航站樓旅客密度檢測系統研究

關華 劉冬華 萬好 龐粵鴻

（廣東機場白云信息科技有限公司 廣東省廣州市 510470）

1 引言

航站樓旅客密度監控對于公共安全管理、公共空間設計及商業數據收集分析等意義重大。對于公共安全管理而言，旅客密度監控可以實時分析出當前區域的人流量情況，從而對于密集度高的區域及時進行人群疏散，避免2014年外灘踩踏悲劇的再次重演；對于公共空間設計者（如機場、火車站、汽車站等）而言，旅客密度監控有利于幫助他們進行公共空間設計，優化問詢臺、安檢口、值機口等人群稠密區域，盡量疏散人群，預防安全事件發生；對于商場從業者而言，分析人流量可以幫助分析消費者購買商品的意愿，優化商鋪/商品布局，使得經營效益最大化。

目前機場通用的旅客密度估計方法采用的是Wi-Fi、移動通訊信號等方式進行采集，但是均無法真實反映旅客人數，均為估算結果，這就導致數據不準確、無法及時發現安全隱患等問題，因此，民航機場急需尋求其他更直觀準確的檢測統計方案，為航站樓安防與服務提供更優質的支撐。

隨著近年來機器視覺技術及硬件的飛速發展，使基于視覺的旅客密度檢測成為了可能，而且基于民航機場的安防設置，航站樓內早已實現了全區域的視頻覆蓋，為基于視覺的旅客密度檢測提供了先決條件。因此，本文針對機場航站樓環境下的旅客密度檢測系統展開研究，以實現航站樓各區域旅客人群密度的實時評估，協助完成人群疏導，提高空間利用率，預防安全事件的發生，提高乘客滿意度。

2 系統功能需求

航站樓旅客密度檢測系統主要功能包括：

2.1 密度檢測

經研究發現，當客流密度達到7.5 人/平方米時，發生安全時間的幾率將急劇增加，極易發生突發事件。因此，對航站樓內旅客密度進行監測與分析，通過智能視頻分析手段檢測視頻場景中旅客密度，能夠為機場航站樓管理單位提供及時有效的預警數據，及早進行人為干預，疏導人群，以防意外發生。

2.2 檢測區域設置

航站樓處于安防級別的要求，實現了全域視頻覆蓋，但不可避免的會帶來相應問題：

（1）單個攝像頭視野范圍有限；

（2）各個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題，上述問題就導致需要對各攝像頭采集到的視頻進行預處理，明確各自檢測范圍，并以區域劃分將各攝像頭視野進行拼接處理。

2.3 預警閾值設定

航站樓是為旅客提供各項服務的綜合體，對于不同的區域人流都有著不同的要求，與之對應的人群密度預警閾值也不盡相同，因此，系統需要根據場景區域的不同，設定不同的密度預警閾值，并且具備后期變更的功能。

2.4 抗干擾

干擾是基于視覺技術的系統始終要面臨的難題，對于旅客密度檢測而言，航站樓內的廣告、高反光、倒影都會對檢測系統帶來干擾，不僅會帶來誤差的增加，也會導致計算量的大幅增加。因此在預處理階段進行干擾區域剔除以及算法抗干擾性能優化就尤為重要。

3 系統搭建

3.1 系統設計

系統采用基于計算機視覺和深度學習的方法搭建人群密度估計平臺，主要針對監控場景中的旅客進行密度估計及數量統計。采用基于VGG19 網絡，其具有較快的前向推理速度，能夠較好的保證實時性。訓練過程在多個場景進行，包括公共場所，戶外場所以及不同人流密度的場景，具有較強的魯棒性，對于不同的監控場景都有較好的效果。系統流程如圖1 所示。

3.2 系統設置

3.2.1 掩碼繪制

在視頻的實際使用過程中，往往包含一些并不值得關注的區域，如較大畸變的邊緣區域、有部分物體遮擋的區域等，全圖檢測不僅會影響到檢測效果，而且會引入不必要的算力消耗。因此，本系統設計了掩碼繪制功能，如圖2 所示。

由于監控場景往往是不變的，所以直接采用視頻的首幀來作為掩碼繪制的背景。掩碼繪制界面采用類似涂鴉板的繪制方式，通過鼠標點擊來進行涂抹，擋住不需要的區域，并提供掩碼繪制線寬及擦除功能。

3.2.2 閾值設置

為輔助管理人員及時發現旅客密度過大區域，以便進行人為干預，避免突發事件發生，以及應對因不同的場合下對旅客密度管控預警要求的不同，本系統設計了旅客密度閾值設置功能。如圖3 所示。

當旅客密度超出設定閾值后，視頻將在相應的位置上標注紅色方框進行提示，提醒安保人員注意該區域。

3.3 系統界面

界面右側為密度熱力圖，顏色越趨近于紅色說明人數越多。為了便于管理人員理解和使用熱力圖，設置了兩種顯示風格：即純熱力圖顯示及熱力圖疊加顯示，如圖4、5 所示。

圖1：系統設計流程圖

圖2：掩碼繪制功能

圖3：閾值設置功能

圖4：純熱力圖顯示

圖5：熱力圖疊加顯示

4 結論

本文在充分分析航站樓對于旅客密度檢測需求的基礎上，研究設計了一套基于深度學習的航站樓旅客密度分析系統，利用機場航站樓監控視頻，實現航站樓各區域的旅客密度監測與分析任務，能為管理人員提供有效實時的航站樓各區域旅客密度數據，及時發現人群異常聚集區域，協同巡檢人員疏導聚集旅客，提高航站樓安全保障效率。