兒童自動識別通行系統(tǒng)

程淑悅

上海市民辦新竹園中學 上海 200122

引言

按照政府規(guī)定,地鐵、公園、輪渡、科技館等很多地方對身高不到1.2-1.4米不等的孩子是免費開放的。可是孩子們在享受自己的權利時卻要像個逃票者一樣鉆過去,這樣對于培養(yǎng)孩子的自尊和規(guī)則意識是非常不利的。

我上網(wǎng)查找了一下關于兒童自動識別通行系統(tǒng)的信息,發(fā)現(xiàn)很少人注意到這個問題。少量的一些系統(tǒng)要么非常的昂貴和復雜,要么不夠智能化。如蘇州大學的范子陽和陳立國提出利用光電開關探測技術來分辨成人和兒童[1],這是個不錯的辦法,但如果有不守規(guī)矩的大人故意彎下腰,便很容易蒙混過關;天津大學的趙黎麗和侯正信提出,可通過步態(tài)特征來識別人物的身份[2],然而,人的步態(tài)種類太多(24種),誤判率可能較高。

從學校的身體質(zhì)量指數(shù)BMI(Body Mass Index)考核里,我認識到絕大多數(shù)人的BMI指數(shù)都應該在合理的分布范圍以內(nèi),具體范圍可根據(jù)兒童的生長發(fā)育規(guī)律曲線[3]得出。因此,如果我們在檢測身高時,對體重也做同步測量,那么BMI指數(shù)就能夠把某些故意彎腰通過的大人給識別出來,因為他們的彎腰以后測出來的BMI指數(shù)會異常的高。

1 設計模型及識別系統(tǒng)

本系統(tǒng)致力于解決兒童自動識別并給予通行問題。

整個系統(tǒng)由五個部分組成,如圖1所示。分別為身高測量、體重測量,信息處理器,語音系統(tǒng)、閘口執(zhí)行系統(tǒng)。身高測量和體重測量用于收集身高和體重的信息,信息處理器用于接收身高和體重數(shù)據(jù),通過處理器運算得到BMI數(shù)據(jù),并根據(jù)設定的BMI指數(shù)(如BMI<25)進行羅輯判斷,判斷結果傳送給語音系統(tǒng)和閘口執(zhí)行系統(tǒng)。語音系統(tǒng)用于提示和警告,閘口執(zhí)行系統(tǒng)根據(jù)結果選擇是否開啟單向通道。其中語音系統(tǒng)和閘口執(zhí)行系統(tǒng)可以利用現(xiàn)有的系統(tǒng),而身高測量和體重測量是新增加的設備。

圖1 閘口兒童自動識別系統(tǒng)結構圖

身高測量系統(tǒng)可采用目前成熟的紅外激光或超聲測高系統(tǒng)。在閘道入口的正上方放置光源及反射接受裝置,當行人通過其下方時,根據(jù)光的發(fā)射及接收時間差得到身高信息,該信息通過有線或者無線的通訊方式傳遞給信息處理器。

體重測量系統(tǒng)是安裝在閘道入口處的數(shù)字稱重器,也在身高測量系統(tǒng)的正下方。行人通過時只需站立在體重稱上即可獲取相應數(shù)據(jù)(同時獲取身高及體重,精度分別可達0.1cm,0.1kg),該信息同樣通過有線或者無線的通信方式傳遞給信息處理器。根據(jù)實際情況,體重測量器可對市場上的成熟產(chǎn)品進行選型或做小的改造。

信息處理器將接收到的身高和體重信息進行處理,對于身高在免費通行范圍內(nèi)的數(shù)據(jù),計算出BMI指數(shù),根據(jù)兒童正常BMI指數(shù)的范圍做出邏輯判斷。

根據(jù)《中國學齡兒童青少年超重、肥胖篩查體重指 數(shù)值分類標準》[4],以NCHS(美國國立衛(wèi)生統(tǒng)計中心)推薦的超重肥胖標準為例,身高1.3米的兒童平均年齡在8周歲,8周歲的BMI的超重肥胖標準為21(相應體重為35.49kg),避免誤判,為我們可以將這個標準提高到23(相應體重為38.87kg)。即身高不達1.3米,而BMI若超過23的行人,將無法獲得免費通行權。

對身高在免費通行范圍內(nèi),且BMI指數(shù)在兒童合理范圍以內(nèi)的行人,語音系統(tǒng)提示“兒童免費通過”。同時發(fā)送指令給閘口欄桿或旋轉欄桿,打開放行。在正常BMI指數(shù)范圍以外的,主要是BMI指數(shù)超高的那一部分(可能是故意彎腰的大人,也可能是過度肥胖的小孩),語音系統(tǒng)提示“未能正確識別,請聯(lián)系工作工員”。通道口保持關閉。語音系統(tǒng)和閘口系統(tǒng)需要通過有線或者無線的通信方式接收信息處理器的指令。