轨道交通客流监控系统的设计分析

■宋厚尊 ■天津城投枢纽运营管理有限公司，天津 300010

城市轨道交通是解决我国城市交通拥堵问题的主要手段，我国许多大型城市都致力于发展轨道交通。虽然城市轨道交通解决了拥堵问题，方便了人们出行，但也增加了城市管理和安全保障工作难度。尤其在我国多数城市轨道交通无法满足客流需求的情况下，极容易导致拥堵或故障，容易引起拥挤踩踏事故。因此，实施采集客流量信息，为采取安全措施提供依据，是解决城市轨道交通安全隐患的关键。车传统闭路电视监控系统相比，视频监控计的主动性和自动化更强，更适合用于城市交通客流监控。因此本文针对基于视频的轨道交通客流系监控统设计进行分析。

1 轨道交通客流特点及监控系统功能

轨道交通客流监控系统设计应考虑轨道交通客流的特点，并根据轨道交通客流特点进行设计。根据我国各个城市轨道交通客流站的实际情况，我国城市轨道交通客流存在以下特点。一是高峰期时段客流量极大，站台内人口密度高，人群发生拥堵、阻滞的几率高;二是客流流动性极大，非行人活动物体多;三是客流集中，并主要集中在站台、出入库及换乘通道等几个区域;四是行人姿态各异，光线、阴影对监控的干扰大［1］。基于以上特点，基于视频的轨道交通客流监控系统需要根据客流变化实现动态采集，计算并提取图像数据，识别行人，从而完成对客流安全状态的判别。此外，由于轨道交通站内分区设置明显，监控摄像头的数量、高度和角度需根据不同区域的功能进行安装，并能实现对系统整体的统一管理。

轨道交通客流监控系统的功能为对车站内主要客流几种区域进行监控，并根据对监控视频图像进行分析、处理和识别，根据识别数据确定客流安全状态等级，为工作人员采取安全管理措施提供参考，确保交通运输安全。根据轨道交通客流特点及监控系统的任务功能，客流监控系统应具备实时性、准确性和稳定性特点。实时性是指系统应实时采集客流视频，实时分析客流视频，实时反馈视频数据［2］。准确性是指系统应提高行人识别的准确度，减少误判。稳定性是指系统应能够长期可靠运行，系统自身发生故障或因其它因素引起停止运行的几率低。

2 轨道交通客流监控系统设计

2．1 硬件系统平台设计

根据客流监控系统的功能，轨道交通控制系统可采用以下硬件平台结构设计，摄像机采集客流视频，依次经数字硬盘刻录机、计算机处理后，由显示器显示客流状况，达到对客流状况的实施监控。监控系统硬件平台设计结构如见图1。

2．1．1 摄像机

摄像机负责客流图像采集。以组成元件进行划分，摄像机分为CCD和CMOS两类［3］。由于轨道交通站内存在许多不稳定因素，对视频图像的影响较大，摄像机应具备更高的成像能力才能满足要求。而CCD具有集成度高、能耗小的特点，CCD摄像机更适合作为监控系统的图像传感器。由于不同安装角度和高度对摄像机拍摄的质量有很大影响，因而为提高图像质量，方便图像处理，可将摄像机设置在站内设施顶部，不仅可以减少来往行人的遮挡，增加图像处理难度;还能提高摄像机监控范围，减少摄像机使用数量。

2．1.2 数字硬盘刻录机

数字硬盘刻录机的作用在于将模拟视频信号转换为数字视频信号，并存储转换后的视频信号［4］。数字硬盘刻录机不仅具备信号转换和存储功能，还能提供图像录制、播放及管理功能。

2．1.3 计算机

计算机是整个系统运行的载体，图像处理、监控和管理等行为均在计算器平台完成。

2．1.4 显示器

显示器负责呈现转换和计算机处理后的视频图像，以实现一对一或一堆多的视频监视功能，工作人员可以通过显示器实现对站内各区域客流状况的实施监控。

2．2 软件系统设计

摄像头采集客流图像后，需要使用图像处理软件对客流模拟视频信号进行后续分析和识别。该轨道交通客流监控系统的软件系统采用基于Visua1 C++和MATLAB混合编程实现。Visua1 C++是当前主流应用程序开发环境之一，具有功能强大、执行速度快、效率高的特点。但是缺点也比较明显，Visua1 C++进行科学计算的函数库不丰富，读取和现实图像数据的程序繁琐。Mat1ab是将各类数据分析、矩阵计算、信号处理和图形显示结合于一体的软件，Mat1ab可调用大量高精度函数，是一种清洁、高效的编程工具。但是，由于Mat1ab使用解释性语言，Mat1ab的执行速度和应用范围受受到极大限制，因此本研究采用Visua1 C++和Mat1ab联合进行系统软件平台设计［5］。在该轨道交通客流监控系统设计中，Visua1 C++和Mat1ab混合编程采用Ma1tab引擎方式和动态连接库的方式实现混合编程。

2．2.1 Maltab引擎

Ma1tab引擎是指一组支持C/C++、Fortran等语言的接口函数，实现在其他编程环境中对Ma1tab进行控制。接口函数主要包括打开或关闭一个Ma1tab对话框、向Ma1tab环境发送命令、写入数据或读取数据。Ma1tab引擎方式设置主要包括数据类型mxArray、引擎函数和Mat1ab环境的配置。mxArray类型是Mat1ab引起函数中所欲与变量有关的数据类型，引擎函数可以实现VC对Mat1ab的控制，常用函数有engEva1－String、engOpen、engGetVariab1e 等［6］。Mat1ab 环境的配置分为以下步骤，分别为注册Mat1ab、在VC中配置混合编程环境依次引入engine．h头文件和Mat1ab对应库文件。

2．2.2 编译动态链接库

使用Mat1ab的编译器将M文件编译成动态链接库，并于Visua1 Studio中调用。实现过程:首先建立M文件“myfun”，再生成C++开发过程所需的程序和发布时所需的文件，创建MFC应用程序作为调用程序。

3 结语

本文只对监控系统设计进行简要分析，还有很多工作需进一步探索和完善。如系统实时性对识别精度的影响、视频监控的单目视觉方式带来的遮挡问题等，还需要再未来的实验和实际工作中不断完善。

［1］陈小鸿，王翔，李佳等．城市轨道交通客流增长滞后性与预测方法研究［J］．城市轨道交通研究，2014，17(11):22 －27．

［2］李潇潇，朱艳．轨道交通综合监控系统前端处理器接入方案比选［J］．铁路计算机应用，2014，13(11):48 －50．

［3］谭筠梅，王履程，雷涛等．城市轨道交通智能视频分析关键技术综述［J］．计算机工程与应用，2014，17(4):1 －6．

［4］谭筠梅，王履程，雷涛等．城市轨道交通智能视频分析关键技术综述［J］．计算机工程与应用，2013，15(10):584 －585．

［5］陈志兵，倪玮．城市轨道交通综合监控系统的技术发展［J］．城市建设理论研究(电子版)，2015，03(5):3724 －3725．

［6］李天辉．城市轨道交通综合监控系统的技术发展［J］．自动化博览，2013，44(10):80－84．