准确数据，为合理分配服务与管理资源、科学调度、安全保障提供了可靠依据。
从适用环境来划分，人数统计系统可分为断面式和区域式。如图1－1所示，断面式系统式对一个二维断面内通过的不同方向的人数进行统计。适用于如商店，车站等公共场所的的出入口、室内或者室外的人行通道等场合。区域式系统，则是可以实时地统计出一个指定区域内的总人数。区域式系统可以用于统计较小范围内或者较大范围内的人数。后者一般也称为人群监测统计系统。
根据数据采集原理，人数统计系统又可以分为红外光电传感器式、多摄像头立体视觉式、和单摄像头式三类系统（图1－2）。其中红外光电式的优点是安装方便、便于维护，已经开始被广泛应用于公交车、地铁和火车的车门来统计上下旅客数量。红外光电式人数统计系统的主要缺点是目前只有断面式的产品，此外，在进出口断面宽度较大，人流密集的情况下，由于无法分割位置紧邻的人群，而导致统计精度下降。红外系统的的另一个问题式人数统计结果里没有图象记录，给实时观测现场情况观测带来了困难。为了克服这个困难，红外光电数人系统往往和视频监控系统结合使用。多摄像头立体视觉数人系统使用至少两个事先标定好的并排放置的摄像头，通过立体深度算法，将场景的深度图计算出来。在深度图中可以分割出每一个经过摄像头前的行人，从而达到数人的位置。立体视觉式的系统适用于断面式和区域式环境。此类系统也已经开始在欧洲的地铁车门上开始使用。其主要优点是由于使用三维深度信息，所以对图像中行人的分割比较准确，受行人相互遮挡等的影响较小。多摄像头立体视觉式系统的主要问题是由于使用多个摄像头，并需要准确标定，体积较大，系统成本也较高。
在最近两年中，市场上开始出现单摄像头式的人数统计系统。这种系统和立体视觉式系统一样，适用于断面式和区域式环境。随着技术的不断创新和提高，这一类产品，以其精度高、安装方便、与现有监控系统无缝兼容等特点，越来越受到用户的欢迎。本文将重点介绍该类人数统计系统的工作原理、性能评估标准、和应用实例。以供广大同行参考。
二．人数统计系统功能与原理
1.人数统计系统的常见功能
基于单摄像头的人数统计系统融合了视频处理、图像处理、模式识别以及人工智能等多个领域的技术。可以利用原有的监控摄像头及图像采集卡获得的视频数据，对视频图像中静止或行走的不同姿态的行人进行检测和跟踪，可以获得指定时段和指定区域内的人群流动量。一个人数统计系统的功能一般包括
通过视频监测，实时准确计算通道双向的进出人数（断面式）；
通过综合统计一个逻辑封闭区域所有进入及离开通道的人数，准确计算任何时段该封闭区域内的人数（断面式）；
用户可以方便地设定视频中通道方位和方向（断面式）
能够统计视频画面中用户指定任意区域内的人数（区域式）
能处理多人同时通过检测口的复杂情况，能适应现场复杂的背景环境
能够对不同角度的视频画面（如图2－1所示）进行准确统计
提供灵活可靠的数据传输功能，实时向后端发送人数统计数据和记录的视频图象
提供灵活的统计报表选择，包括时报、日报、周报、月报或年报表等
带有故障恢复功能，系统出现故障后会自动重起
2.人数统计系统的构成
整个系统主要由前端人数统计系统，人数统计系统局域服务器，人数统计综合管理平台，以及远程监控客户端软件等四部分组成。
前端人数统计系统是整个系统的核心部分，负责对输入视频进行分析，计算出通道或者指定区域进出人数。视频输入可以式模拟式的，也可以是数字式的。对于模拟式输入，系统需要通过采集卡对视频进行采集。对于数字式压缩视频，需要通过解码器回复视频图像，作为系统输入。前端人数统计系统需要进行配置，设置人数统计区域和进出方向等信息。整个系统的主要计算在这里完成。前端人数统计系统的输出是实时人数信息。根据用户的需要，还可以输出视频图象。人数统计处理单元一般可以计算多路输入视频。根据总的需要进行人数统计的视频数量，一般需要使用多个处理单元。
人数统计系统局域服务器用于控制一组人数统计处理单元。比如在一个城市的某个连锁百货店，每个分店中都有一些摄像头和人数统计处理单元。那么每一个分店都需要一个局域服务器。局域服务器的主要功能包括接入和取消下级处理单元（图2－3）、对每个摄像头里数人区域与方向进行设置、产生本地人数统计结果，本地数据库管理、本地查询报表和用户权限管理等功能。
人数统计综合管理平台可以连接多个人数统计局域服务器，其主要功能包括搜集局域服务器数据和视频图象、对数据进行统计与分析、支持远程终端报表查询。还以连锁百货商店为例，一个城市或者整个百货公司需要一个人数统计综合管理平台。
远程监控客户端可以是专门的程序或者网络插件。其主要功能是是人数统计系统的用户，可以在任何地方登陆进入系统，使用人数统计综合管理平台提供的查询、报表，统计、分析、现场情款观测等各种服务（图2－5，图2－6）。
3.人数统计系统的原理
从视频中分析出人数是一个非常复杂和有挑战性的计算机视觉与人工智能问题。一个解决方案是采用运动区域检测算法来实现的。其基本原理是在固定摄像头里提取出运动区域，根据这些运动区域进行统计。当运动区域和人的大小相似的时候，就可以认为有一个人通过。当多个人距离较近的时候，采用人体大小的先验知识，把一个运动区域分割为多个单人区域，从而对人数的估计（图2－7）。当然，视频流是实时连续的，运动区域的检测和分割需要在每一帧内不停地计算。此外还要对帧间地运动区域进行跟踪，把不同时间的运动区域连接起来，从而给出正确的人数和行人运动方向。还有一种基于图像特征和神经元网络的算法。其基本原理是在图象中采集一些反应人体特点的比较粗糙的特征，比如图象边缘密度，然后通过神经元网络学习人数与图象特征之间的非线性关系。随着计算机视觉与人工智能技术的发展，新的更加可靠快速的人数统计算法与产品在不断出现。
三．视频人数统计系统的性能评估
人数统计系统的性能主要有三方面的指标。第一是系统的适用范围、第二是系统的准确度、第三是系统的速度。
系统的适用范围是指人数统计系统是否可以在不同的成像条件下正常运行。比较常见的因素有人体在画面中的最小尺寸要求、摄像头相对于行人角度要求、是否能够适用于室内和室外环境、对环境光照是否敏感等等。其中摄像头角度要求很重要。通常来讲，当摄像头垂直向下对着行人头部时，由于遮挡较少，统计精度最高。而当摄像头角度接近水平时，由于行人互相遮挡，难度最大。人数系统可以适应的摄像头角度范围越宽，就越可以使用已经安装的监控摄像头来完成人数统计的任务，从而大大降低系统成本。一个性能优秀的人数统计系统应该能在摄像头45度垂直角的情况下，准确计数。另一个影响系统性能的重要指标时人体在视频画面中的尺寸。一般来讲，当人体宽度小于30个象素的情况下，在人群遮挡较多的情况下，就比较难以逐个区分行人了。当行人在画面中较小时，有些人数统计系统可以估计出大致人数，虽然数字不一定很准，但是对于某些应用还是有重要意义的。
系统的准确度是一个人数统计系统的重要指标。一个人数统计系统会漏数或者多数通过行人。漏数是指行人通过而系统没有觉察。多数是指把不是行人的物体，比如把被包当成行人计数。因此
一个人数统计的性能通常用单位时间错误率或者单位人数错误率来衡量。
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（meanbias）和标准偏差（standarddeviation）。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150000，而系统记录结果综合为165000人，那么系统性误差就是＋10％。这样的系统由于自身的
该文观点仅代表作者，本站仅提供信息存储空间服务，转载请注明出处。若需了解详细的安防行业方案，或有其它建议反馈，欢迎联系我们。
