Технологии подсчета посетителей

Автоматический подсчет посетителей пользуется большим практическим и коммерческим интересом. Подсчет посетителей дает возможность контролировать посещаемость, производить мониторинг эффективности маркетинговых мероприятий, позволяет увеличить безопасность объекта.

Системы подсчета посетителей устанавливаются в первую очередь на объектах сферы ритейл (в торговых центрах, магазинах), а также на предприятиях, футбольных стадионах, метрополитенах и других местах скопления людей. Данные о трафике посетителей могут являться основанием для проведения маркетинговых мероприятий и оценки качества работы персонала, позволяют оптимизировать распределение ресурсов предприятия, а также полезны для оперативного принятия прочих управленческих решений.

Существует ряд способов автоматического подсчета посетителей: на основе турникетов, датчиков (тепловых и пересечения инфракрасного луча), на основе анализа видеопотока. По сравнению с иными методами, анализ видеопотока выигрывает за счет того, что не задерживает посетителей, как механические турникеты, и может работать при большей плотности людей в отличии от тепловых и инфракрасных датчиков.

Можно выделить несколько подходов к решению задачи подсчета прошедших людей с помощью анализа видеопотока, в данной статье рассматриваются два: прямой и косвенный^[1].

Прямой подход. Подсчет посетителей на основе трекинга

Данный метод подразумевает построение траекторий перемещения движущихся объектов кадра и фиксацию пересечения виртуальной линии входа/выхода. Рассмотрим подробнее алгоритм работы трекинга и способы построения траекторий.

Построение траекторий. Способ 1

Для построения траекторий перемещения ведется анализ последовательности кадров видеопотока, на которой присутствуют движущиеся объекты. В общем случае в одном кадре может присутствовать несколько движущихся объектов, поэтому программе необходимо не только построить траектории, но и различить объекты и их перемещения. Когда движущиеся объекты пересекают линию по одному, никакой сложности с подсчетом нет: задача сводится к определению направления пересечения линии.

С этой задачей может справиться метод подсчета, основанный на наиболее простой реализации трекинга, анализирующий объекты переднего плана (движущиеся объекты) на последовательных кадрах. Сначала выделяются области движения, отличающиеся от фонового изображения, на текущем и предыдущем кадре, далее, анализируя скорость, направление движения объектов, а также их размеры, вычисляются вероятности перехода объектов из одной точки траектории предыдущего кадра в другую точку текущего. Наиболее вероятные перемещения каждого объекта складываются в траекторию.

Построение траекторий. Способ 2

Объекты в кадре могут перемещаться по-разному: их траектории могут пересекаться или перекрываться, а зоны движения, соответствующие объектам, -- объединяться в одну область. В таком случае программе нужно выявить каждый объект, разделить группы объектов и корректно посчитать людей, пересекающих виртуальную линию в том или ином направлении.

В этих случаях задача построения точной траектории отдельных объектов усложняется. Для анализа подобных сложных перемещений трекинг, основывающийся на методе построения траектории по двум кадрам, не подходит, он дает высокую погрешность. С такими ситуациями справляется метод подсчета, использующий трекинг на основе технологии анализа последовательности кадров и непрерывной постобработки полученных результатов. Программа строит графы -- анализирует переходы объектов из одного состояния (положения) в другое. Кроме того, анализируются скорости и направления движения, положения, цветовые характеристики. В качестве результата выдается набор наиболее вероятных перемещений объекта, образующий траекторию.Как DevOps-сервис помогает «разгрузить» высоконагруженные системы BPMSoft

Разница двух методов (способ 1 и 2) состоит в том, что при обработке последовательности кадров учитывается как текущее положение объекта, так и история его переходов, что позволяет повысить точность в сложных ситуациях пересечения движения, исчезновений и возникновений объекта.

Более подробно методы построения траекторий движущихся объектов описаны в статье "Отслеживание объектов в видеопотоке. Методы построения траекторий"

Отдельно следует рассмотреть ситуацию, когда посетители пересекают линию входа/выхода группами. Чтобы корректно считать людей, необходимо точно определять их количество в группах. Это можно сделать несколькими способами. Первый из них детектирует головы: программа определяет, сколько объектов, классифицированных как голова, пересекло виртуальную линию подсчета. Другой способ анализирует площадь объекта, пересекающего линию, и сравнивает ее со средней площадью человека для данного видеоряда. Такой подход позволяет оценить количество людей в движущемся объекте.

Метод подсчета по головам является более точным, так как объект большей площади может быть не только группой людей, но и, например, человеком с крупным предметом (например, с тележкой).

Наиболее точный результат достигается при небольшом взаимном перекрытии движущихся объектов, в ситуации, когда их можно легко отделить друг от друга.

Косвенный подход. Подсчет посетителей на основе анализа оптического потока

Если прямой метод подсчета посетителей находит объект в видеопотоке и следит за его перемещениями, то косвенный метод наблюдает за виртуальной линией входа/выхода и анализирует движение цветовых пикселей через нее. Метод следит за перемещением области определенной яркости и определенного цвета через линию, вычисляет характеристики особенностей изображения (края, углы, особые точки, информацию о текстуре и т.д.) При этом метод лишь фиксирует факт перемещения какого-то объекта через линию, но не определяет, что это за объект, сколько людей перемещаются в данном объекте. Для определения числа людей, пересекших линию, также используются методы детектирования голов и анализа площади движущегося объекта.

Косвенный метод применим для плотного потока людей, когда традиционные методы отслеживания движущихся объектов (трекинга) непригодны. Наиболее точный результат достигается, когда плотность потока людей приблизительно однородна

Точность подсчета

Существует несколько подходов к подсчету посетителей, в данной статье были рассмотрены два основных метода. Первый из них, прямой, использует результаты алгоритмов построения траекторий движущихся объектов (трекинга); второй, косвенный, метод работает с оптическим потоком. Для повышения точности подсчета численность людей определяется с помощью детектирования изображений голов, а также ведется анализ площади объектов, пересекающих линию входа/выхода.

Большую роль в качестве работы модулей подсчета играет расположение видеокамеры, по изображению с которой ведется подсчет. Наиболее точного подсчета можно добиться при "зенитном" расположении видеокамеры: устройство должно быть размещено под потолком, направлено либо вертикально вниз, либо с небольшим отклонением от вертикали.

Примечания