基干Linux与OpenCV教室人数检测统计系统研究.docVIP

基于Linux和OpenCV的教室人数检测统计系统研究 　　摘要：为了让学生能远程了解自习室人数情况，从学生头部特征出发，分析现有的教室识别人数技术的特点和不足，以嵌入式Linux和OpenCV为软硬件搭建系统。系统采用垂直俯视拍摄方式，对教室座位区采取提取轮廓并椭圆拟合的方法识别座位区人数及人员排布。经实验表明，系统能有效地识别教室人数及并分析学生行为，具有快速、准确性高的特点 关键词：嵌入式Linux；OpenCV；教室人数统计；椭圆拟合 中图分类号：TP18 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）28-0187-02 Abstract： in order to let the students understand the remote study room number， starting from the student head characteristics， analysing the characteristics of classroom identification number of technology and shortcomings， based on embedded Linux and OpenCV as soft hardware system. The system adopts the vertical view shooting mode， take the contour extraction and recognition method of ellipse fitting and the number of personnel arrangement of the seating area， seating area. The experiment shows that the system can effectively identify the number of the classroom and analyze the behavior of the students. It has the characteristics of high speed and high accuracy. Key words： embedded Linux； OpenCV； classroom population statistics； ellipse fitting 随着我国高水平大学的招生人数进一步增加，学生对自习室是否有空位及其排布情况无法便捷获取。随着计算机技术的发展，图像处理技术在解决这个问题越来越显示出它的优点 文献[1]提取了一种基于网格的模板匹配方法，使用背景减除算法得到运动区域，提取帧图像进行预处理，然后提取特征统计人数。但人体间的相互遮挡而降低了检测精度。文献[2]利用人头和非人头统计特征提出了结合扩展的Haar特征和SVM分类器来检测行人，此方法需花费大量时间收集人头图像样本和训练分类器； 分析总结现有技术的不足，系统采用垂直俯视拍摄方式，使用OpenCV作为函数库，可方便移植于Linux系统，算法简单、鲁棒性强 1 系统整体架构设计 嵌入式Linux是以Linux内核为基础，根据需要对软、硬件进行裁剪的专用嵌入式系统 [3] OpenCV是一个开放源代码的计算机视觉库，使非专业图像处理的工程技术人员应用于图像分割、运动检测等方面[4] 系统框架分为应用层、库层、Linux内核、硬件层。应用层为教室人数检测应用程序，为C/C++语言编写，包含文中所提的算法。库层上下分别为OpenCV视觉库、OpenCV依赖库、基本c库三层。Linux内核以官网下载的Linux3.4.2内核基础上经过裁剪，加载摄像头、触摸屏、无线网络等模块。系统使用三星四核Cortex-A9构架处理器Exynos 4412，主频为1.5GHZ，内存为1GB DDR3、闪存4GB eMMC，图像处理能力强大。I2C接口连接CMOS摄像头OV7740 2 人员特征的分析及检测 系统以教室为应用背景，在教室正中心架设摄像头，将整个教室摄入。系统的整体工作流程如图2所示。教室中心正上方的摄像头摄入当前教室图像，从视频中提取视频帧，对视频帧图像经过灰度化、二值化处理、提取轮廓，由于俯视情况下人头部轮廓图可近视为一圆形，通过椭圆拟合，可找到图像中的疑似人头部，再根据拟合椭圆的面积等条件判断是不是头部。由于学生坐在相邻位置时，在进行交谈时头部图像可能发生一部分重叠，当两个人头部图像重叠，提取的头部轮廓将存在拐点。如果椭圆面积大于一个人头部面积的阈值，再进行轮廓有无拐点判断。以拐点为分界点，随机选取疑似头部轮廓起始点到拐点、拐点到疑