《信息技術(shù)基礎(chǔ)與應(yīng)用》課件1第六章

案例6基于網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控的行人流量統(tǒng)計(jì)發(fā)布與旅游應(yīng)急指揮系統(tǒng)A6.1客流量統(tǒng)計(jì)與發(fā)布系統(tǒng)的意義A6.2視頻客流量分析統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)的特點(diǎn) A6.3視頻客流量分析統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)的構(gòu)成 A6.4客流量實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)發(fā)布系統(tǒng)

當(dāng)今社會(huì)瞬息萬變，機(jī)會(huì)稍縱即逝，如何在最短的時(shí)間內(nèi)對(duì)市場(chǎng)的微弱變化作出快速、精準(zhǔn)的反應(yīng)，并且最大限度地提高服務(wù)質(zhì)量，從而實(shí)現(xiàn)高效的運(yùn)營管理已經(jīng)成為各類旅游、商業(yè)運(yùn)營成敗的核心要素。A6.1客流量統(tǒng)計(jì)與發(fā)布系統(tǒng)的意義基于網(wǎng)絡(luò)化視頻監(jiān)控的行人流量統(tǒng)計(jì)與實(shí)時(shí)發(fā)布系統(tǒng)可以提高旅游景點(diǎn)、文化娛樂等公共場(chǎng)所的運(yùn)營管理，客流量信息的精準(zhǔn)分析統(tǒng)計(jì)必然成為每個(gè)運(yùn)營管理者的首要入口。XD-VMS(VideoMonitorSystem)的科研人員經(jīng)過數(shù)載的精心研究和無數(shù)次的試驗(yàn)終于可以隨時(shí)、隨地地掌控不同區(qū)域的客流信息，從而為日常經(jīng)營決策的科學(xué)性、購物和休閑環(huán)境的舒適性、人力資源調(diào)配的合理性等提供科學(xué)依據(jù)。

1．系統(tǒng)功能

網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能如下：

(1)防止人流量過多而發(fā)生不必要的意外，建立安全的公共場(chǎng)所；

(2)通過統(tǒng)計(jì)各出入口的客流量以及客流進(jìn)出的方向，可以精準(zhǔn)判斷各出入口設(shè)置的合理性；

(3)通過統(tǒng)計(jì)各主要區(qū)域客流量，從而對(duì)整個(gè)區(qū)域的合理分布提供科學(xué)依據(jù)；

(4)通過統(tǒng)計(jì)客流量，可以客觀地發(fā)布景區(qū)、景點(diǎn)的客流數(shù)據(jù)；

(5)根據(jù)客流量變化，可以精準(zhǔn)地判斷特殊時(shí)段和特殊區(qū)域，從而為更有效的物業(yè)管理以及對(duì)營業(yè)、維護(hù)、安保等人員的合理調(diào)度提供科學(xué)依據(jù)，避免不必要的財(cái)產(chǎn)損失；

(6)根據(jù)區(qū)域內(nèi)滯留的客流量可以合理地進(jìn)行電力、人力等資源調(diào)整，控制商業(yè)運(yùn)作成本；

(7)通過統(tǒng)計(jì)比較不同時(shí)期的客流量，可以科學(xué)評(píng)估營銷、促銷等運(yùn)營策略的合理性，為運(yùn)營管理者提供科學(xué)依據(jù)；

(8)通過客流量統(tǒng)計(jì)，為評(píng)估和優(yōu)化宣傳廣告和促銷預(yù)算提供科學(xué)依據(jù)；

(9)根據(jù)客流量可以科學(xué)決定回饋客戶資金的使用；

(10)通過客流量的統(tǒng)計(jì)可以精準(zhǔn)判斷營業(yè)時(shí)間，等等。

客流量統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)可以安裝在樓宇中、展覽大廳、景區(qū)門口、公交汽車，以及火車或輕軌列車上。

圖A6.1給出了客流量采集點(diǎn)的分布。通過攝像頭可獲得流量信息和測(cè)量位置信息，并將該信息分給公眾，不同部門也可從中獲取自己所需的資料，以便于及時(shí)掌控。

圖A6.1客流統(tǒng)計(jì)前端測(cè)量位置點(diǎn)示意圖

2．現(xiàn)有計(jì)數(shù)系統(tǒng)的比較

1)人工計(jì)數(shù)

優(yōu)點(diǎn)：適用于點(diǎn)檢測(cè)，費(fèi)用相對(duì)較小，從心理上覺得比較可靠。

缺點(diǎn)：短時(shí)間(如半小時(shí))內(nèi)可靠性較高，但隨著時(shí)間的延長誤差大幅增加；當(dāng)客流量增大時(shí)，誤差率大于30%。

2)單束被動(dòng)式紅外傳感器

優(yōu)點(diǎn)：可以區(qū)分有生命的對(duì)象和無生命的對(duì)象。

缺點(diǎn)：區(qū)別能力差，不能區(qū)分單人還是多人，誤差率大于60%。

3)單束主動(dòng)式紅外計(jì)數(shù)器

優(yōu)點(diǎn)：價(jià)格相對(duì)較低。

缺點(diǎn)：不能辨別行進(jìn)方向，不能區(qū)別人或物體、單人或多人，只適用于窄小通道。

4)多束被動(dòng)式紅外頂置簾

優(yōu)點(diǎn)：能區(qū)分對(duì)象是否有生命。

缺點(diǎn)：無法辨別行進(jìn)方向，計(jì)數(shù)區(qū)域有重疊，統(tǒng)計(jì)精確度不高于80%，安裝時(shí)受寬度和高度的局限。

5)視頻檢測(cè)系統(tǒng)

優(yōu)點(diǎn)：可以辨別行進(jìn)方向，隱蔽；可以與保安系統(tǒng)相連，相對(duì)精確度大于90%。

缺點(diǎn)：受亮度、光照條件變化、人流量密集程度的影響較大，不能在黑暗或強(qiáng)光室外使用，精確度受計(jì)數(shù)區(qū)域重疊的影響，當(dāng)用于寬闊通道時(shí)價(jià)格昂貴。

“簡潔、高效”是客流統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念。通常把繁瑣、復(fù)雜的智能視頻分析計(jì)算放置于后臺(tái)，時(shí)刻保障計(jì)數(shù)的準(zhǔn)確性與穩(wěn)定性，把簡單、易用的界面留給用戶。只要有一臺(tái)能上網(wǎng)的計(jì)算機(jī)，使用IE或Firefox瀏覽器即可隨時(shí)訪問。A6.2視頻客流量分析統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)的特點(diǎn)總結(jié)起來，它具備以下特點(diǎn)：

(1)準(zhǔn)確度高，人數(shù)統(tǒng)計(jì)準(zhǔn)確率大于95%；

(2)查詢功能強(qiáng)大，提供任意時(shí)段客流分布、對(duì)比、匯總，查詢每日最繁忙時(shí)刻、滯留，人數(shù)最多時(shí)刻、人均滯留時(shí)間等，每周進(jìn)出客流統(tǒng)計(jì)、同期對(duì)比，各通道、門口進(jìn)出人數(shù)對(duì)比，年度對(duì)比，等等；

(3)對(duì)客流信息進(jìn)行深度數(shù)據(jù)分析，可按年、月、周、日生成分析報(bào)告，提供豐富的圖形及報(bào)表數(shù)據(jù)，給決策者作為重要數(shù)據(jù)參考；

(4)使用方便，用戶可通過瀏覽器(支持IE、Firefox)直接訪問，無需安裝其他軟件；

(5)系統(tǒng)設(shè)置管理簡單，通過瀏覽器輕松操作；

(6)用戶使用權(quán)限分級(jí)控制，對(duì)低級(jí)用戶系統(tǒng)管理配置信息隱藏保密；

(7)多區(qū)域分級(jí)控制，便于前端點(diǎn)的分布式管理。

客流量統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)分為前端和后臺(tái)兩部分。前端由若干攝像機(jī)構(gòu)成，具體數(shù)量根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)通道和門的數(shù)量而定。前端負(fù)責(zé)采集視頻信號(hào)，并將信號(hào)通過視頻線纜傳輸?shù)胶笈_(tái)；后臺(tái)負(fù)責(zé)對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣、分析、處理和記錄，并提供數(shù)據(jù)挖掘、報(bào)表瀏覽與信息發(fā)布等服務(wù)。A6.3視頻客流量分析統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)的構(gòu)成

1．前端系統(tǒng)

前端客流量計(jì)數(shù)系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)的核心部分，負(fù)責(zé)對(duì)輸入視頻進(jìn)行分析，計(jì)算出通道或者指定區(qū)域進(jìn)出的人數(shù)。視頻輸入可以是模擬式的，也可以是數(shù)字式的。對(duì)于模擬式輸入，系統(tǒng)需要通過采集卡對(duì)視頻進(jìn)行采集；對(duì)于數(shù)字式壓縮視頻，使用網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、視頻服務(wù)器或嵌入式硬盤錄像機(jī)作為系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)輸入。

前端客流量計(jì)數(shù)系統(tǒng)需要進(jìn)行配置，設(shè)置客流量計(jì)數(shù)區(qū)域和進(jìn)出方向等信息，整個(gè)系統(tǒng)的主要計(jì)算在這里完成。前端客流量計(jì)數(shù)系統(tǒng)的輸出是實(shí)時(shí)人數(shù)信息。根據(jù)用戶的需要，還可以輸出視頻圖像?？土髁坑?jì)數(shù)處理單元一般可以計(jì)算多路輸入視頻。根據(jù)總的需要進(jìn)行人數(shù)計(jì)數(shù)的視頻數(shù)量，一般需要使用多個(gè)處理單元，實(shí)現(xiàn)本地客流量計(jì)數(shù)，本地?cái)?shù)據(jù)庫管理、本地查詢報(bào)表和用戶權(quán)限管理等功能。

前端系統(tǒng)適用于商場(chǎng)、超市、連鎖店以及購物中心等，外表美觀大方，隱蔽性強(qiáng)，主要用于門口客流進(jìn)出的精準(zhǔn)統(tǒng)計(jì)，其安裝方式見圖A6.2和圖A6.3。攝像頭可安裝在門內(nèi)側(cè)通道棚頂處，垂直向下照射，覆蓋寬度為2.5m～3.5m(隨棚高而變化)，要求監(jiān)控畫面與門口基本保持平行。前端系統(tǒng)布防布局和系統(tǒng)分布式架構(gòu)如圖A6.4和圖A6.5所示。

圖A6.2前端系統(tǒng)安裝方式一

圖A6.3前端系統(tǒng)安裝方式二

圖A6.4網(wǎng)絡(luò)化視頻行人流量統(tǒng)計(jì)與實(shí)時(shí)發(fā)布系統(tǒng)前端系統(tǒng)布防圖

圖A6.5系統(tǒng)分布式體系結(jié)構(gòu)圖

2．后端系統(tǒng)

后端客流量計(jì)數(shù)綜合管理平臺(tái)可以連接多個(gè)客流量計(jì)數(shù)前端，其主要功能包括搜集前端服務(wù)器數(shù)據(jù)和視頻圖像、對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)數(shù)與分析、支持遠(yuǎn)程終端報(bào)表查詢?？土髁坑?jì)數(shù)系統(tǒng)后端綜合管理平臺(tái)用于控制多組客流量計(jì)數(shù)處理單元。

如在世博園園區(qū)中，每個(gè)景點(diǎn)中都有一些攝像頭與客流量計(jì)數(shù)系統(tǒng)。綜合管理平臺(tái)可以通過網(wǎng)絡(luò)與每一個(gè)景點(diǎn)連接獲取景點(diǎn)的客流數(shù)據(jù)信息。后端客流量計(jì)數(shù)綜合管理平臺(tái)可以通過網(wǎng)絡(luò)與每一個(gè)景點(diǎn)連接多個(gè)客流量計(jì)數(shù)前端，其主要功能包括搜集前端服務(wù)器數(shù)據(jù)和視頻圖像，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)數(shù)與分析，支持遠(yuǎn)程絡(luò)端報(bào)表查詢。

由圖A6.6可以看出，客流量計(jì)數(shù)系統(tǒng)與綜合管理平臺(tái)是通過有線連接的，但也可以通過無線的方式進(jìn)行互聯(lián)，還可以通過短信息的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞。

圖A6.6系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖總之，從視頻中分析出人數(shù)是一個(gè)非常復(fù)雜和有挑戰(zhàn)性的計(jì)算機(jī)視覺與人工智能問題。一個(gè)解決方案是采用運(yùn)動(dòng)區(qū)域檢測(cè)算法來實(shí)現(xiàn)的，其基本原理是在固定攝像頭里提取出運(yùn)動(dòng)區(qū)域，根據(jù)這些運(yùn)動(dòng)區(qū)域進(jìn)行計(jì)數(shù)。當(dāng)運(yùn)動(dòng)區(qū)域和人的大小相似的時(shí)候，就可以認(rèn)為有一個(gè)人通過。當(dāng)多個(gè)人距離較近的時(shí)候，采用人體大小的先驗(yàn)知識(shí)，把一個(gè)運(yùn)動(dòng)區(qū)域分割為多個(gè)單人區(qū)域，從而對(duì)客流量進(jìn)行估計(jì)。當(dāng)然，視頻流是實(shí)時(shí)連續(xù)的，運(yùn)動(dòng)區(qū)域的檢測(cè)和分割需要在每一幀內(nèi)不停地計(jì)算。此外，還要對(duì)每一幀間的運(yùn)動(dòng)區(qū)域進(jìn)行跟蹤，把不同時(shí)間的運(yùn)動(dòng)區(qū)域連接起來，從而給出正確的客流量和行人運(yùn)動(dòng)方向。還有一種基于圖像特征和神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的算法，其基本原理是先在圖像中采集一些能夠反映人體特點(diǎn)的、比較粗糙的特征，比如圖像邊緣密度等，然后通過神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)人數(shù)與圖像特征之間的非線性關(guān)系。隨著計(jì)算機(jī)視覺與人工智能技術(shù)的發(fā)展，更加可靠、快速的人數(shù)計(jì)數(shù)算法與產(chǎn)品正在不斷出現(xiàn)。

系統(tǒng)將對(duì)前端的客戶信息進(jìn)行定時(shí)統(tǒng)計(jì)，按約定時(shí)間(每一小時(shí))，將客流量數(shù)據(jù)發(fā)送到統(tǒng)計(jì)中心，然后統(tǒng)計(jì)中心經(jīng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)布給需要的用戶和廣大客戶。圖A6.7和圖A6.8分別給出了景區(qū)、車載客流統(tǒng)計(jì)與發(fā)布系統(tǒng)的整體示意圖，圖A6.9～圖A6.11給出了部分系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)功能界面的示意圖。

A6.4客流量實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)發(fā)布系統(tǒng)在管理中心的主計(jì)算機(jī)中，系統(tǒng)可以根據(jù)地理信息進(jìn)行直觀顯示，并標(biāo)注到電子地圖上，使得數(shù)據(jù)清晰、明了、直觀。在發(fā)布形式上，系統(tǒng)可以根據(jù)需求以短信、郵件、廣告屏等形式告知。

圖A6.7景點(diǎn)客流數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與發(fā)布

圖A6.8車載客流數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與發(fā)布

圖A6.9客流統(tǒng)計(jì)分布圖

圖A6.10客流周內(nèi)對(duì)比分析圖

圖A6.11一周監(jiān)控點(diǎn)客流對(duì)比分析示意圖綜合管理平臺(tái)十分類似于我們開發(fā)的數(shù)字旅游應(yīng)急指揮系統(tǒng)，圖A6.12～圖A6.17分別給出了數(shù)字旅游應(yīng)急指揮系統(tǒng)的部分功能界面展示。該系統(tǒng)一般是運(yùn)行在指揮中心平臺(tái)上的，客流只是其中的一部分，其主要功能有數(shù)字地圖與Google圖的數(shù)據(jù)融合定位與

展示、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析、景區(qū)三維仿真漫游、景區(qū)監(jiān)控點(diǎn)布防與實(shí)時(shí)觀察，應(yīng)急情況預(yù)案展示和隊(duì)伍調(diào)度，執(zhí)勤人員監(jiān)管等多項(xiàng)功能。該系統(tǒng)界面友好、時(shí)尚，響應(yīng)快捷，動(dòng)感行強(qiáng)。圖A6.13給出了數(shù)字旅游應(yīng)急指揮平臺(tái)主控界面，該界面除支持二維電子地圖外，也支持Google衛(wèi)星正攝圖，還可將三位仿真漫游圖疊加在數(shù)字地圖上，通過數(shù)據(jù)融合技術(shù)實(shí)現(xiàn)多元數(shù)據(jù)的統(tǒng)一訪問。

另外，該系統(tǒng)還可以通過系統(tǒng)集成，將各種相關(guān)的信息管理、信息發(fā)布、信息統(tǒng)計(jì)挖掘分析等集成到一個(gè)平臺(tái)上以實(shí)現(xiàn)資源共享。

圖A6.12數(shù)字旅游應(yīng)急指揮平臺(tái)操作界面

圖A6.13數(shù)字旅游應(yīng)急指揮平臺(tái)主控界面

圖A6.14景區(qū)景點(diǎn)視頻展示界面

圖A6.15景區(qū)客流量統(tǒng)計(jì)界面

圖A6.16景區(qū)多景點(diǎn)視