兒童自動(dòng)識(shí)別通行系統(tǒng)

程淑悅

上海市民辦新竹園中學(xué) 上海 200122

引言

按照政府規(guī)定,地鐵、公園、輪渡、科技館等很多地方對(duì)身高不到1.2-1.4米不等的孩子是免費(fèi)開放的?？墒呛⒆觽?cè)谙硎茏约旱臋?quán)利時(shí)卻要像個(gè)逃票者一樣鉆過去,這樣對(duì)于培養(yǎng)孩子的自尊和規(guī)則意識(shí)是非常不利的。

我上網(wǎng)查找了一下關(guān)于兒童自動(dòng)識(shí)別通行系統(tǒng)的信息,發(fā)現(xiàn)很少人注意到這個(gè)問題。少量的一些系統(tǒng)要么非常的昂貴和復(fù)雜,要么不夠智能化。如蘇州大學(xué)的范子陽和陳立國提出利用光電開關(guān)探測技術(shù)來分辨成人和兒童[1],這是個(gè)不錯(cuò)的辦法,但如果有不守規(guī)矩的大人故意彎下腰,便很容易蒙混過關(guān);天津大學(xué)的趙黎麗和侯正信提出,可通過步態(tài)特征來識(shí)別人物的身份[2],然而,人的步態(tài)種類太多(24種),誤判率可能較高。

從學(xué)校的身體質(zhì)量指數(shù)BMI(Body Mass Index)考核里,我認(rèn)識(shí)到絕大多數(shù)人的BMI指數(shù)都應(yīng)該在合理的分布范圍以內(nèi),具體范圍可根據(jù)兒童的生長發(fā)育規(guī)律曲線[3]得出。因此,如果我們?cè)跈z測身高時(shí),對(duì)體重也做同步測量,那么BMI指數(shù)就能夠把某些故意彎腰通過的大人給識(shí)別出來,因?yàn)樗麄兊膹澭院鬁y出來的BMI指數(shù)會(huì)異常的高。

1 設(shè)計(jì)模型及識(shí)別系統(tǒng)

本系統(tǒng)致力于解決兒童自動(dòng)識(shí)別并給予通行問題。

整個(gè)系統(tǒng)由五個(gè)部分組成,如圖1所示。分別為身高測量、體重測量,信息處理器,語音系統(tǒng)、閘口執(zhí)行系統(tǒng)。身高測量和體重測量用于收集身高和體重的信息,信息處理器用于接收身高和體重?cái)?shù)據(jù),通過處理器運(yùn)算得到BMI數(shù)據(jù),并根據(jù)設(shè)定的BMI指數(shù)(如BMI<25)進(jìn)行羅輯判斷,判斷結(jié)果傳送給語音系統(tǒng)和閘口執(zhí)行系統(tǒng)。語音系統(tǒng)用于提示和警告,閘口執(zhí)行系統(tǒng)根據(jù)結(jié)果選擇是否開啟單向通道。其中語音系統(tǒng)和閘口執(zhí)行系統(tǒng)可以利用現(xiàn)有的系統(tǒng),而身高測量和體重測量是新增加的設(shè)備。

圖1 閘口兒童自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

身高測量系統(tǒng)可采用目前成熟的紅外激光或超聲測高系統(tǒng)。在閘道入口的正上方放置光源及反射接受裝置,當(dāng)行人通過其下方時(shí),根據(jù)光的發(fā)射及接收時(shí)間差得到身高信息,該信息通過有線或者無線的通訊方式傳遞給信息處理器。

體重測量系統(tǒng)是安裝在閘道入口處的數(shù)字稱重器,也在身高測量系統(tǒng)的正下方。行人通過時(shí)只需站立在體重稱上即可獲取相應(yīng)數(shù)據(jù)(同時(shí)獲取身高及體重,精度分別可達(dá)0.1cm,0.1kg),該信息同樣通過有線或者無線的通信方式傳遞給信息處理器。根據(jù)實(shí)際情況,體重測量器可對(duì)市場上的成熟產(chǎn)品進(jìn)行選型或做小的改造。

信息處理器將接收到的身高和體重信息進(jìn)行處理,對(duì)于身高在免費(fèi)通行范圍內(nèi)的數(shù)據(jù),計(jì)算出BMI指數(shù),根據(jù)兒童正常BMI指數(shù)的范圍做出邏輯判斷。

根據(jù)《中國學(xué)齡兒童青少年超重、肥胖篩查體重指 數(shù)值分類標(biāo)準(zhǔn)》[4],以NCHS(美國國立衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)中心)推薦的超重肥胖標(biāo)準(zhǔn)為例,身高1.3米的兒童平均年齡在8周歲,8周歲的BMI的超重肥胖標(biāo)準(zhǔn)為21(相應(yīng)體重為35.49kg),避免誤判,為我們可以將這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)提高到23(相應(yīng)體重為38.87kg)。即身高不達(dá)1.3米,而BMI若超過23的行人,將無法獲得免費(fèi)通行權(quán)。

對(duì)身高在免費(fèi)通行范圍內(nèi),且BMI指數(shù)在兒童合理范圍以內(nèi)的行人,語音系統(tǒng)提示“兒童免費(fèi)通過”。同時(shí)發(fā)送指令給閘口欄桿或旋轉(zhuǎn)欄桿,打開放行。在正常BMI指數(shù)范圍以外的,主要是BMI指數(shù)超高的那一部分(可能是故意彎腰的大人,也可能是過度肥胖的小孩),語音系統(tǒng)提示“未能正確識(shí)別,請(qǐng)聯(lián)系工作工員”。通道口保持關(guān)閉。語音系統(tǒng)和閘口系統(tǒng)需要通過有線或者無線的通信方式接收信息處理器的指令。