复杂环境下关于人员快速统计、识别及定位的研究

复杂环境下关于人员

快速统计、识别及定位的研究

摘要：

本文着重分析了在室内、地下、机井、矿井等特殊环境下，人员的快速统计、识别及高精度定位的目前行业状况，并对相关案例进行了剖析研究，从而为项目有效性实施得出可行的解决方法。

0、引言

全球卫星定位系统（GPS）的成功使人们对定位服务的需求日益增多，然而在室内等复杂环境下，由于卫星信号接收受到严重干扰，GPS 无法满足定位精度的要求。射频识别技术（RFID）具有非接触、非视距、成本低且定位精度高的优点，开始得到越来越多的关注，成为优选的室内定位技术。

1、项目背景及要求

1.1、项目要求：

1、实现人员统计 AAAAA

2、实现人员识别 AAA

3、实现人员定位 A

1.2、项目背景

目前GPS无法在室内、室外、地下、矿井等复杂环境下的进行人员识别及快速精准定位。因此需要一种能够快速人员统计、识别及精准定位的技术方案。

1.3、专业词汇

1.3.1、人数统计

人数统计是一种运用视频图像分析技术进行人流量统计的视频智能化应用系统。通过内置算法对视频中人数和人群流动方向等信息进行有效统计并生成报表。用户可以在掌握监控区域实时动态信息的同时，及时得到现场准确的人数和人群流量数据，有利于管理单位更高效的组织工作，它可与第三方软件系统进行集成，为科学决策提供数据支持。

1.3.2、无线射频识别(RFID)

依赖电子标签

可以广泛应用于监狱、矿井、地下作业、室内等环境。

RFID技术的基本工作原理：标签进入磁场后，接收解读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息（Passive Tag，无源标签或被动标签），或者由标签主动发送某一频率的信号（Active Tag，有源标签或主动标签），解读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。

一套完整的RFID系统，是由阅读器（Reader）与电子标签（TAG）也就是所谓的应答器（Transponder）及应用软件系统三个部份所组成，其工作原理是Reader发射一特定频率的无线电波能量给Transponder，用以驱动Transponder电路将内部的数据送出，此时Reader便依序接收解读数据，送给应用程序做相应的处理。

1.3.3、辅助GPS技术(A-GPS)

依赖：带有GPS和网络的移动终端设备

A-GPS技术是一种结合了网络基站信息和GPS信息对移动台进行定位的技术，可以在GSM/GPRS、WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA网络中使用。该技术需要在手机内增加GPS接收机模块，并改造手机天线，同时要在移动网络上加建位置服务器、差分GPS基准站等设备。如果要提高该方案在室内等GPS信号屏蔽地区的定位有效性，该方案还提出需要增添类似于EOTD方案中的位测量单元（LMU）。

A-GPS基本思想是通过在卫星信号接收效果较好的位置上设置若干参考GPS接收机，并利用AGPS服务器通过与终端的交互获得终端的粗位置，然后通过移动网络将该终端需要的星历和时钟等辅助数据发送给终端，由终端进行GPS定位测量。测量结束后，终端可自行计算位置结果或者将测量结果发回到AGPS服务器，服务器进行计算并将结果发回给终端。同时后台SP可获取位置信息为其它服务应用。

1.3.4、Zigbee无线组网通讯技术

Zigbee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗个域网协议。根据这个协议规定的技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。简而言之，ZigBee就是一种便宜的，低功耗的近距离无线组网通讯技术。

1.3.5、RADAR室内定位系统

Microsoft公司开发的RAD从室内定位系统利用指纹识别技术进行定位,解决WLAN中定位移动计算设备的问题"该方法是通过对特定环境下的RF信号衰落特征值进行处理实现的。

RADAR系统是基于IEEE802.llWLAN的室内无线射频定位系统,属于采用经验测试和信号传播模型相结合的场景法定位系统"RADAR系统把信号强度作为估算射频发射器与接收器间距的依据,建立射频信号的传输信道模型,确定信号衰减与发射器!接收器间墙壁数量的关系,从而得到给定位置接收器最优的距离估算参数"该系统事先在建筑物内部固定有三个位置已知的基站,待定位置的移动点通过两个步骤获取位置"首先是一个离线的数据收集的过程,由各移动节点发送广播报文,基站的接收器根据信号强度确定移动节点的位置,并将此位置存入一个场景一位置的表结构中"第二个步骤是在线数据处理过程,移动节点定期发送广播报文,基站节点查表,根据接收信号的强度找出最为接近的位置作为节点当前的位置"

1.3.6、ActiveBadge 室内定位系统

2、目前行业相关案例分析

2.1、基于图像识别技术

2.1.1、人员统计

视频人数统计技术是一种基于智能视频分析技术发展而来的应用功能，人数统计技术采用先进的智能视频分析算法，通过视频画面分析检测活体（人体头部和肩部）的形状，并在设定区域内分析进和出的不同个体数量，实现相关人数数据的统计和记录。

人数统计系统是利用计算机视觉技术，对画面进行分析、处理、应用的过程，完整的行人数量统计系统，主要包括以下几个步骤：

系统技术原理如下图所示：

案例一、天威电子科技

http://www.skycount.com.cn/Products.aspx

摄像枪通过数据传输线路（超五类双绞线或视频线）把采集回来的客流图像数据传输至已安装天威客流统计系统的电脑进行处理分析，从而得出精确的客流量数据。

案例二、飞瑞斯：人形检测分析仪

http://www.firscom.cn/products_27_274.html

人形检测分析仪是飞瑞斯科技利用视频分析连续、客观地监控目标区域，根据图像中人的形体特征检测，进而完整的检测出人数来，人形检测产品，可采集某区域、街道、路口的人流量和过往人流的数据，在公共场所广场可利用此软件进行拥挤安全预警分流措施。

飞瑞斯:客流统计一体机

http://www.firscom.cn/case_43_51.html

案例三、平安视讯

http://www.safevision.cn/about.asp?nid=2&id=3 平安视讯

案例四、精点科技

http://www.wisecount.com/product_498_271.html 精点科技

2.1.3、人员识别

案例一、成都网视通成科技有限公司

http://www.soci.com.cn/company/shop/cpxs_230021_110814.html

智能视频人脸识别系统

案例二、永盛

http://www.keliutongji.com/Products/264.html

“壹脸通”人脸识别监控系统/VIP识别系统

2.2、基于传感器技术

2.2.1、人员定位

案例一、北京中矿华沃科技

采用技术：ZigBee技术

高精度人员定位系统

http://www.zkhw.cn/fenlei_mores.aspx?id=99

北京中矿华沃科技股份有限公司

案例二、深圳市万全智能技术有限公司

采用技术：RFID技术

深圳市万全智能技术有限公司。

超高频RFID阅读器、UHF RFID天线、UHF RFID标签

http://www.vanch.cn/pro/show/100.html

2.3、基于指纹识别技术

2.3.1、人员统计、人员识别

案例一、汉王

汉王人脸通门禁考勤机 E392A

http://www.hanwangshop.com/product_ebook.aspx?id=189

案例二、中控考勤机

人脸

http://www.kqj123.com/main.asp?pid=184&id=5

指纹

http://www.kqj123.com/main.asp?pid=209&id=5

射频卡、指纹、密码

　im2500 8寸TFT高清晰图形界面，可显示个性图形界面及逼真的人员彩色照片。内置Intel32位处理器，采用中控科技最新Biokey VX8.0版高速混合引擎指纹识别算法，全面提高识别质量，及其机器运行效率。满足用户个性需求：射频卡、指纹、密码、摄像拍照，可任意组合识别。内置Webserver,可以高效的浏览。支持手机远程查询、TCP/IP协议、100M高速网络，可实现跨网段数据传送。支持考勤数据实时传送，利用稳定的网络平台，大大提高了考勤数据的可靠性。

3、解决方案

3.1、A方案：人员统计

3.1.1、采用技术：图像分析处理

方案流程：

视频监控-->获取图像-->分析图像-->计算人数-->反馈用户

设备：

视频监控设备、监控平台

可用产品：

相关论文：

基于DM642视频监控人数统计的设计和实现_谢锐.caj

基于视频图像处理的人数自动统计技术研究_顾德军.caj

基于图像的公共汽车人数自动统计技术研究_李志刚.caj

智能视频监控中的行人流量自动统计技术的研究_吕沛.caj

3.1.2、采用技术：红外线

方案流程：

红外设备布控-->触发电路-->分析计算-->计算人数-->反馈用户

设备：

红外设备、单片机等

可用产品：

相关论文：

公共娱乐场所人数统计系统研究_赵炯.caj

基于红外传感器的楼宇人数统计系统的设计_李娟.caj

采用红外织网的室内定位技术_宁静.caj

3.2、B方案：人员统计、人员识别

采用技术：图像分析处理

方案流程：

视频监控-->获取图像-->分析图像-->人员识别、计算人数-->反馈用户

设备：

视频监控设备、监控平台

可用产品：

相关论文：

基于统计学习的自动人脸识别算法研究_王先基.caj

基于监控视频的人脸识别与运动目标分割_吴松.caj
基于人脸识别的会所智能监控系统的研究_阮琳琳.caj

基于视频监控图像的人脸识别技术的研究_徐辉.caj

视频定位技术在城市公共安全视频监控系统中的应用_许昳.caj

3.3、C方案：人员统计、人员识别、人员定位

采用技术：电子标签

方案流程：

传感器-->发送数据-->服务器计算数据-->识别人员、计算人数、地理位置等

设备：

附着电子标签的终端设备、传感器数据读取平台

可用产品：

相关论文：

基于RFID标签的定位原理和技术_韩晶.caj

基于RFID的室内定位技术研究_李魏峰.caj

基于RFID监狱犯人活动定位系统的设计与实现_姚敏.caj

基于ZigBee技术的室内定位系统研究与实现_李同松.caj

3.3、D方案：人员统计、人员识别

采用技术：指纹识别+头像识别

门禁一般分为：

刷卡门禁｛带/不带考勤数据｝

指纹门禁｛带考勤数据｝

人脸识别门禁｛带考勤数据｝

http://www.kqj123.com/main.asp?pid=127&id=5

方案流程：

人员主动刷卡-->打卡机识别-->分析计算

摄象头：专用红外夜视摄象头

验证方式：面部识别、刷卡+面部识别、指纹+面部识别、指纹+卡+面部识别

三维人脸识别率：
· 姿态变化： 100%
· 面部头发遮挡： 87%
· 头部遮挡：试验戴帽子和头盔对有效识别的影响95%
· 弱光线： 100%

相关论文：

自动指纹识别系统关键技术研究_王玮.caj

自动指纹识别技术的发展与应用_尹义龙.caj

自动指纹识别方法研究_王崇文.caj

指纹识别系统的研究与设计_甘露.caj

关键词：

人员统计定位人脸识别视频指纹