智能公交控制器

[摘 要]智能公交系统基于全球定位技术、无线通信技术、地理信息技术等技术的综合运用，实现公交车辆运营调度的智能化，公交车辆运行的信息化和可视化。通过建立电脑营运管理系统和连接各停车场站的智能终端信息网络，加强对运营车辆的指挥调度，推动智慧交通与低碳城市的建设。智能公交系统通过对域内公交车进行统一组织和调度，提供公交车辆的定位、线路跟踪、到站预测、电子站牌信息、油耗管理等功能，以及公交线路的调配和服务能力，实现区域人员集中管理、车辆集中停放、计划统一编制、调度统一指挥。

[关键词]语音芯片 开关检测 报站系统

中图分类号：TG242.7 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）33-0067-01

1 智能公交人数统计及报站系统

1.1 人数统计

构建一个应用于公交车的人流量统计系统，提出了一种基于差分统计的计数算法。

开门和关门之间的图像被记录在缓存中，当关门后，计算机开始处理记录下的图像，计算出上下车的人数。然后，清空缓存，等待记录下一次的图像。因为只有当车到站的时候才可能有乘客上下车，这种只处理开门和关门之间图像的方式不仅不会少统计人数，而且避免了在关门期间，由于环境或光线的变化产生错误的计数。

1.1.1 算法阐述

人流量统计分析

图a～c表示从一个典型序列中抽取的三帧，为简化计算，假设已经事先获得了一幅比较理想的背景图像。 用场景图像和背景图像作直接差分，得到差分图像。 直接差分可以表示为：

其中，b（x，y）和s（x，y）分别是背景图像和场景图像在坐标（x，y）处的像素灰度值，d（x，y）是相应位置的差分图像像素灰度值。

对差分后的图像进行二值化处理，表示为：

其中，d（x，y）是差分图像在坐标（x，y）处的像素灰度值，g（x，y）是相应位置的二值图像的值， 只可能是“0”或“1”，阈值T采用最大方差法计算。图d～f分别表示由对应的原始灰度图像经过处理得到的差分二值图像。在图f中，可以看到人体目标出现了断裂和空洞现象。

计算图像中目标的面积，即统计差分二值化图像中的目标像素：

其中， g（x，y）是差分二值图像在坐标（x，y）处的值，G是整个差分二值图像平面，y是目标的面积，单位是像素数。

如果对序列图像的每一帧都计算目标面积，就可以得到目标面积随乘客上下车的变化趋势，绘制出一条目标面积统计曲线。

对一个典型的序列图像作出的目标面积统计曲线。真实的序列中，在20 帧图像前后有一个乘客下车，在90帧和110帧前后有两名乘客下车。观察图1中的曲线，可以看到，在0～50帧之间有一个突起的波峰，在70～140之间也有一个突起的波峰，而且这个波峰比0～50帧之间的波峰更高，持续时间也更长。也就是说，目标面积统计曲线中的波峰对应着乘客的上下车，对其它几个序列图像作出的曲线也有类似的结果。

1.1.3 计数算法

只知道曲线中波峰的个数是无法统计出人数的， 因为有的时候， 干扰也会产生波峰，两个人紧挨着下车也可能只有一个波峰。但是这些情况下所产生的波峰有一些明显的区别，可以对找到的波峰进行类别的区分来得到更准确的人数。

通过对多个序列曲线的分析，归纳出四种不同特征的波峰，列在表1中。计数算法的基本思想就是：计算每帧场景图像和背景图像作差分后目标的面积y，把y看作曲线纵坐标，帧数看作曲线横坐标，然后找到这条曲线上的所有波峰并将其分类，最后根据波峰的类型累加计算通过的人数

算法步骤：

①计算目标面积

加载背景图像，利用（1）式计算场景图像和背景图像的差分图像。再用（2）式得到差分二值图像，最后用（3）式计算目标的面积。对每一帧场景图像计算得到一个目标面积，得到一个目标面积数组y[i]。

②曲线平滑

从图1中看出，目标面积统计曲线有很多小的突起。为了更好地提取出波峰， 采用了一种自适应的方法对曲线进行平滑处理，去除这些噪声点。平滑窗口的大小用下式计算：

其中，n是曲线弧长，c是Freeman方向链码，ci+k表示k距离上的方向链码。曲线的变化越快，Dn越大，平滑窗口W也就越大。平滑处理采用均值滤波，表示为：

③提取波峰

计算波峰基准高度L，计算方法如下式：

其中，ymax和ymin分别是数组y[i]中的最大值和最小值，对应于目标面积统计曲线的最高点和最低点。y[i]中小于L的值被忽略，所有大于L的值可以被分为标号连续的N个部分，对应曲线上的N个波峰。例如，第k个部分可以表示为：y[sk]，y[sk+1]，，y[ek]。

参考文献

[1] 王占杰 《计算机自动检测与控制》2013.5.机械工程出版社.

[2] 李衡宇，何小海，吴炜，杨晓敏.基于计算机视觉的公交车人流量统计系统.四川大学学报（自然科学版）.

[3] 李超.基于GPS定位的公交车自动报站系统的设计 苏州经贸职业技术学院.