基于视觉识别的智能排队系统

1.本发明涉及智能排队领域，更具体地说，它涉及基于视觉识别的智能排队系统。


背景技术：

2.随着社会经济的快速发展，人们生活水平的不断提高，大型游乐场深受大众的欢迎，当前市面上的游乐场在购买了场门票后，游玩内部各个项目时还需要排队等候。在一天的有效期中，众多人群不清楚每个游玩项目的情况下，最大程度的实现资源利用最大化和时间合理安排成了每一位游客和企业最关心的问题，如何给游客提供既便捷省时又尽兴的游玩服务体验，成为场所管理者急需解决的难题之一。
3.目前市面上的排队系统普遍以排队叫号系统为主，使用intel处理器，采用多点红外触摸屏，其还扩展了扫描仪、读卡器和摄像头，为方便排队服务的业务更加智能化，将周边硬件设备与系统进行深度集成，实现线上线下一体与微信公众号数据对接，支持多种取号流程和业务系统。由于排队叫号系统主要依靠线上运行，大部分使用者为年轻人群，常常出现用户线上排队，线下无法及时赶到，事后赶到现场无论是插队，还是重新排队，都存在较大的争议和问题。该排队叫号系统存在着诸多不合理的地方，让用户始终处于较为被动的排队等候状态。
4.因此，如何让优化排队过程，节省游客的时间正是本技术所考虑的问题所在。


技术实现要素：

5.针对现有技术存在的不足，一方面，提供一种基于视觉识别的智能排队系统，该基于视觉识别的智能排队系统能够可视化展现各个游乐项目的排队情况。
6.为实现上述目的，提供了如下技术方案：
7.基于视觉识别的智能排队系统，其包括有检测模块、主控模块、大屏幕和用户端；检测模块与主控模块耦接，用于检测排队的游客数量；主控模块根据游客的数量计算排队等待时间；大屏幕与主控模块耦接，用于将各个项目的排队等待时间进行可视化展示；用户端与各个游客配对并与主控模块耦接，用于展示各个项目的排队等候时间和预约项目。
8.作为本发明的第二方面，提供一种基于视觉识别的智能排队方法，其包括以下步骤：
9.st10、通过摄像头或距离检测传感器检测游客数量。
10.st20、主控模块根据游客数量计算排队等候时间并将排队等候时间传输至大屏幕和用户端。
11.st30、用户端供各个游客自行预约项目并显示排队等候时间和预约人数。
12.st40、大屏幕将各个项目的排队等候时间进行可视化展示。
13.综上所述，上述技术方案具有以下有益效果：游客可以通过大屏幕和查看各个项目当前的排队等候时间，然后选择最快的项目或通过用户端进行预约该项目。本发明设计的基于视觉识别的智能排队系统可以很好地实现排队引起的多目标最优化处理，适用于不
同情况的游乐场等大型娱乐场所，基于视觉识别的智能排队系统旨在利用物联网技术，减轻场所的排队服务压力，最大程度减少等候时间。
附图说明
14.图1为一种基于视觉识别的智能排队系统的模块图示意图；
15.图2为一种基于视觉识别的智能排队系统的围杆结构示意图；
16.图3为一种基于视觉识别的智能排队系统的座椅结构示意图。
17.附图标记：10、检测模块；11、摄像头；12、距离检测传感器；20、主控模块；30、大屏幕；40、用户端；50、围杆；60、座椅；61、压力传感器；62、靠背；63、收纳槽；70、转动装置。
具体实施方式
18.下面结合附图和实施例，对本发明进一步详细说明。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
19.如图1所示，基于视觉识别的智能排队系统，其包括有检测模块10、主控模块20、大屏幕30和用户端40；检测模块10与主控模块20耦接，用于检测排队的游客数量；主控模块20根据游客的数量计算排队等待时间；大屏幕30与主控模块20耦接，用于将各个项目的排队等待时间进行可视化展示；用户端40与各个游客配对并与主控模块20耦接，用于展示各个项目的排队等候时间和预约项目。游客可以通过大屏幕30和查看各个项目当前的排队等候时间，然后选择最快的项目或通过用户端40进行预约该项目。本发明设计的基于视觉识别的智能排队系统可以很好地实现排队引起的多目标最优化处理，适用于不同情况的游乐场等大型娱乐场所，基于视觉识别的智能排队系统旨在利用物联网技术，减轻场所的排队服务压力，最大程度减少等候时间。
20.检测模块10包括有摄像头11和/或距离检测传感器12。距离检测传感器12采用型号为vl53l0x的激光测距芯片。vl53l0x由一个spad感应器陈列和一个符合人体安全的vcsel的集成940nm光通信构成，使用vcsel发射激光，激光碰到障碍物后反射回来被vl53l0x接收到，测量激光在空气中的传播时间，从而得到距离。
21.vl53l0x激光测距芯片具有ingaas层，利用光子被ingaas层吸收的概率，光生载流子在穿过倍增区时触发雪崩并在输出端产生电流的概率。给spad加载使其处于击穿态的偏置电压vbr，并处于亚稳态，它将保持此状态，直到创建主电荷载流子。在这种情况下，信号放大作用实际上变得无限大，甚至只探测到单光子也会引起雪崩效应，从而出现宏观电流脉冲，之后可以通过后端所设计的电子电路轻松的探测到信号。该电路必须要限制流过器件的电流的值，以防止其破坏器件并能够淬灭雪崩以使器件复位。一定时间后，偏置电压将恢复，spad再次准备探测单个光子。
22.vcsel是一种在与半导体外延片垂直方向上形成光学谐振腔、发出的激光束与衬底表面垂直的半导体激光器结构，其980nm的ep-vecsel阵列利用泵浦方式的不同，可分为光泵浦垂直外腔面发射激光器和电泵浦垂直外腔面发射激光器。vl53l0x系统结合了一个探测器阵列，其每个像素都测量视场部分的返回时间，以便提供距离信息。用于vl53l0x应
用的vcsel阵列必须支持具有窄脉冲宽度和极低占空比的脉冲操作，其峰值功率需要达到数十瓦甚至数百瓦，以确保足够大的安全探测距离，同时确保眼睛安全。
23.vl53l0x结合spad和vcsel的优点，在游乐场对游客进行测距时，满足安全、高精度、可靠和低功耗的要求，适用于不同气候环境、复杂地形下游乐场各个项目人数的检测。
24.主控模块20作为控制核心，主要控制各个与其耦接的器件运行，需要有良好的性能，根据目前嵌入式技术飞速发展以及智能排队系统所需的硬件设施，本系统采用单片机arduino板为硬件设施，使用编程原始代码java实现控制输出装置。arduino用的是avr单片机，与51单片机寄存器多少和名称内部结构情况都不相同，编译代码的工具软件均不一样，arduino编程工具和普通avr又不一样，它将一些输入输出方法编成了库函数，在上应用更加方便，系统中使用的arduino nano是arduino usb接口的微型版本，最大的不同是没有电源插座以及usb接口是mini-b型插座，小巧的外形，可以直接插在开发板上使用。arduino nano板其便捷灵活的特点在游乐场中是一款非常方便上手的开源硬件产品，对于不同模式的游乐场娱乐项目都适用，且只需简单的函数代码控制其运行，实用性强。
25.大屏幕30和用户端40与游客最为贴近，用于将所得到的数据可视化呈现给游客，要满足这一功能，需在物联网大环境下才能实现，且必须具备高效、性能稳定的条件。为此，无线传输收发器使用的wifi模块的型号为esp8266，该wifi模块内部集成mcu，能实现单片机之间串口通信，体积小，便于嵌入式开发。esp8266分为esp-wroom-02u和esp-wroom-02d，这两者功能是一样的，只是前者是板载天线，后者需要外接wifi天线。其他部分，包括功能、引脚顺序、封装尺寸均完全一样，可相互替换。esp8266独立应用能够从外接flash中启动，具有高速缓冲存储器的内置，只需要通过spi/sdio接口或者uuart接口作为wifi适配器，就可以运用到任何控制器中，有利于和本系统选取的硬件控制单片机arduino板结合。其集成了天线开关、射频balun、功率放大器、低噪声放大器、滤波器等功能，仅需极少的外部电路就能够将pcb尺寸降到最小。esp8266工作温度范围大，且能够保持稳定的性能，对于游乐场这种所在面积大，复杂天气环境及其适用，同时超低功耗内置tensilica l10632位risc处理器，cpu时钟速度最高可达160mhz，支持实时操作系统和wi-fi协议栈，可以很好的应用于游乐场当中不同的娱乐设施中。将数据处理得到的预计时间实时呈现给游客，具有可视化和直观化的效果。游客可以根据大屏幕30和用户端40中的每个项目当前排队等候时间，选择自己最适合的游玩方案，极大降低了消耗在排队等候上的使用时间。用户端40为游客的手机或其他可以远程通讯的设备。
26.如图2所示，还包括有围杆50、座椅60和转动装置70；围杆50用于限制游客排队的队形；座椅60通过转动装置70与围杆50连接，转动装置70用于控制座椅60放平或折叠；主控模块20与转动装置70耦接，用于控制转动装置70转动。座椅60设置有多个，并在围杆50上依次排列，相邻围杆50上的座椅60错落排列，用于游客在落座时有更大的空间，游客到某个项目排队时从围杆50的入口进入，然后从前往后依次在座椅60上入座排队，即从出口到入口依次落座。转动装置70包括电机、齿轮和传感器等配件。
27.每个娱乐项目都设置有围杆50，单个娱乐项目中对围杆50处的人群数量进行实时检测是完成当前系统基础的部分，为后续对其数据处理、时间预估、可视化技术奠定基础，其精确性、高效性、实用性至关重要。为此系统使用选择距离检测传感器12与摄像头11结合，通过vcsel陈列光源对实时人群投射数万个红外光的光点，经过spad开始计数，将构建
到的图片进行实时采集，跟踪成像。在控制电路arduino nano板控制下，控制脉冲发送到距离检测传感器12中vcsel的集成940nm光通信发射数万个安全光点，经过人物后快速返回到spad激光检测器中，接收激光。为了检测游客数量，每个游玩项目的围杆50前，通过摄像头11和距离检测传感器12对围杆50处的排队游客进行实时图像拍摄采集，存储到主控模块20中；主控模块20将存储的游客照片与周围环境的颜色、平整度进行拍摄效果和形状的预处理；再将经过预处理的游客照片通过智能识别对游客进行转化、分割、人物识别等处理。因其距离检测传感器12中的vcsel的高性能、高可靠性，即使游客实时动态变化，环境颜色、天气的复杂变化一定程度上干扰了智能识别、人物区别，但是，其在摄像头11捕捉到的实时照片经过标准振荡电路的运行处理，对每帧画质进行调频，能够对游客数量检测技术实现高清度和高平整度的优质输出。
28.承接上述中，基于视觉识别的智能排队系统通过摄像头11和距离检测传感器12实时勘测得到游客数量并进行数据处理为本系统关键技术。因为数据存在着许多脏数据，缺省数值，使用这些未经处理过的数据在一定程度上会对模型的建立过程带来很多不必要的麻烦，对模型的输出也会造成很大干扰，甚至还会得到错误结果。所以，应在模型建立之前对数据进行合理，适当的预处理。主要针对其缺失值进行去除处理，然后再针对不在其正常范围区间的值进行去除，同时，将所得到的数据进行实时处理，并根据游乐场中每个娱乐项目完成一次活动所需时间进行预算，估计当前人群排队所需时长，告知游客到达所在的娱乐项目需要等待的具体时长。当在平坦的排队地点中，可以采取距离检测传感器12，发射的激光经过人的身体反射回来，进行预算时间；当在不平整的排队地点，可以使用摄像头11识别游客数量，并进行预估时间，其安装的检测模块10可以根据游乐场娱乐设施的条件选取适合的方案。
29.如图3所示，座椅60上设置有与主控模块20耦接的压力传感器61。压力传感器61用于检测座椅60上是否有游客入座，并传输至主控模块20。
30.还包括有与围杆50连接靠背62，所述靠背62向后弯曲形成收纳槽63。收纳槽63面向座椅60设置，用于供座椅60折叠时收纳座椅60，靠背62的凸面背向座椅60设置，用于供该靠背62所在一排的游客倚靠。在游客排队落座时，收纳槽63用于给游客的背包提供收纳的空间，从而给游客提供最大面积的椅面作为座椅60，收纳槽63还可以用于放置游客随身携带的物品，随身物品放置在收纳槽63内通过背部倚靠遮挡，可以避免游客的随身物品丢失或被偷盗。当游客排队排到预约游客的位置时，该游客没有座椅60可座可以倚靠在其相邻一排的靠背62的凸面上。
31.基于视觉识别的智能排队系统，是基于机器视觉、网路技术和通讯控制技术的高新技术产品，有望成功取代其他各类传统服务性窗口由顾客站立排队的方式和目前存在争议较大的排队呼叫模式，系统由软件自动预估所需时间，让用户根据自己的情况自主选择最优方案。
32.根据本发明的第二方面，提供一种基于视觉识别的智能排队方法，其包括以下步骤：
33.st10、通过摄像头11和/或距离检测传感器12检测游客数量。
34.st20、主控模块20根据游客数量计算排队等候时间并将排队等候时间传输至大屏幕30和用户端40。
35.st30、用户端40供各个游客自行预约项目并显示排队等候时间和预约人数。
36.st40、大屏幕30将各个项目的排队等候时间进行可视化展示。
37.st50、游客排队时从前往后在座椅60上依次就座，当游客通过用户端40预约项目时，则转动装置70控制座椅60按预约人数从后往前依次折叠。
38.st51、座椅60上设置有二维码，当预约的游客到达其预约的项目处排队，通过用户端40扫描折叠的座椅60的二维码后，则主控模块20控制转动装置70控制该座椅60放平。
39.st60、当转动装置70控制座椅60折叠，并通过压力传感器61判断座椅60上有人时，则控制转动装置70停止折叠。
40.游客通过线上或者线下订单购买游乐场进园门票进入游乐场后，大屏幕30会详细显示园内项目地图，在地图中每个游玩项目下会显示完成当前人流所需要的排队等候时间，以及预约人数，用户根据大屏幕30当中的娱乐项目图和排队等候时间结合自身情况进行选择接下来的排队游玩项目。游客可自行预约娱乐项目并前往排队等候，基于视觉识别的智能排队系统通过摄像头11和/或距离检测传感器12检测排队等候的游客的数量，并将检测的数据传输给主控模块20，主控模块20根据检测的人数预估排队等候时间，最后把处理得到的数据通过大屏幕30和用户端40可视化呈现给用户，从而完成一次完整的运行。
41.当游客排队排到预约游客的位置时，该游客没有座椅60可座可以倚靠在其相邻一排的靠背62的凸面上。预约的游客到达该项目处时，需要排在排队游客的最后面，但是其可以通过移动端扫描其最近座椅60上的二维码坐下排队。通过该排队方法既然先到的游客可以先行进入该游乐项目游玩，又让预约的游客有座位坐，避免其站立等候时间太长。
42.游客通过大屏幕30查看各个项目的排队人数和预约人数可以自行选择最优的项目进行游玩。
43.以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。