施工現(xiàn)場安全帽佩戴情況監(jiān)控方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種施工現(xiàn)場安全帽佩戴情況監(jiān)控方法，該監(jiān)控方法所使用的硬件至少包括：高速球攝像機(jī)、監(jiān)控裝置、顯示裝置；該監(jiān)控方法至少包括：監(jiān)控圖像的采集、監(jiān)控圖像的處理以及數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和顯示；監(jiān)控圖像的采集包括控制攝像機(jī)進(jìn)行連續(xù)拍攝；監(jiān)控圖像的處理包括：目標(biāo)的標(biāo)記和安全帽的識別；目標(biāo)的標(biāo)記包括：獲得二值化當(dāng)前前景、標(biāo)記和跟蹤代表人的運(yùn)動目標(biāo)；安全帽的檢測和識別基于目標(biāo)的標(biāo)記，而數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和顯示則根據(jù)安全帽的檢測和識別進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和計(jì)算；本發(fā)明的監(jiān)控方法通過基于視覺的檢測方法對施工現(xiàn)場入口處的佩戴安全帽的情況進(jìn)行監(jiān)控，該監(jiān)控方法能夠?qū)崿F(xiàn)自動檢測和監(jiān)控。
【專利說明】施工現(xiàn)場安全帽佩戴情況監(jiān)控方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種監(jiān)控方法，具體涉及一種施工現(xiàn)場安全帽佩戴情況監(jiān)控方法。
【背景技術(shù)】
[0002]安全帽作為一種個人頭部防護(hù)用品，能有效地防止和減輕操作人員在生產(chǎn)作業(yè)中遭受墜落物體或自墜落時(shí)對人體頭部的傷害。道路施工現(xiàn)場施工人員佩戴安全帽是一種必須的安全措施，能在一定程度上保障施工人員的人身安全。道路施工現(xiàn)場帶各種顏色安全帽人數(shù)檢測統(tǒng)計(jì)具有重要意義。通過對進(jìn)出施工現(xiàn)場的佩戴不同顏色安全帽的施工人員的統(tǒng)計(jì)，能方便實(shí)現(xiàn)資源的合理分配，有效進(jìn)行人員管理；發(fā)現(xiàn)沒帶安全帽的工人及時(shí)發(fā)出告警，在一定程度上保障施工人員的安全。
[0003]但是由于施工現(xiàn)場條件惡劣，場景復(fù)雜，目前還基本上是通過人工監(jiān)視來實(shí)現(xiàn)對施工人員佩戴安全帽情況進(jìn)行監(jiān)控的，這樣耗費(fèi)了許多人力物力，還沒有有效的智能的自動檢測方法來解決這個問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠有效智能自動監(jiān)控施工現(xiàn)場安全帽佩戴情況監(jiān)控方法。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
一種施工現(xiàn)場安全帽佩戴情況監(jiān)控方法，監(jiān)控方法所使用的硬件至少包括:高速球攝像機(jī)、監(jiān)控裝置、顯示裝置；監(jiān)控方法至少包括:監(jiān)控圖像的采集、監(jiān)控圖像的處理以及數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和顯示；監(jiān)控圖像的采集包括控制高速球攝像機(jī)進(jìn)行連續(xù)拍攝；監(jiān)控圖像的處理包括:目標(biāo)的標(biāo)記和安全帽的識別；目標(biāo)的標(biāo)記包括:獲得二值化當(dāng)前前景、標(biāo)記和跟蹤代表人的運(yùn)動目標(biāo)，獲得二值化當(dāng)前前景包括如下步驟:監(jiān)控裝置根據(jù)背景圖像序列獲得當(dāng)前背景；監(jiān)控裝置將當(dāng)前幀圖像與當(dāng)前背景圖像做差，得到當(dāng)前前景；監(jiān)控裝置將當(dāng)前前景進(jìn)行二值化處理，得到二值化當(dāng)前前景；標(biāo)記和跟蹤代表人的運(yùn)動目標(biāo)包括:標(biāo)記目標(biāo)的判定、標(biāo)記目標(biāo)的跟蹤、標(biāo)記目標(biāo)的方向標(biāo)記；標(biāo)記目標(biāo)的判定是指監(jiān)控裝置對二值化當(dāng)前前景中的目標(biāo)進(jìn)行判定，如果目標(biāo)的外接矩形符合設(shè)定的閾值則認(rèn)為該目標(biāo)為表示人，監(jiān)控裝置將該目標(biāo)通過標(biāo)記使之在監(jiān)控裝置中被記錄為標(biāo)記目標(biāo)；標(biāo)記目標(biāo)的跟蹤是指監(jiān)控裝置將二值化當(dāng)前前景中的每個目標(biāo)與上一個二值化當(dāng)前前景中的每個標(biāo)記目標(biāo)進(jìn)行對比，如果當(dāng)前幀的一個目標(biāo)外接矩形與上一幀某個目標(biāo)的外接矩形的交疊面積大于設(shè)定百分比并且二者大小的差異在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，則認(rèn)為二者是同一目標(biāo)，將上一幀圖像中與之匹配的目標(biāo)的標(biāo)記傳遞給當(dāng)前幀圖中的該目標(biāo)，如果當(dāng)前幀的一個目標(biāo)在上一幀圖像的所有目標(biāo)中沒有搜索到可以匹配的目標(biāo)則認(rèn)為當(dāng)前幀圖像中該目標(biāo)是第一次出現(xiàn)，則將對該目標(biāo)進(jìn)行的標(biāo)記目標(biāo)判定處理；標(biāo)記目標(biāo)的方向標(biāo)記是指在跟蹤標(biāo)記目標(biāo)的同時(shí)根據(jù)標(biāo)記目標(biāo)的外接矩形的幾何中心的實(shí)時(shí)坐標(biāo)的變化確定標(biāo)記目標(biāo)的運(yùn)動方向并將運(yùn)動方向信息標(biāo)附加在該標(biāo)記目標(biāo)的數(shù)據(jù)信息中作為標(biāo)記目標(biāo)的方向標(biāo)記；安全帽的識別包括:監(jiān)控裝置檢測位于檢測區(qū)域中所劃設(shè)的檢測線之間的所有標(biāo)記目標(biāo)是否為重檢目標(biāo)，若是則放棄該標(biāo)記目標(biāo)，若否則對該標(biāo)記目標(biāo)進(jìn)行安全帽檢測；安全帽檢測包括如下步驟:對標(biāo)記目標(biāo)的外接矩形中劃取其上部預(yù)設(shè)比例部分的區(qū)域作為安全帽潛在區(qū)域；在安全帽潛在區(qū)域?qū)ふ翌A(yù)設(shè)顏色范圍內(nèi)的像素點(diǎn)，并以其顏色對應(yīng)的編號為這些像素點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)記；將具有相同編號的點(diǎn)的輪廓找出，舍去其中形狀、尺寸、離散度不符合安全帽輪廓閾值的輪廓，余下的則認(rèn)為是代表安全帽的輪廓，并根據(jù)其中點(diǎn)的編號得到其所代表顏色的編號即該人所佩戴安全帽的顏色，若是沒有得到任何一個可以代表安全帽的輪廓則認(rèn)為該代表人的運(yùn)動目標(biāo)中沒有包含安全帽，則認(rèn)為該人沒有帶安全帽，此時(shí)監(jiān)控裝置發(fā)出警告；數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和顯示包括如下內(nèi)容:監(jiān)控裝置每天從工作時(shí)間開始創(chuàng)建當(dāng)天進(jìn)出該入口施工人員佩戴各種安全帽的數(shù)據(jù)日志，初始值均為零，監(jiān)控裝置進(jìn)行監(jiān)控工作時(shí)將從每幀識別出佩戴各種安全帽人數(shù)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)情況實(shí)時(shí)累加到系統(tǒng)數(shù)據(jù)日志的歷史數(shù)據(jù)中，并且監(jiān)控裝置2實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)進(jìn)出該入口帶每種顏色安全帽施工人員的數(shù)目，并將統(tǒng)計(jì)結(jié)果實(shí)時(shí)的傳輸給顯示裝置顯
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[0006]進(jìn)一步地，如果當(dāng)前幀圖像是監(jiān)控裝置啟動后的首張圖像，監(jiān)控裝置則采用混合高斯背景模型的方法對背景圖像序列進(jìn)行處理獲得整個監(jiān)控過程中的首張當(dāng)前背景。
[0007]進(jìn)一步地，監(jiān)控裝置在啟動后為了從第N+1幀開始進(jìn)行監(jiān)控，其先采集N幀圖像以生成首張當(dāng)前背景，N的取值為100到300。
[0008]進(jìn)一步地，如果當(dāng)前幀圖像為監(jiān)控裝置啟動后的首張圖像之后的圖像，監(jiān)控裝置則采用滑動平均模型的方法對背景圖像序列進(jìn)行處理獲得實(shí)時(shí)的當(dāng)前背景。
[0009]進(jìn)一步地，在標(biāo)記目標(biāo)的判定處理中標(biāo)記的方法是為被判定為人的目標(biāo)的矩形框賦予一種顏色，該顏色通過賦予其R、G、B三個通道的值來確定，監(jiān)控裝置通過記錄該顏色數(shù)據(jù)記錄該目標(biāo)。
[0010]進(jìn)一步地，在標(biāo)記目標(biāo)的判定處理中，監(jiān)控裝置判定該目標(biāo)是否為人的閾值包括:目標(biāo)的外接矩形的面積、目標(biāo)前景中的點(diǎn)數(shù)、目標(biāo)前景與其外接矩形比例、目標(biāo)前景的豎直積分投影中波峰波谷數(shù)目中一種或幾種。
[0011]進(jìn)一步地，安全帽的識別中的檢測標(biāo)記目標(biāo)是否為重檢目標(biāo)具體包括以下內(nèi)容:設(shè)置兩個列表，一個是包含所有當(dāng)前在檢測線之間的標(biāo)記目標(biāo)，為當(dāng)前目標(biāo)列表，另一個是包含所有上一幀圖像在檢測線之間的標(biāo)記目標(biāo)，為上一幀目標(biāo)列表，這兩個列表再監(jiān)控狀態(tài)開始時(shí)均設(shè)為清空狀態(tài)；如果當(dāng)前目標(biāo)列表不為空且上一幀目標(biāo)列表不為空，則將當(dāng)前目標(biāo)列表中的標(biāo)記目標(biāo)與上一幀目標(biāo)列表中的目標(biāo)逐個做比較，判斷當(dāng)前幀目標(biāo)列表中的每個目標(biāo)是否與上一幀目標(biāo)列表中的任一目標(biāo)距離都大于預(yù)設(shè)閾值，若否則認(rèn)為該目標(biāo)已在上一巾貞被檢測過，是重檢目標(biāo)，若是則認(rèn)為該目標(biāo)不是重檢目標(biāo)；如果上一巾貞目標(biāo)列表為空，則默認(rèn)當(dāng)前目標(biāo)列表中的目標(biāo)都不是重檢目標(biāo)；在將當(dāng)前目標(biāo)列表與上一幀目標(biāo)列表比較結(jié)束后將當(dāng)前目標(biāo)列表賦給上一幀目標(biāo)列表，為下一幀判斷重檢目標(biāo)做準(zhǔn)備。
[0012]進(jìn)一步地，安全帽的識別中安全帽檢測包括如下步驟:對標(biāo)記目標(biāo)的外接矩形中劃取其上部預(yù)設(shè)比例部分的區(qū)域作為安全帽潛在區(qū)域；在安全帽潛在區(qū)域?qū)ふ翌A(yù)設(shè)顏色范圍內(nèi)的像素點(diǎn)，并以其顏色對應(yīng)的編號為這些像素點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)記；將具有相同編號的點(diǎn)的輪廓找出，舍去其中形狀、尺寸、離散度不符合安全帽輪廓閾值的輪廓，余下的則認(rèn)為是代表安全帽的輪廓，并根據(jù)其中點(diǎn)的編號得到其所代表顏色的編號即該人所佩戴安全帽的顏色，若是沒有得到任何一個可以代表安全帽的輪廓則認(rèn)為該代表人的運(yùn)動目標(biāo)中沒有包含安全帽，則認(rèn)為該人沒有帶安全帽，此時(shí)系統(tǒng)發(fā)出警告。
[0013]進(jìn)一步地，在數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和顯示控制中，監(jiān)控裝置根據(jù)每個標(biāo)識目標(biāo)的方向標(biāo)記的得到其是進(jìn)入還是出去的人，并根據(jù)它的顏色標(biāo)記得到其所佩戴安全帽的顏色，則最終統(tǒng)計(jì)結(jié)果包括實(shí)時(shí)進(jìn)出該被監(jiān)測入口佩戴每種帽子的人數(shù)，以及進(jìn)出該被監(jiān)測入口佩戴每種帽子的累積人數(shù)。
[0014]進(jìn)一步地，聞速球攝像機(jī)攝像的速度為每秒5到20中貞。
[0015]本發(fā)明的有益之處在于:本發(fā)明的監(jiān)控方法通過基于視覺的檢測方法對施工現(xiàn)場入口處的佩戴安全帽的情況進(jìn)行監(jiān)控，該監(jiān)控方法能夠克服施工現(xiàn)場條件惡劣，場景復(fù)雜所帶來的影響，在節(jié)省了人力投入的前提下，并且實(shí)現(xiàn)了有效的智能的自動檢測和監(jiān)控。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明的監(jiān)控方法的所需的監(jiān)控區(qū)域的示意圖；
圖2是本發(fā)明的監(jiān)控方法所使用硬件示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]以下結(jié)合說明書附圖以及具體實(shí)施例，對本發(fā)明做進(jìn)一步介紹:
參照圖1所示，本發(fā)明的安全監(jiān)控方法所依賴的硬件至少包括:高速球攝像機(jī)1、監(jiān)控裝置2、顯示裝置3。
[0018]其中，高速球攝像機(jī)I通過支架或立柱設(shè)置在所要監(jiān)控區(qū)域的入口區(qū)域A，使其距離地面8到10米的距離，適當(dāng)設(shè)置高速球攝像機(jī)I視角范圍和入口區(qū)域A尺寸，使高速球攝像機(jī)I的視角范圍能夠完全覆蓋入口區(qū)域A。
[0019]入口區(qū)域A盡可能設(shè)置為一塊相對平整的地面，在入口區(qū)域A中設(shè)置兩條平行的檢測線，靠近高速球攝像機(jī)I 一側(cè)的為第一檢測線a、另一條為第二檢測線b。
[0020]高速球攝像機(jī)I與監(jiān)控裝置2構(gòu)成通訊連接，它們之間的通訊連接既可以通過有線連接實(shí)現(xiàn)，也可以通過無線通訊連接實(shí)現(xiàn)。監(jiān)控裝置2能夠處理來自高速球攝像機(jī)I的圖像信息。
[0021]監(jiān)控裝置2能夠向顯示裝置3發(fā)送視頻、圖像和數(shù)據(jù)信號，使顯示裝置3能夠向用戶進(jìn)行信息告知及報(bào)警。
[0022]在以上硬件以及場地設(shè)置的基礎(chǔ)上，本發(fā)明的施工現(xiàn)場安全帽佩戴情況監(jiān)控方法包括:
監(jiān)控圖像的采集:
監(jiān)控圖像的處理；
數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和顯示。
[0023]其中，監(jiān)控圖像的采集包括:控制高速球攝像機(jī)I對入口區(qū)域進(jìn)行連續(xù)拍攝，其每秒拍攝5到20幀，每幀分辨率優(yōu)選為1920*1080，高速球攝像機(jī)I將拍攝的圖像的圖像數(shù)據(jù)傳遞給監(jiān)控裝置2，由高速球攝像機(jī)I拍攝并已傳遞給攝像機(jī)的一系列圖像成為一個圖像序列。需要說明的是，監(jiān)控圖像的采集貫穿本發(fā)明的監(jiān)控方法始終。換言之，本發(fā)明的監(jiān)控方法基于對圖像的實(shí)時(shí)采集和處理，能及時(shí)反應(yīng)出通過投射在圖像上的實(shí)時(shí)情況的變化。[0024]其中，監(jiān)控圖像的處理包括:目標(biāo)的標(biāo)記和安全帽的識別。需要說明的是，目標(biāo)的標(biāo)記和安全帽的識別均是指對需要標(biāo)記和判定的當(dāng)前幀進(jìn)行處理。因此對于不斷隨著采集而更新的當(dāng)前幀，目標(biāo)的標(biāo)記和安全帽的識別是不斷循環(huán)處理的，因此本發(fā)明控制方法通過不斷對采集的當(dāng)前幀進(jìn)行處理從而實(shí)現(xiàn)基于視覺的監(jiān)控。
[0025]具體而言，目標(biāo)的標(biāo)記包括:獲得二值化當(dāng)前前景、標(biāo)記和跟蹤代表人的運(yùn)動目標(biāo)。
[0026]步驟101:監(jiān)控裝置2根據(jù)歷史圖像序列獲得當(dāng)前背景。歷史圖像序列是指除了當(dāng)前幀圖像以外的已采集的圖像組成的圖像序列。
[0027]如果當(dāng)前幀圖像是監(jiān)控裝置2啟動后的首張圖像，監(jiān)控裝置2則采用混合高斯背景模型的方法對歷史圖像序列進(jìn)行處理獲得整個監(jiān)控過程中的首張當(dāng)前背景。一般而言，監(jiān)控裝置2在啟動后為了從第N+1幀開始進(jìn)行監(jiān)控，其先采集N幀圖像以生成首張當(dāng)前背景，作為優(yōu)選方案，N的取值為100到300。
[0028]如果當(dāng)前幀圖像不是監(jiān)控裝置2啟動后的首張圖像，監(jiān)控裝置2則采用滑動平均模型的方法對背景圖像序列進(jìn)行處理獲得實(shí)時(shí)的當(dāng)前背景。
[0029]滑動平均模型的方法是指將當(dāng)前幀圖像按照與更新速率相關(guān)的權(quán)重累加到前一幀背景圖像上。假設(shè)首張當(dāng)前背景表示為B1，之后N張當(dāng)前背景表示為B2、B3至Bn+1。
[0030]假設(shè)首張需要進(jìn)行監(jiān)控的當(dāng)前幀圖像表示為V1，之后N張前幀圖像表示為％、％至
Vn+Ι。
[0031 ] 假設(shè)V1、V2至VN+1的更新速率分別是a 1、α 2至α n+1。
[0032]則有:
B2=B^V1B1 (BI是由混合高斯背景模型得出的，因此可以認(rèn)為其為常數(shù)或權(quán)值為I) B3=B2+V2a2 ；
由此類推 BN+:1-BN+VNaN。
[0033]其中，更新速率由每張當(dāng)前幀圖像的前景密度以及場景是否急劇變化決定。具體而言，前景密度是指當(dāng)前前景點(diǎn)數(shù)與整幅圖像大小的比率，前景密度越小則更新速率越大，前景密度越大則更新速率越小，因?yàn)楫?dāng)前景密度大并且沒有超過一個上限閾值時(shí)認(rèn)為有較大的前景目標(biāo)，降低更新速率以防止其被誤更新進(jìn)背景圖像中；但當(dāng)前景密度大于一個上限閾值時(shí)，則認(rèn)為當(dāng)前存在有場景的急劇變化，則適當(dāng)調(diào)大更新速率，使得背景更新速率能夠適應(yīng)場景的急劇變化。作為優(yōu)選，更新速率為前景密度倒數(shù)的0.000005倍；但當(dāng)前景密度大于0.9時(shí)，則認(rèn)為當(dāng)前存在有場景的急劇變化，則適當(dāng)調(diào)大更新速率命其等于0.03，使得背景更新速率能夠適應(yīng)場景的急劇變化。
[0034]步驟102:監(jiān)控裝置2將當(dāng)前幀圖像與當(dāng)前背景圖像做差，得到當(dāng)前前景。
[0035]步驟103:監(jiān)控裝置2將當(dāng)前前景進(jìn)行二值化處理，得到二值化當(dāng)前前景。
[0036]標(biāo)記和跟蹤代表人的運(yùn)動目標(biāo)包括:標(biāo)記目標(biāo)的判定、標(biāo)記目標(biāo)的跟蹤、標(biāo)記目標(biāo)的方向標(biāo)記。
[0037]其中，標(biāo)記目標(biāo)的判定是指監(jiān)控裝置2對二值化當(dāng)前前景中的運(yùn)動目標(biāo)進(jìn)行判定，如果目標(biāo)的外接矩形符合設(shè)定的閾值則認(rèn)為該目標(biāo)為表示人，監(jiān)控裝置2將該目標(biāo)通過標(biāo)記使之在監(jiān)控裝置2中被記錄為標(biāo)記目標(biāo)。[0038]標(biāo)記的方法是為被判定為人的目標(biāo)的矩形框賦予一種顏色，該顏色通過賦予其R、G、B三個通道的值來確定，監(jiān)控裝置2通過記錄該顏色數(shù)據(jù)記錄該目標(biāo)。
[0039]作為優(yōu)選方案，監(jiān)控裝置2判定該目標(biāo)是否為人的閾值包括:目標(biāo)的外接矩形的面積、目標(biāo)前景中的點(diǎn)數(shù)、目標(biāo)前景與其外接矩形比例、目標(biāo)前景的豎直積分投影中波峰波谷數(shù)目中一種或幾種。
[0040]標(biāo)記目標(biāo)的跟蹤是指監(jiān)控裝置2對比相鄰兩幀圖像中二值化當(dāng)前前景中的目標(biāo)是指監(jiān)控裝置2將二值化當(dāng)前前景中的每個目標(biāo)與上一個二值化當(dāng)前前景中的每個標(biāo)記目標(biāo)進(jìn)行對比，如果當(dāng)前幀的一個目標(biāo)外接矩形與上一幀某個目標(biāo)的外接矩形的交疊面積大于設(shè)定百分比并且二者大小的差異在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，作為優(yōu)選方案，則認(rèn)為二者是同一目標(biāo)，將上一幀圖像中與之匹配的目標(biāo)的標(biāo)記傳遞給當(dāng)前幀圖中的該目標(biāo)，當(dāng)然如果該目標(biāo)不是標(biāo)記目標(biāo)則不會發(fā)生標(biāo)記的傳遞；如果當(dāng)前幀的一個目標(biāo)在上一幀圖像的所有目標(biāo)中沒有搜索到可以匹配的目標(biāo)則認(rèn)為當(dāng)前幀圖像中該目標(biāo)是第一次出現(xiàn)。
[0041]作為優(yōu)選方案，外接矩形的交疊面積大于30%并且二者大小的差異在20%內(nèi)，則認(rèn)為二者是同一目標(biāo)。
[0042]如果是第一次出現(xiàn)，則監(jiān)控裝置2對該目標(biāo)進(jìn)行如上所述標(biāo)記目標(biāo)的判定，判定其是否是代表人的目標(biāo)，如果是賦予其新的標(biāo)記將其標(biāo)記為新的標(biāo)記目標(biāo)，如果否則忽略該目標(biāo)。
[0043]對監(jiān)控裝置2啟動后需要進(jìn)行監(jiān)控的首張圖像的二值化當(dāng)前前景而言，其僅需進(jìn)行標(biāo)記目標(biāo)的判定，為后繼二值化當(dāng)前前景的處理中的標(biāo)記目標(biāo)的跟蹤提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和可繼承的標(biāo)記。
[0044]對于首張二值化當(dāng)前前景之后每張二值化當(dāng)前前景而言，監(jiān)控裝置2首先對它們進(jìn)行標(biāo)記目標(biāo)的跟蹤，從而實(shí)時(shí)的對已出現(xiàn)代表人的目標(biāo)進(jìn)行跟蹤。然后監(jiān)控裝置2對第一次出現(xiàn)的目標(biāo)再進(jìn)行標(biāo)記目標(biāo)的判定。
[0045]標(biāo)記目標(biāo)的方向標(biāo)記是指在跟蹤標(biāo)記目標(biāo)的同時(shí)根據(jù)標(biāo)記目標(biāo)的外接矩形的幾何中心的實(shí)時(shí)坐標(biāo)的變化確定標(biāo)記目標(biāo)的運(yùn)動方向并將運(yùn)動方向信息標(biāo)記附加在該標(biāo)記目標(biāo)的數(shù)據(jù)信息中作為標(biāo)記目標(biāo)的方向標(biāo)記。這里所指實(shí)時(shí)坐標(biāo)是指在圖像中的坐標(biāo)，因?yàn)閳D像中坐標(biāo)能夠?qū)?yīng)實(shí)際區(qū)域的坐標(biāo)，所以其能反應(yīng)目標(biāo)是進(jìn)是出。
[0046]安全帽的識別包括:
監(jiān)控裝置2檢測位于第一檢測線a、第二檢測線b之間的所有標(biāo)記目標(biāo)是否為重檢目標(biāo)，若是則放棄該標(biāo)記目標(biāo)，若否則對該標(biāo)記目標(biāo)進(jìn)行安全帽檢測。
[0047]需要說明的是，當(dāng)標(biāo)記目標(biāo)的外界矩形的幾何中心處于第一檢測線a、第二檢測線b時(shí)則可認(rèn)為該標(biāo)記目標(biāo)位于第一檢測線a、第二檢測線b之間。
[0048]檢測標(biāo)記目標(biāo)是否為重檢目標(biāo)具體包括以下內(nèi)容:
設(shè)置兩個列表，一個是包含所有當(dāng)前在第一檢測線a、第二檢測線b之間的標(biāo)記目標(biāo)，簡稱為當(dāng)前目標(biāo)列表，另一個是包含所有上一幀圖像在第一檢測線a、第二檢測線b之間的標(biāo)記目標(biāo)，簡稱為上一幀目標(biāo)列表，這兩個列表再監(jiān)控狀態(tài)開始時(shí)均設(shè)為清空狀態(tài)；
如果當(dāng)前目標(biāo)列表不為空且上一幀目標(biāo)列表不為空，則將當(dāng)前目標(biāo)列表中的標(biāo)記目標(biāo)與上一幀目標(biāo)列表中的目標(biāo)逐個做比較，判斷當(dāng)前幀目標(biāo)列表中的每個目標(biāo)是否與上一幀目標(biāo)列表中的任一目標(biāo)距離都大于預(yù)設(shè)閾值，若否則認(rèn)為該目標(biāo)已在上一幀被檢測過，是重檢目標(biāo)，若是則認(rèn)為該目標(biāo)不是重檢目標(biāo)。
[0049]另外，如果上一幀目標(biāo)列表為空，則默認(rèn)當(dāng)前目標(biāo)列表中的目標(biāo)都不是重檢目標(biāo)。
[0050]在將當(dāng)前目標(biāo)列表與上一幀目標(biāo)列表比較結(jié)束后將當(dāng)前目標(biāo)列表賦給上一幀目標(biāo)列表，為下一幀判斷重檢目標(biāo)做準(zhǔn)備。
[0051]安全帽檢測包括如下步驟:
步驟201:對標(biāo)記目標(biāo)的外接矩形中劃取其上部預(yù)設(shè)比例部分的區(qū)域作為安全帽潛在區(qū)域。
[0052]作為優(yōu)選方案，對標(biāo)記目標(biāo)的外接矩形劃取其上部三分之一作為安全帽潛在區(qū)域。
[0053]步驟202:在安全帽潛在區(qū)域?qū)ふ翌A(yù)設(shè)顏色范圍內(nèi)的像素點(diǎn)，并以其顏色對應(yīng)的編號為這些像素點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)記。
[0054]步驟203:將具有相同編號的點(diǎn)的輪廓找出，舍去其中形狀、尺寸、離散度不符合安全帽輪廓閾值的輪廓，余下的則認(rèn)為是代表安全帽的輪廓，并根據(jù)其中點(diǎn)的編號得到其所代表顏色的編號即該人所佩戴安全帽的顏色，若是沒有得到任何一個可以代表安全帽的輪廓則認(rèn)為該代表人的運(yùn)動目標(biāo)中沒有包含安全帽，則認(rèn)為該人沒有帶安全帽，此時(shí)系統(tǒng)
發(fā)出警告。
[0055]如此得到當(dāng)前幀每個目標(biāo)所戴安全帽的顏色，稱之為目標(biāo)的顏色標(biāo)記。
[0056]為了能夠使監(jiān)控裝置2根據(jù)圖像識別所有的安全帽的顏色和形狀。作為優(yōu)選方案，可以預(yù)先對該施工工地所有安全帽顏色進(jìn)行編號，并測定每種被編號顏色色度值的通常波動范圍。更具體而言，是用在施工現(xiàn)場拍攝的不同光照條件和天氣情況下實(shí)拍的安全帽圖像進(jìn)行分析測試，得出置信度最大的每種安全帽顏色所對應(yīng)的色度值波動范圍。
[0057]而對于形狀，由于安全帽有標(biāo)準(zhǔn)制造規(guī)格，所以其大小和形狀相對固定，又由于監(jiān)測點(diǎn)位于兩條相距很近的固定水平檢測線中間，所以高速球攝像機(jī)I中所獲取的圖像中透視誤差很小，安全帽的大小和形狀的范圍也就相對固定，因此，作為優(yōu)選方案，設(shè)定安全帽輪廓形狀參數(shù)范圍、大小范圍和其離散度范圍來區(qū)分輪廓是否代表安全帽，其中離散度指的是輪廓的面積與輪廓周長平方的比值，以去除干擾輪廓。
[0058]數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和顯示包括如下內(nèi)容:監(jiān)控裝置2每天從工作時(shí)間開始創(chuàng)建當(dāng)天進(jìn)出該入口施工人員佩戴各種安全帽的數(shù)據(jù)日志，初始值均為零，監(jiān)控裝置2進(jìn)行監(jiān)控工作時(shí)將從每幀識別出佩戴各種顏色安全帽人數(shù)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)情況實(shí)時(shí)累加到系統(tǒng)數(shù)據(jù)日志的歷史數(shù)據(jù)中，并且監(jiān)控裝置2實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)進(jìn)出該入口帶每種顏色安全帽施工人員的數(shù)目，并將統(tǒng)計(jì)結(jié)果實(shí)時(shí)的傳輸給顯示裝置3顯示。
[0059]更具體而言，監(jiān)控裝置2根據(jù)每個目標(biāo)的方向標(biāo)記的得到其是進(jìn)入還是出去的人，并根據(jù)它的顏色標(biāo)記得到其所佩戴安全帽的顏色，則最終統(tǒng)計(jì)結(jié)果包括實(shí)時(shí)進(jìn)出該被監(jiān)測入口佩戴每種顏色安全帽的人數(shù)，以及進(jìn)出該被監(jiān)測入口佩戴每種帽子的累積人數(shù)。
[0060]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，上述實(shí)施例不以任何形式限制本發(fā)明，凡采用等同替換或等效變換的方式所獲得的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.施工現(xiàn)場安全帽佩戴情況監(jiān)控方法，其特征在于，所述監(jiān)控方法所使用的硬件至少包括:攝像機(jī)、監(jiān)控裝置、顯示裝置；所述監(jiān)控方法至少包括:監(jiān)控圖像的采集、監(jiān)控圖像的處理以及數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和顯示；所述監(jiān)控圖像的采集包括控制攝像機(jī)進(jìn)行連續(xù)拍攝；所述監(jiān)控圖像的處理包括:目標(biāo)的標(biāo)記和安全帽的識別；所述目標(biāo)的標(biāo)記包括:獲得二值化當(dāng)前前景、標(biāo)記和跟蹤代表人的運(yùn)動目標(biāo)，所述獲得二值化當(dāng)前前景包括如下步驟:所述監(jiān)控裝置根據(jù)背景圖像序列獲得當(dāng)前背景；所述監(jiān)控裝置將當(dāng)前幀圖像與當(dāng)前背景圖像做差，得到當(dāng)前前景；監(jiān)控裝置將當(dāng)前前景進(jìn)行二值化處理，得到二值化當(dāng)前前景；所述標(biāo)記和跟蹤代表人的運(yùn)動目標(biāo)包括:標(biāo)記目標(biāo)的判定、標(biāo)記目標(biāo)的跟蹤、標(biāo)記目標(biāo)的方向標(biāo)記；所述標(biāo)記目標(biāo)的判定是指監(jiān)控裝置對二值化當(dāng)前前景中的目標(biāo)進(jìn)行判定，如果目標(biāo)的外接矩形符合設(shè)定的閾值則認(rèn)為該目標(biāo)為表示人，監(jiān)控裝置將該目標(biāo)通過標(biāo)記使之在監(jiān)控裝置中被記錄為標(biāo)記目標(biāo)；標(biāo)記目標(biāo)的跟蹤是指所述監(jiān)控裝置將二值化當(dāng)前前景中的每個目標(biāo)與上一個二值化當(dāng)前前景中的每個標(biāo)記目標(biāo)進(jìn)行對比，如果當(dāng)前幀的一個目標(biāo)外接矩形與上一幀某個目標(biāo)的外接矩形的交疊面積大于設(shè)定百分比并且二者大小的差異在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，則認(rèn)為二者是同一目標(biāo)，將上一幀圖像中與之匹配的目標(biāo)的標(biāo)記傳遞給當(dāng)前幀圖中的該目標(biāo)，如果當(dāng)前幀的一個目標(biāo)在上一幀圖像的所有目標(biāo)中沒有搜索到可以匹配的目標(biāo)則認(rèn)為當(dāng)前幀圖像中該目標(biāo)是第一次出現(xiàn)，則將對該目標(biāo)進(jìn)行所述的標(biāo)記目標(biāo)判定處理；標(biāo)記目標(biāo)的方向標(biāo)記是指在跟蹤標(biāo)記目標(biāo)的同時(shí)根據(jù)標(biāo)記目標(biāo)的外接矩形的幾何中心的實(shí)時(shí)坐標(biāo)的變化確定標(biāo)記目標(biāo)的運(yùn)動方向并將運(yùn)動方向信息標(biāo)記附加在該標(biāo)記目標(biāo)的數(shù)據(jù)信息中作為標(biāo)記目標(biāo)的方向標(biāo)記；安全帽的識別包括:監(jiān)控裝置檢測位于檢測區(qū)域中所劃設(shè)的檢測線之間的所有標(biāo)記目標(biāo)是否為重檢目標(biāo)，若是則放棄該標(biāo)記目標(biāo)，若否則對該標(biāo)記目標(biāo)進(jìn)行安全帽檢測；安全帽檢測包括如下步驟:對標(biāo)記目標(biāo)的外接矩形中劃取其上部預(yù)設(shè)比例部分的區(qū)域作為安全帽潛在區(qū)域；在安全帽潛在區(qū)域?qū)ふ翌A(yù)設(shè)顏色范圍內(nèi)的像素點(diǎn)，并以其顏色對應(yīng)的編號為這些像素點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)記；將具有相同編號的點(diǎn)的輪廓找出，舍去其中形狀、尺寸、離散度不符合安全帽輪廓閾值的輪廓，余下的則認(rèn)為是代表安全帽的輪廓，并根據(jù)其中點(diǎn)的編號得到其所代表顏色的編號即該人所佩戴安全帽的顏色，若是沒有得到任何一個可以代表安全帽的輪廓則認(rèn)為該代表人的運(yùn)動目標(biāo)中沒有包含安全帽，則認(rèn)為該人沒有帶安全帽，此時(shí)監(jiān)控裝置發(fā)出警告；數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和顯示包括如下內(nèi)容:監(jiān)控裝置每天從工作時(shí)間開始創(chuàng)建當(dāng)天進(jìn)出該入口施工人員佩戴各種安全帽的數(shù)據(jù)日志，初始值均為零，監(jiān)控裝置進(jìn)行監(jiān)控工作時(shí)將每幀識別出佩戴各種安全帽人數(shù)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)情況實(shí)時(shí)累加到系統(tǒng)數(shù)據(jù)日志的歷史數(shù)據(jù)中，并且監(jiān)控裝置2實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)進(jìn)出該入口帶每種顏色安全帽施工人員的數(shù)目，并將統(tǒng)計(jì)結(jié)果實(shí)時(shí)的傳輸給顯示裝置顯示。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的施工現(xiàn)場安全帽佩戴情況監(jiān)控方法，其特征在于，如果當(dāng)前幀圖像是監(jiān)控裝置啟動后首張圖像，監(jiān)控裝置則采用混合高斯背景模型的方法對背景圖像序列進(jìn)行處理獲得整個監(jiān)控過程中的首張當(dāng)前背景。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的施工現(xiàn)場安全帽佩戴情況監(jiān)控方法，其特征在于，所述監(jiān)控裝置在啟動后為了從第N+1幀開始進(jìn)行監(jiān)控，其先采集N幀圖像以高斯背景模型的方法生成首張當(dāng)前背景，N的取值為100到300。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的施工現(xiàn)場安全帽佩戴情況監(jiān)控方法，其特征在于，如果當(dāng)前幀圖像為監(jiān)控裝置啟動后的首張圖像之后的圖像，監(jiān)控裝置則采用滑動平均模型的方法對背景圖像序列進(jìn)行處理獲得實(shí)時(shí)的當(dāng)前背景。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的施工現(xiàn)場安全帽佩戴情況監(jiān)控方法，其特征在于，在所述標(biāo)記目標(biāo)的判定處理中標(biāo)記的方法是為被判定為人的目標(biāo)的矩形框賦予一種顏色，該顏色通過賦予其R、G、B三個通道的值來確定，監(jiān)控裝置通過記錄該顏色數(shù)據(jù)記錄該目標(biāo)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的施工現(xiàn)場安全帽佩戴情況監(jiān)控方法，其特征在于，在所述標(biāo)記目標(biāo)的判定處理中，所述監(jiān)控裝置判定該目標(biāo)是否為人的閾值包括:目標(biāo)的外接矩形的面積、目標(biāo)前景中的點(diǎn)數(shù)、目標(biāo)前景與其外接矩形比例、目標(biāo)前景的豎直積分投影中波峰波谷數(shù)目中一種或幾種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的施工現(xiàn)場安全帽佩戴情況監(jiān)控方法，其特征在于，所述安全帽的識別中的檢測標(biāo)記目標(biāo)是否為重檢目標(biāo)具體包括以下內(nèi)容:設(shè)置兩個列表，一個是包含所有當(dāng)前在檢測線之間的標(biāo)記目標(biāo)，為當(dāng)前目標(biāo)列表，另一個是包含所有上一幀圖像在檢測線之間的標(biāo)記目標(biāo)，為上一幀目標(biāo)列表，這兩個列表在監(jiān)控狀態(tài)開始時(shí)均設(shè)為清空狀態(tài)；如果當(dāng)前目標(biāo)列表不為空且上一幀目標(biāo)列表不為空，則將當(dāng)前目標(biāo)列表中的標(biāo)記目標(biāo)與上一幀目標(biāo)列表中的目標(biāo)逐個做比較，判斷當(dāng)前幀目標(biāo)列表中的每個目標(biāo)是否與上一幀目標(biāo)列表中的任一目標(biāo)距離都大于預(yù)設(shè)閾值，若否則認(rèn)為該目標(biāo)已在上一幀被檢測過，是重檢目標(biāo)，若是則認(rèn)為該目標(biāo)不是重檢目標(biāo)；如果上一幀目標(biāo)列表為空，則默認(rèn)當(dāng)前目標(biāo)列表中的目標(biāo)都不是重檢目標(biāo)；在將當(dāng)前目標(biāo)列表與上一幀目標(biāo)列表比較結(jié)束后將當(dāng)前目標(biāo)列表賦給上一幀目標(biāo)列表，為下一幀判斷重檢目標(biāo)做準(zhǔn)備。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的施工現(xiàn)場安全帽佩戴情況監(jiān)控方法，其特征在于，所述安全帽的識別中安全帽檢測包括如下步驟:對標(biāo)記目標(biāo)的外接矩形中劃取其上部預(yù)設(shè)比例部分的區(qū)域作為安全帽潛在區(qū)域；在安全帽潛在區(qū)域?qū)ふ翌A(yù)設(shè)顏色范圍內(nèi)的像素點(diǎn)，并以其顏色對應(yīng)的編號為這些像素點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)記；將具有相同編號的點(diǎn)的輪廓找出，舍去其中形狀、尺寸、離散度不符合安全帽輪廓閾值的輪廓，余下的則認(rèn)為是代表安全帽的輪廓，并根據(jù)其中點(diǎn)的編號得到其所代表顏色的編號即該人所佩戴安全帽的顏色，若是沒有得到任何一個可以代表安全帽的輪廓則認(rèn)為該代表人的運(yùn)動目標(biāo)中沒有包含安全帽，則認(rèn)為該人沒有帶安全帽，此時(shí)系統(tǒng)發(fā)出警告。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的施工現(xiàn)場安全帽佩戴情況監(jiān)控方法，其特征在于，在數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和顯示控制中，所述監(jiān)控裝置根據(jù)每個標(biāo)識目標(biāo)的方向標(biāo)記得到其是進(jìn)入還是出去的人，并根據(jù)它的顏色標(biāo)記得到其所佩戴安全帽的顏色，則最終統(tǒng)計(jì)結(jié)果包括實(shí)時(shí)進(jìn)出該被監(jiān)測入口佩戴每種顏色帽子的人數(shù)，以及進(jìn)出該被監(jiān)測入口佩戴每種顏色帽子的累積人數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9任意一項(xiàng)所述的施工現(xiàn)場安全帽佩戴情況監(jiān)控方法，其特征在于，所述高速球攝像機(jī)攝像的速度為每秒5到20幀。
【文檔編號】G07C9/00GK104036575SQ201410311121
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年7月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月1日
【發(fā)明者】徐全珍, 姜培源, 劉云波, 夏明 , 馬俊 申請人:江蘇省南京市公路管理處公路科學(xué)研究所