人群密度的可视化监测方法及系统

摘要

本公开提供一种人群密度的可视化监测方法及系统，其中，所述方法包括：接收用户设置的关于人群密度的采集参数；基于所述采集参数持续获取人群密度数据；基于所述人群密度数据生成关于人群密度的实时波形图；以及，显示所述实时波形图。本公开至少可以解决目前人群密度监测硬件成本高、难以满足用户实时监测高密度、动态变化下的人群密度的需求等问题，实现用户对人群密度的实时可视化监测以及远程监控等目的。

说明书

技术领域

本公开涉及通信技术领域，尤其涉及一种人群密度的可视化监测方法以及一种人群密度的可视化监测系统。

背景技术

人群密度在场景监控中至关重要，它对人群安全以及现场管理调度有着重要的作用和意义。

目前对于人群密度的监测多采用视频拍摄，然后利用计算机视觉和数字图像处理等研究方法，使用基于像素统计、纹理分析、人群分割等算法，对图像中的形状、颜色、纹理等进行个体分割来达到对人群密度进行估计的目的。然而，基于计算机视觉的人群密度估计虽然较为直观，但是需要安装相应的硬件设备，系统需要维护且成本高；其次，人群分割算法等较为复杂，对于视频的质量要求高，且需要对视频进行预处理，难以满足用户实时监测人群密度的需求；此外，上述方法在低密度、静态情况下人群密度估计较为准确，在高密度、动态情况下准确性有待提高。

发明内容

本公开提供了一种人群密度的可视化监测方法及系统，以至少解决目前人群密度监测方案硬件成本高、难以满足用户实时监测高密度、动态变化下的人群密度的需求等问题。

为实现上述目的，本公开提出一种人群密度的可视化监测方法，包括：

接收用户设置的关于人群密度的采集参数；

基于所述采集参数持续获取人群密度数据；

基于所述人群密度数据生成关于人群密度的实时波形图；以及，显示所述实时波形图。

在一种实施方式中，所述采集参数包括采集数据的开始时间和结束时间，

所述基于所述采集参数持续获取人群密度数据，包括：

基于所述开始时间和结束时间持续采集人体电信号数据；

将所述人体电信号数据转换为数字信号数据，得到初始人群密度数据；以及，

对所述初始人群密度数据进行去噪处理，得到人群密度数据。

在一种实施方式中，所述持续采集人体电信号数据，包括：

利用被动式红外探测器持续采集人体电信号数据；

所述将所述人体电信号数据转换为数字信号数据，包括：

利用ADS1256模数转换器将所述人体电信号数据转换为数字信号数据。

在一种实施方式中，所述采集参数包括采集数据的存储路径、存储名以及存储时间间隔，

在基于所述采集参数持续获取人群密度数据之后，还包括：

若达到所述存储时间间隔，则基于所述存储路径和所述存储名存储所述人群密度数据。

在一种实施方式中，所述显示所述实时波形图，包括：

设置第一窗口，基于所述第一窗口显示第一预设时间段内的实时波形图；以及，

设置第二窗口，基于所述第二窗口显示第二预设时间段内的实时波形图。

为实现上述目的，本公开还提供一种人群密度的可视化监测系统，包括：

接收模块，其设置为接收用户设置的关于人群密度的采集参数；

获取模块，其设置为基于所述采集参数持续获取人群密度数据；

生成模块，其设置为基于所述人群密度数据生成关于人群密度的实时波形图；以及，

显示模块，其设置为显示所述实时波形图。

在一种实施方式中，所述采集参数包括采集数据的开始时间和结束时间，

所述获取模块，包括：

采集单元，其设置基于所述开始时间和结束时间持续采集人体红外数据；

信号转换单元，其设置为将所述人体红外数据转换为数字信号，得到初始人群密度数据；以及，

处理单元，其设置为对所述初始人群密度数据进行去噪处理，得到人群密度数据。

在一种实施方式中，所述采集单元具体设置为，利用被动式红外探测器持续采集人体电信号数据；

所述信号转换单元具体设置为，利用ADS1256模数转换器将所述人体电信号数据转换为数字信号数据。

在一种实施方式中，所述采集参数包括采集数据的存储路径、存储名以及存储时间间隔，还包括：

存储模块，其设置为在获取模块基于所述采集参数获取人群密度数据之后，达到所述存储时间间隔时，基于所述存储路径和所述存储名存储所述人群密度数据。

在一种实施方式中，所述显示模块，包括：

第一窗口设置单元，其设置为基于第一窗口显示第一预设时间段内的实时波形图；以及，

第二窗口设置单元，其设置为基于第二窗口显示第二预设时间段内的实时波形图。

根据本公开提供的人群密度的可视化监测方法及系统，通过接收用户设置的关于人群密度的采集参数；基于所述采集参数持续获取人群密度数据；基于所述人群密度数据生成关于人群密度的实时波形图；以及，显示所述实时波形图，可以至少解决目前人群密度监测方案硬件成本高、难以满足用户实时监测高密度、动态变化下的人群密度的需求等问题，提升用户对于高密度、动态变化的人群密度的实时可视化监测体验。

本公开的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本公开而了解。本公开的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本公开技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本公开的实施例一起用于解释本公开的技术方案，并不构成对本公开技术方案的限制。

图1为本公开实施例提供的一种人群密度的可视化监测方法的流程示意图；

图2为本公开实施例提供的另一种人群密度的可视化监测方法的流程示意图；

图3为图2中人群密度的可视化监测方法的应用场景示意图；

图4为本公开实施例提供的又一种人群密度的可视化监测方法的流程示意图之一；

图5为本公开实施例提供的又一种人群密度的可视化监测方法的流程示意图之二；

图6为本公开实施例提供的又一种人群密度的可视化监测方法的流程示意图之三；

图7为本公开实施例提供的一种人群密度的可视化监测系统的结构示意图；

图8为图7中人群密度的可视化监测系统的场景示意图；

图9为本公开实施例提供的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

需要说明的是，本公开的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序；并且，在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本公开的说明，其本身没有特定的意义。因此，“模块”、“部件”或“单元”可以混合地使用。

为解决上述问题，本公开实施例提出的一种人群密度的可视化监测方法，应用于人群密度的可视化监测系统，如图1所示，所述方法包括步骤S101-S104。

在步骤S101中，接收用户设置的关于人群密度的采集参数。

具体地，系统设置有可视化界面，用户可以基于该可视化界面启动系统，并在可视化界面输入关于人群密度的采集参数，系统继而获取该采集参数，其中，采集参数可以包括需要采集数据的开始时间和结束时间、存储路径、存储名、存储数据的时间间隔等参数，本实施例对此不作具体限定。系统根据该采集参数采集和存储数据。

在一些实施例中，用户进入可视化界面后首先登陆先进行验证，验证完成之后系统会自动初始化设备参数并且检查是否联网，之后用户再控制系统开始运行并且调节存储路径、存储名、采集数据和存储数据的时间间隔等参数。

在步骤S102中，基于所述采集参数持续获取人群密度数据。

本实施例中，直接基于采集参数持续获取人群密度数据，其中人群密度数据为数字化信号数据形式，其能够在计算机上进行简单分析和显示就能够看出变化趋势的数据，无需再进行如视频、图像等复杂算法处理。作为示例地，在室内环境中，基于采集参数利用被动式红外探测器采集人体的红外数据，其中被动式红外探测器成本低，且能够快速感应人体位移变化，由于该红外数据为电信号，经过数模转换转换为数字信号，也即本实施例的人群密度数据，上述方式中，仅利用被动式红外探测器和信号转换单元就能获得较为准确的人群密度数据，尤其适用于室内人群的动态变化监测。

在步骤S103中，基于所述人群密度数据生成关于人群密度的实时波形图；以及，在步骤S104中，显示所述实时波形图。

具体地，在接收到人群密度数据后，利用计算机中的LabVIEW软件接受该数字信号，在一些实施例中，还可以将收集到的数字信号通过调制解调器去除噪音。之后，设置输入缓冲区来暂存采集到的电压数据，然后通过DAQmxVI中的DAQmx开始任务函数和DAQmx读取函数，来完成开始采集和读取所采集数据的任务，以及使用NI-DAQmx和DAQmxVI以及结合相关程序完成电压的多路采集，采集结果可在图形显示控件波形图中实时显示，同时保存采集结果到本地文件。具体地，实时波形图显示，通过将器件的输出信号读出并存入阵列，经过幅度测量模块后，得到滤波信号的峰值、平均值和均方根值，将滤波后的信号的峰值作为输入信号发送到图形显示控件，以在接口中显示。

可以理解的是，NI-DAQmx是一种NI数据采集(DAQ)设备通信并控制设备的驱动程序软件，它在数据采集和控制应用的开发中，体现出更高的效率和性能。

相较于相关技术中，通过采集需要进行人群密度监测范围内的人群视频，然后利用算法对视频进行分割处理、纹理分析等，获得例如颜色、形状、纹理等较为直观的人群密度估测，本实施例通过用户所设置的采集参数获取数字信号形式的人群密度数据，进而根据该人群密度数据生成实时波形图，在可视化界面显示给用户观看，整个过程不需要安装例如摄像机等高成本的硬件设备，同时也不需要采用复杂算法进行图片分析等，并且，对于高密度、动态变化的人群基于数字信号的变化能够在波形图中能够得到快速显示和更新，能够满足用户对高密度、动态变化的人群密度的实时监测需求。

请参照图2，图2为本公开实施例提供的另一种人群密度的可视化监测方法的流程示意图，与上一实施例相比，本实施例对人群密度数据的获取进一步示例，提高人群密度数据的准确性，使得生成的实时波形图更加清晰、准确，具体地，所述采集参数包括采集数据的开始时间和结束时间，所述步骤S102，包括步骤S102a-S102c。

在一些实施例中，针对采集参数的设置，用户在打开电源开关之后，设备被初始化，可以通过USB_ScanDevice功能调用Init_ADS1256模块来搜索设备。在设置ADS1256_Init函数的采样率、采样模式和内部增益时，对该设备进行测试，以确定它是否正常工作。如果正常，则不再动作等候开始命令，如果存在异常，则再次调用init_ADS1256模块来初始化设备直到完成工作状态检测。

系统调用Write Delimited Spreadsheet函数来保存数据。函数需要三个输入值，包括文件名、文件存储路径和采样间隔，这三个输入值可以通过界面，由工作人员进行设定。当设定完成后，函数将从上位机系统中获取当前时间，在程序运行开始时插入节点，当运行时间与设置参数时制定的保存数据间隔时间一致时，便在设置的数据保存路径下建立由当前时间命名的.Excel文件，并在适当的时间段内存储数据。为了方便历史记录的提取和数据分析，.Excel文件的第一行记录当前时间和采样频率，随后以采样频率对人群活动进行采集处理，最后数据被记录在下面的每一行中，直到创建下一个新的文件，再重新对数据进行采集和记录。

在步骤S102a中，基于所述开始时间和结束时间持续采集人体电信号数据。

具体地，利用被动式红外探测器持续采集人体电信号数据；其中，被动式红外探测器包括菲涅尔透镜、热释电晶体、LED选择器、脉冲计数器、水平和垂直调节器组成的敏感探测器，采用SRN-2000PID传感器(Visual Inc.)来满足所需的数字输出信号的需求，单个传感器的最大探测范围为以传感器为圆心、半径18m的90°扇形区域。人体散发的红外线辐射波长(37℃)的典型值为9.4μm，当人体移动角速度处于0.1到3rad/s时，透过菲涅尔透镜聚焦能够使热释电红外传感器产生突变的电信号，通过信号接口传输给信号转换单元。

其中，被动式红外探测器成本低、探测性能好、易于布防、能够被广泛应用到各种人群密度监测场景。

本实施例中，用户通过设置采集参数的结束时间来停止对人群密度数据的采集和获取，使得所显示的波形图为用户需求的某段时间内的人群密度数据；进一步地，若存在多个被动式红外探测器，用户可以在可视化界面对被动式红外探测器进行选择，例如，通道选择多个被动式红外探测器进行监测时，给用户提供选择设备的下拉菜单，通过选择不同设备，来对各个不同探测器进行操作。

结合图3所示，人群密度的可视化监测系统硬件部分可以由6个结构组成，被动式红外探测器4用于检测室内物理信号(人体红外数据)，利用支架5调节角度帮助被动式红外探测器适应不同室内环境，以获取更全面的探测范围，A/D转换器(信号转换单元)6将其转换为电信号，然后经过USB/SPI适配器3传输到计算机1，最后通过计算机1中的LabVIEW软件完成对信号的分析与显示，在一些实施方式中，可以采用无线网卡2实现用户的远程监控。

在步骤S102b中，将所述人体电信号数据转换为数字信号数据，得到初始人群密度数据。

本实施例中，利用ADS1256模数转换器将所述人体电信号数据转换为数字信号数据。具体地，信号转换单元包括USB/SPI适配器3和ADS1256A/D转换器6组成。ADS1256(TIInc.)是一种具有良好转换性能的A/D转换器，包括时钟信号线、芯片选择线、数据输出线和数据输入线，需要采用四线SPI通信方式，利用USB/SPI适配器连接到电脑，将电信号转换为电脑可处理的数字信号。

在步骤S102c中，对所述初始人群密度数据进行去噪处理，得到人群密度数据。

本实施例中，利用计算机中的LabVIEW软件接受数字信号形式的人群密度数据，将收集到的数字信号通过调制解调器去除噪音。之后，可以设置输入缓冲区来暂存采集到的电压数据，然后通过DAQmxVI中的DAQmx开始任务函数和DAQmx读取函数，来完成开始采集和读取所采集数据的任务。使用NI-DAQmx和DAQmxVI以及结合相关程序完成电压的多路采集，采集结果可在图形显示控件波形图中实时显示，同时可以保存采集结果到本地文件。

本公开实施例利用低成本的被动式红外探测器构建的人群活动信号采集系统，可以有效实现针对高密度、动态情况下人群活动情况进行实时监控。

请参照图4，图4为本公开实施例提供的又一种人群密度的可视化监测方法的流程示意图之一，与上一实施例相比，本实施例还设置了对于人群密度数据的存储方案，便于用户对历史数据的监测以及远程监控，具体地，所述采集参数还包括采集数据的存储路径、存储名以及存储时间间隔，在基于所述采集参数获取人群密度数据(步骤S102)之后，还包括步骤S401。

在步骤S401中，若达到所述存储时间间隔，则基于所述存储路径和所述存储名存储所述人群密度数据。

具体地，系统按照用户设定好的存储数据时间间隔自动保存数据到存储路径下，同时用户可以进行远程监控。

本实施例中，系统可视化界面可以包括工作参数(即采集参数)的设置、存储路径的选择和实时波形图的显示。工作参数设置部分是数据采集和历史数据存储设置的模块，包括用户手动输入数据存储路径、存储名以及通过上下箭头调节采集数据和存储数据的时间间隔；当设备收到干扰出现异常时，可以通过当前活动量的数值检查当前信号值，保证采集数据的有效性。

进一步地，为便于用户对于人群密度的监测，本实施例通过设置不同的窗口进行不同时段的人群密度数据显示，具体地，所述显示所述实时波形图(步骤S104)，包括步骤S104a和步骤S104b。

在步骤S104a中，设置第一窗口，基于所述第一窗口显示第一预设时间段内的实时波形图；以及，

在步骤S104b中，设置第二窗口，基于所述第二窗口显示第二预设时间段内的实时波形图。

本实施例中，实时波形图显示部分分为两个显示窗口，其中实时波形图由横纵坐标显示，竖轴表示人群活动密度大小，这里的人群活动是已经进行了预处理，去除干扰信号的数据，横轴表示时间，最右端是当前的时间，随着时间推移波形逐渐左移。一个波形窗口例如第一窗口为实时波形图模块，仅显示近10分钟的人群密度，便于发现局部异常，及时采取措施；另一个波形窗口为近2h活动曲线模块，可以显示人群近2h的活动波形，便于工作人员的观测人群活动的整体变化趋势。

需要说明的是，本领域技术人员可以结合现有技术和实际应用对第一预设时间段和第二预设时间段进行适应性设定，其中第一预设时间段和第二预设时间段分别表示不同时间范围。

为便于理解，请参照图5和图6，图5和图6分别为本实施例提供的又一种人群密度的可视化监测方法的流程示意图之二和流程示意图之三，图5中，侧重于描述用户使用系统时的信号处理流程：

步骤S51、用户启动设备(即计算机1)；

步骤S52、用户调用函数读取设备，判断设备是否正常运行；

其中，步骤S52在上述实施例中关于采集参数的设置部分中进行详述，此处不再赘述。

步骤S53、如果正常运行，则用户在设备上设置采集参数；

步骤S54、设备在接收到用户设置的采集参数后，调用被动式红外检测设备进行人体电信号采集；

步骤S55、调用信号转换单元对人体电信号数据进行模数转换，获得数字信号，并对数字信号进行去噪处理，获得数字信号数据形式的人体密度数据；

步骤S56、读取当前时间；

步骤S57、保存采集结果，以及显示实时波形图；

步骤S58、根据采集参数判断是否需要停止采集，若是，则结束流程，如否，则返回步骤S54继续采集数据。

图6中，侧重于描述用户使用系统时的用户监控流程。

步骤S61、用户在设备上输入用户名、密码；

步骤S62、根据用户输入的用户、密码验证用户身份信息，如果验证失败，则发出错误提示并返回步骤S61，否则，进入步骤S63；

步骤S63、用户初始化设备参数；

步骤S64、检查设备是否联网，如否，则重新返回步骤S63，如是，则执行步骤S65；

步骤S65、设备读取用户设置的系统参数(采集参数)；

步骤S66、基于系统参数进行信号采集；

步骤S67，对采集获取的人群密度数据进行实时波形图显示(包括实时波形图和近2h波形)、数据存储，同时用户可以基于采集获取的人群密度数据在无线网卡下进行远程监控。

基于相同的技术构思，本公开实施例相应还提供一种人群密度的可视化监测系统，如图7所示，所述系统包括接收模块71、获取模块72、生成模块73以及显示模块74，其中，

所述接收模块71，其设置为接收用户设置的关于人群密度的采集参数；

所述获取模块72，其设置为基于所述采集参数持续获取人群密度数据；

所述生成模块73，其设置为基于所述人群密度数据生成关于人群密度的实时波形图；以及，

所述显示模块74，其设置为显示所述实时波形图。

结合图8所示，图8为人群密度的可视化监测系统的可视化界面的场景示意图，其包括主界面，主界面下包括系统管理、参数设置、实时波形和历史记录，其中用户在系统管理页面可以进行用户登录等操作，在参数设置页面输入采集参数、在实时波形页面监测人群密度情况以及在历史记录页面查看人群密度的历史数据。

在一种实施方式中，所述采集参数包括采集数据的开始时间和结束时间，

所述获取模块72，包括：

采集单元，其设置基于所述开始时间和结束时间持续采集人体红外数据；

信号转换单元，其设置为将所述人体红外数据转换为数字信号，得到初始人群密度数据；以及，

处理单元，其设置为对所述初始人群密度数据进行去噪处理，得到人群密度数据。

在一种实施方式中，所述采集单元具体设置为，利用被动式红外探测器持续采集人体电信号数据；

所述信号转换单元具体设置为，利用ADS1256模数转换器将所述人体电信号数据转换为数字信号数据。

在一种实施方式中，所述采集参数包括采集数据的存储路径、存储名以及存储时间间隔，还包括：

存储模块，其设置为在获取模块基于所述采集参数获取人群密度数据之后，达到所述存储时间间隔时，基于所述存储路径和所述存储名存储所述人群密度数据。

在一种实施方式中，所述显示模块，包括：

第一窗口设置单元，其设置为基于第一窗口显示第一预设时间段内的实时波形图；以及，

第二窗口设置单元，其设置为基于第二窗口显示第二预设时间段内的实时波形图。

基于相同的技术构思，本公开实施例相应还提供一种电子设备，如图9所示，所述电子设备包括存储器91和处理器92，所述存储器91中存储有计算机程序，当所述处理器92运行所述存储器91存储的计算机程序时，所述处理器92执行所述的人群密度的可视化监测方法。

基于相同的技术构思，本公开实施例相应还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，所述处理器执行所述的人群密度的可视化监测方法。

本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本公开的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本公开进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本公开各实施例技术方案的范围。