航站樓旅客密度檢測(cè)系統(tǒng)研究

關(guān)華 劉冬華 萬(wàn)好 龐粵鴻

（廣東機(jī)場(chǎng)白云信息科技有限公司 廣東省廣州市 510470）

1 引言

航站樓旅客密度監(jiān)控對(duì)于公共安全管理、公共空間設(shè)計(jì)及商業(yè)數(shù)據(jù)收集分析等意義重大。對(duì)于公共安全管理而言，旅客密度監(jiān)控可以實(shí)時(shí)分析出當(dāng)前區(qū)域的人流量情況，從而對(duì)于密集度高的區(qū)域及時(shí)進(jìn)行人群疏散，避免2014年外灘踩踏悲劇的再次重演；對(duì)于公共空間設(shè)計(jì)者（如機(jī)場(chǎng)、火車(chē)站、汽車(chē)站等）而言，旅客密度監(jiān)控有利于幫助他們進(jìn)行公共空間設(shè)計(jì)，優(yōu)化問(wèn)詢(xún)臺(tái)、安檢口、值機(jī)口等人群稠密區(qū)域，盡量疏散人群，預(yù)防安全事件發(fā)生；對(duì)于商場(chǎng)從業(yè)者而言，分析人流量可以幫助分析消費(fèi)者購(gòu)買(mǎi)商品的意愿，優(yōu)化商鋪/商品布局，使得經(jīng)營(yíng)效益最大化。

目前機(jī)場(chǎng)通用的旅客密度估計(jì)方法采用的是Wi-Fi、移動(dòng)通訊信號(hào)等方式進(jìn)行采集，但是均無(wú)法真實(shí)反映旅客人數(shù)，均為估算結(jié)果，這就導(dǎo)致數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確、無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)安全隱患等問(wèn)題，因此，民航機(jī)場(chǎng)急需尋求其他更直觀準(zhǔn)確的檢測(cè)統(tǒng)計(jì)方案，為航站樓安防與服務(wù)提供更優(yōu)質(zhì)的支撐。

隨著近年來(lái)機(jī)器視覺(jué)技術(shù)及硬件的飛速發(fā)展，使基于視覺(jué)的旅客密度檢測(cè)成為了可能，而且基于民航機(jī)場(chǎng)的安防設(shè)置，航站樓內(nèi)早已實(shí)現(xiàn)了全區(qū)域的視頻覆蓋，為基于視覺(jué)的旅客密度檢測(cè)提供了先決條件。因此，本文針對(duì)機(jī)場(chǎng)航站樓環(huán)境下的旅客密度檢測(cè)系統(tǒng)展開(kāi)研究，以實(shí)現(xiàn)航站樓各區(qū)域旅客人群密度的實(shí)時(shí)評(píng)估，協(xié)助完成人群疏導(dǎo)，提高空間利用率，預(yù)防安全事件的發(fā)生，提高乘客滿(mǎn)意度。

2 系統(tǒng)功能需求

航站樓旅客密度檢測(cè)系統(tǒng)主要功能包括：

2.1 密度檢測(cè)

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)客流密度達(dá)到7.5 人/平方米時(shí)，發(fā)生安全時(shí)間的幾率將急劇增加，極易發(fā)生突發(fā)事件。因此，對(duì)航站樓內(nèi)旅客密度進(jìn)行監(jiān)測(cè)與分析，通過(guò)智能視頻分析手段檢測(cè)視頻場(chǎng)景中旅客密度，能夠?yàn)闄C(jī)場(chǎng)航站樓管理單位提供及時(shí)有效的預(yù)警數(shù)據(jù)，及早進(jìn)行人為干預(yù)，疏導(dǎo)人群，以防意外發(fā)生。

2.2 檢測(cè)區(qū)域設(shè)置

航站樓處于安防級(jí)別的要求，實(shí)現(xiàn)了全域視頻覆蓋，但不可避免的會(huì)帶來(lái)相應(yīng)問(wèn)題：

（1）單個(gè)攝像頭視野范圍有限；

（2）各個(gè)攝像頭拍攝角度不同；

（3）攝像頭之間或多攝像頭視野重疊等問(wèn)題，上述問(wèn)題就導(dǎo)致需要對(duì)各攝像頭采集到的視頻進(jìn)行預(yù)處理，明確各自檢測(cè)范圍，并以區(qū)域劃分將各攝像頭視野進(jìn)行拼接處理。

2.3 預(yù)警閾值設(shè)定

航站樓是為旅客提供各項(xiàng)服務(wù)的綜合體，對(duì)于不同的區(qū)域人流都有著不同的要求，與之對(duì)應(yīng)的人群密度預(yù)警閾值也不盡相同，因此，系統(tǒng)需要根據(jù)場(chǎng)景區(qū)域的不同，設(shè)定不同的密度預(yù)警閾值，并且具備后期變更的功能。

2.4 抗干擾

干擾是基于視覺(jué)技術(shù)的系統(tǒng)始終要面臨的難題，對(duì)于旅客密度檢測(cè)而言，航站樓內(nèi)的廣告、高反光、倒影都會(huì)對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)帶來(lái)干擾，不僅會(huì)帶來(lái)誤差的增加，也會(huì)導(dǎo)致計(jì)算量的大幅增加。因此在預(yù)處理階段進(jìn)行干擾區(qū)域剔除以及算法抗干擾性能優(yōu)化就尤為重要。

3 系統(tǒng)搭建

3.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)采用基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)和深度學(xué)習(xí)的方法搭建人群密度估計(jì)平臺(tái)，主要針對(duì)監(jiān)控場(chǎng)景中的旅客進(jìn)行密度估計(jì)及數(shù)量統(tǒng)計(jì)。采用基于VGG19 網(wǎng)絡(luò)，其具有較快的前向推理速度，能夠較好的保證實(shí)時(shí)性。訓(xùn)練過(guò)程在多個(gè)場(chǎng)景進(jìn)行，包括公共場(chǎng)所，戶(hù)外場(chǎng)所以及不同人流密度的場(chǎng)景，具有較強(qiáng)的魯棒性，對(duì)于不同的監(jiān)控場(chǎng)景都有較好的效果。系統(tǒng)流程如圖1 所示。

3.2 系統(tǒng)設(shè)置

3.2.1 掩碼繪制

在視頻的實(shí)際使用過(guò)程中，往往包含一些并不值得關(guān)注的區(qū)域，如較大畸變的邊緣區(qū)域、有部分物體遮擋的區(qū)域等，全圖檢測(cè)不僅會(huì)影響到檢測(cè)效果，而且會(huì)引入不必要的算力消耗。因此，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了掩碼繪制功能，如圖2 所示。

由于監(jiān)控場(chǎng)景往往是不變的，所以直接采用視頻的首幀來(lái)作為掩碼繪制的背景。掩碼繪制界面采用類(lèi)似涂鴉板的繪制方式，通過(guò)鼠標(biāo)點(diǎn)擊來(lái)進(jìn)行涂抹，擋住不需要的區(qū)域，并提供掩碼繪制線寬及擦除功能。

3.2.2 閾值設(shè)置

為輔助管理人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)旅客密度過(guò)大區(qū)域，以便進(jìn)行人為干預(yù)，避免突發(fā)事件發(fā)生，以及應(yīng)對(duì)因不同的場(chǎng)合下對(duì)旅客密度管控預(yù)警要求的不同，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了旅客密度閾值設(shè)置功能。如圖3 所示。

當(dāng)旅客密度超出設(shè)定閾值后，視頻將在相應(yīng)的位置上標(biāo)注紅色方框進(jìn)行提示，提醒安保人員注意該區(qū)域。

3.3 系統(tǒng)界面

界面右側(cè)為密度熱力圖，顏色越趨近于紅色說(shuō)明人數(shù)越多。為了便于管理人員理解和使用熱力圖，設(shè)置了兩種顯示風(fēng)格：即純熱力圖顯示及熱力圖疊加顯示，如圖4、5 所示。

圖1：系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程圖

圖2：掩碼繪制功能

圖3：閾值設(shè)置功能

圖4：純熱力圖顯示

圖5：熱力圖疊加顯示

4 結(jié)論

本文在充分分析航站樓對(duì)于旅客密度檢測(cè)需求的基礎(chǔ)上，研究設(shè)計(jì)了一套基于深度學(xué)習(xí)的航站樓旅客密度分析系統(tǒng)，利用機(jī)場(chǎng)航站樓監(jiān)控視頻，實(shí)現(xiàn)航站樓各區(qū)域的旅客密度監(jiān)測(cè)與分析任務(wù)，能為管理人員提供有效實(shí)時(shí)的航站樓各區(qū)域旅客密度數(shù)據(jù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)人群異常聚集區(qū)域，協(xié)同巡檢人員疏導(dǎo)聚集旅客，提高航站樓安全保障效率。