塔吊施工安全監(jiān)測系統(tǒng)及方法
【專利摘要】一種塔吊施工安全監(jiān)測系統(tǒng)，包括攝像頭、圖像采集處理模塊、塔臂檢測與跟蹤模塊、塔吊施工安全判斷模塊，從攝像頭獲取的視頻信息中捕獲目標(biāo)區(qū)域圖像并處理以獲得有效目標(biāo)區(qū)域圖像，在判斷出有效目標(biāo)區(qū)域圖像中有塔臂時，開始以逐幀方式捕獲目標(biāo)區(qū)域當(dāng)前圖像并處理以獲得有效目標(biāo)區(qū)域當(dāng)前圖像，從有效目標(biāo)區(qū)域當(dāng)前圖像中獲得塔臂在有效目標(biāo)區(qū)域當(dāng)前圖像中的塔臂位置信息，根據(jù)攝像頭參數(shù)信息、現(xiàn)場環(huán)境參數(shù)信息和塔臂位置信息，建立從圖像空間到笛卡爾空間之間的坐標(biāo)映射，根據(jù)塔臂在笛卡爾空間的坐標(biāo)值來判斷出塔臂進(jìn)入危險(xiǎn)角度后輸出警告信息，如此在不使用傳感器的情況下，實(shí)現(xiàn)對塔吊的塔臂進(jìn)行監(jiān)測。本發(fā)明還提供一種塔吊施工安全監(jiān)測方法。
【專利說明】塔吊施工安全監(jiān)測系統(tǒng)及方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及塔吊施工安全監(jiān)測【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種塔吊施工安全監(jiān)測系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]建筑工地塔吊的安全運(yùn)行一直以來是施工安全防范的重點(diǎn)，盡管如此由于種種主觀或者客觀的原因仍然事故頻出，而且一旦發(fā)生事故往往就是惡性事故。因此，塔吊的安全運(yùn)行重點(diǎn)在于檢測和防范，內(nèi)容包括塔吊設(shè)備狀態(tài)、操控人員狀態(tài)、現(xiàn)場環(huán)境狀況和最重要的一是否嚴(yán)格按照安全操作規(guī)范來操控。長期的工程實(shí)踐也證實(shí)了，塔吊安全運(yùn)行并不缺乏科學(xué)合理的安全規(guī)范和制度，首要的安全隱患還是在于操控人員的執(zhí)行情況。往往由于一些偶然的原因，如大意、圖方便或者趕進(jìn)度等等主觀或者客觀的原因，沒有按照安全規(guī)范要求來操控，造成極大的安全隱患，有可能引發(fā)惡性事故導(dǎo)致人身財(cái)產(chǎn)嚴(yán)重?fù)p失。
[0003]現(xiàn)有的塔吊安全監(jiān)測技術(shù)，大部分采用在塔吊吊臂上安裝各類傳感器，包括高度傳感器、風(fēng)速傳感器、測重傳感器、轉(zhuǎn)角傳感器、變幅傳感器等，通過這些傳感器采集吊臂上的信息，將數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，推測出塔吊的運(yùn)行狀態(tài)，從而做到對塔吊的安全監(jiān)測。然而，現(xiàn)有的技術(shù)存在以下缺點(diǎn):傳感器本身存在數(shù)據(jù)的抖動，有一定失真；傳感器極易受外部環(huán)境干擾，造成數(shù)據(jù)大幅失真；數(shù)據(jù)回傳通信易受干擾 。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，有必要提供一種采集數(shù)據(jù)穩(wěn)定、不受外部環(huán)境干擾的塔吊施工安全監(jiān)測系統(tǒng)。
[0005]還有必要提供一種采集數(shù)據(jù)穩(wěn)定、不受外部環(huán)境干擾的塔吊施工安全監(jiān)測方法。
[0006]一種塔吊施工安全監(jiān)測系統(tǒng)，包括設(shè)置在塔吊工作現(xiàn)場的攝像頭、圖像采集處理模塊、塔臂檢測與跟蹤模塊、塔吊施工安全判斷模塊，攝像頭用于采集反映塔吊運(yùn)行的視頻信息；圖像采集處理模塊用于接收設(shè)置在工作現(xiàn)場的攝像頭所產(chǎn)生的反映塔吊的塔臂在預(yù)定目標(biāo)區(qū)域運(yùn)動的視頻信息，獲取預(yù)設(shè)的現(xiàn)場環(huán)境參數(shù)信息及攝像頭參數(shù)信息，從獲取的視頻信息中捕獲目標(biāo)區(qū)域圖像，根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境參數(shù)信息及攝像頭參數(shù)信息對捕獲的目標(biāo)區(qū)域圖像進(jìn)行畸變校正處理，及對進(jìn)行畸變校正處理后的目標(biāo)區(qū)域圖像進(jìn)行歸一化及預(yù)處理以獲得有效目標(biāo)區(qū)域圖像；塔臂檢測與跟蹤模塊用于根據(jù)預(yù)存的基準(zhǔn)圖像判斷有效目標(biāo)區(qū)域圖像中是否有塔臂，在判斷出有效目標(biāo)比較圖像中有塔臂時，輸出預(yù)設(shè)的第一執(zhí)行命令給圖像采集處理模塊，圖像采集處理模塊還用于響應(yīng)第一執(zhí)行命令，開始以逐幀方式捕獲視頻信息中目標(biāo)區(qū)域當(dāng)前圖像，根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境參數(shù)信息及攝像頭參數(shù)信息對捕獲的目標(biāo)區(qū)域當(dāng)前圖像進(jìn)行畸變校正處理，及對進(jìn)行畸變校正處理后的目標(biāo)區(qū)域當(dāng)前圖像進(jìn)行歸一化及預(yù)處理以獲得有效目標(biāo)區(qū)域當(dāng)前圖像；塔臂檢測與跟蹤模塊還用于從有效目標(biāo)區(qū)域當(dāng)前圖像中獲得塔臂在有效目標(biāo)區(qū)域當(dāng)前圖像中的塔臂位置信息；塔吊施工安全判斷模塊用于根據(jù)攝像頭參數(shù)信息中的標(biāo)定信息、現(xiàn)場環(huán)境參數(shù)信息中的塔臂高度信息和塔臂位置信息，建立從圖像空間到笛卡爾空間之間的坐標(biāo)映射，塔吊施工安全判斷模塊根據(jù)塔臂在笛卡爾空間的坐標(biāo)值來判斷塔臂是否進(jìn)入危險(xiǎn)角度，并在判斷出塔臂進(jìn)入危險(xiǎn)角度時輸出警告信息給塔吊操作人員。
[0007]—種塔吊施工安全監(jiān)測方法，包括如下步驟:
接收設(shè)置在工作現(xiàn)場的攝像頭所產(chǎn)生的反映塔吊的塔臂在預(yù)定目標(biāo)區(qū)域運(yùn)動的視頻信息；
獲取預(yù)設(shè)的現(xiàn)場環(huán)境參數(shù)信息及攝像頭參數(shù)信息；
從獲取的視頻信息中捕獲目標(biāo)區(qū)域圖像，根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境參數(shù)信息及攝像頭參數(shù)信息對捕獲的目標(biāo)區(qū)域圖像進(jìn)行畸變校正處理，對進(jìn)行畸變校正處理后的目標(biāo)區(qū)域圖像進(jìn)行歸一化及預(yù)處理以獲得有效目標(biāo)區(qū)域圖像；
根據(jù)預(yù)存的基準(zhǔn)圖像判斷有效目標(biāo)區(qū)域圖像中是否有塔臂；
在判斷出有效目標(biāo)區(qū)域圖像中有塔臂時，開始以逐幀方式捕獲視頻信息中的目標(biāo)區(qū)域當(dāng)前圖像，并根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境參數(shù)信息及攝像頭參數(shù)信息對捕獲的目標(biāo)區(qū)域當(dāng)前圖像進(jìn)行畸變校正處理，對進(jìn)行畸變校正處理后的目標(biāo)區(qū)域當(dāng)前圖像進(jìn)行歸一化及預(yù)處理以獲得有效目標(biāo)區(qū)域當(dāng)前圖像；
從有效目標(biāo)區(qū)域當(dāng)前圖像中獲得塔臂在有效目標(biāo)區(qū)域當(dāng)前圖像中的塔臂位置信息；根據(jù)攝像頭參數(shù)信息中的標(biāo)定信息、現(xiàn)場環(huán)境參數(shù)信息中的塔臂高度信息和塔臂位置信息，建立從圖像空間到笛卡爾空間之間的坐標(biāo)映射；
根據(jù)塔臂在笛卡爾空間的坐標(biāo)值來判斷塔臂是否進(jìn)入危險(xiǎn)角度，并在判斷出塔臂進(jìn)入危險(xiǎn)角度時輸出警告信息給塔吊操作人員。
[0008]上述塔吊施工安全監(jiān)測系統(tǒng)及方法，通過視頻監(jiān)控實(shí)時智能監(jiān)測塔吊的塔臂運(yùn)動軌跡，當(dāng)塔臂運(yùn)動到非安全區(qū)域時自動發(fā)出警報(bào)，具體的講:從攝像頭獲取的視頻信息中捕獲目標(biāo)區(qū)域圖像，并進(jìn)行畸變校正、歸一化及預(yù)處理以獲得有效目標(biāo)區(qū)域圖像，根據(jù)預(yù)存的基準(zhǔn)圖像判斷有效目標(biāo)區(qū)域圖像中是否有塔臂，在判斷出有效目標(biāo)區(qū)域圖像中有塔臂時，開始以逐幀方式捕獲視頻信息中的目標(biāo)區(qū)域當(dāng)前圖像，并根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境參數(shù)信息及攝像頭參數(shù)信息對捕獲的目標(biāo)區(qū)域當(dāng)前圖像進(jìn)行畸變校正歸一化及預(yù)處理以獲得有效目標(biāo)區(qū)域當(dāng)前圖像，從有效目標(biāo)區(qū)域當(dāng)前圖像中獲得塔臂在有效目標(biāo)區(qū)域當(dāng)前圖像中的塔臂位置信息，根據(jù)攝像頭參數(shù)信息中的標(biāo)定信息、現(xiàn)場環(huán)境參數(shù)信息中的塔臂高度信息和塔臂位置信息，建立從圖像空間到笛卡爾空間之間的坐標(biāo)映射，根據(jù)塔臂在笛卡爾空間的坐標(biāo)值來判斷塔臂是否進(jìn)入危險(xiǎn)角度，并在判斷出塔臂進(jìn)入危險(xiǎn)角度時輸出警告信息給塔吊操作人員，如此在不使用傳感器的情況下，實(shí)時、可靠地對塔吊的塔臂進(jìn)行監(jiān)測。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]附圖1是一較佳實(shí)施方式的塔吊施工安全監(jiān)測系統(tǒng)的功能模塊圖。
[0010]附圖2是附圖1中塔臂檢測與跟蹤模塊的功能模塊圖。
[0011]附圖3是一較佳實(shí)施方式的塔吊施工安全監(jiān)測方法的步驟流程圖。
[0012]圖中:塔吊施工安全監(jiān)測系統(tǒng)10、攝像頭20、輸入模塊30、圖像采集處理模塊40、塔臂檢測與跟蹤模塊50、判斷單元51、塔臂檢測單元52、塔臂跟蹤單元53、塔臂運(yùn)動范圍判斷單元54、塔臂遮擋判斷單元55、塔吊施工安全判斷模塊60、塔吊施工安全監(jiān)測方法步驟S301 ?S308。
【具體實(shí)施方式】
[0013]如圖1所示，塔吊施工安全監(jiān)測系統(tǒng)10包括設(shè)置在塔吊工作現(xiàn)場的攝像頭20、輸入模塊30、圖像采集處理模塊40、塔臂檢測與跟蹤模塊50、塔吊施工安全判斷模塊60。
[0014]攝像頭20用于采集反映塔吊運(yùn)行的視頻信息。
[0015]輸入模塊30用于響應(yīng)操作者的設(shè)定操作，產(chǎn)生對應(yīng)的現(xiàn)場環(huán)境參數(shù)信息及攝像頭參數(shù)信息。攝像頭參數(shù)信息包括鏡頭焦距、分辨率、幀率、圖像格式、曝光量；現(xiàn)場環(huán)境參數(shù)信息包括塔吊吊臂高度、天氣狀況、攝像頭與塔吊相對角度、圖像監(jiān)控區(qū)域、白天夜晚。
[0016]圖像采集處理模塊40用于接收設(shè)置在工作現(xiàn)場的攝像頭20所產(chǎn)生的反映塔吊的塔臂在預(yù)定目標(biāo)區(qū)域運(yùn)動的視頻信息，獲取預(yù)設(shè)的現(xiàn)場環(huán)境參數(shù)信息及攝像頭20的參數(shù)信息，從獲取的視頻信息中捕獲目標(biāo)區(qū)域圖像，根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境參數(shù)信息及攝像頭參數(shù)信息對捕獲的目標(biāo)區(qū)域圖像進(jìn)行畸變校正處理，及對進(jìn)行畸變校正處理后的目標(biāo)區(qū)域圖像進(jìn)行歸一化及預(yù)處理以獲得有效目標(biāo)區(qū)域圖像；圖像采集處理模塊40還用于響應(yīng)塔臂檢測與跟蹤模塊50提供的第一執(zhí)行命令，開始以逐幀方式捕獲視頻信息中目標(biāo)區(qū)域當(dāng)前圖像，根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境參數(shù)信息及攝像頭參數(shù)信息對捕獲的目標(biāo)區(qū)域當(dāng)前圖像進(jìn)行畸變校正處理，及對進(jìn)行畸變校正處理后的目標(biāo)區(qū)域當(dāng)前圖像進(jìn)行歸一化及預(yù)處理以獲得有效目標(biāo)區(qū)域當(dāng)前圖像。
[0017]塔臂檢測與跟蹤模塊50用于根據(jù)預(yù)存的基準(zhǔn)圖像判斷有效目標(biāo)區(qū)域圖像中是否有塔臂，在判斷出有效目標(biāo)比較圖像中有塔臂時，輸出預(yù)設(shè)的第一執(zhí)行命令給圖像采集處理模塊40 ;塔臂檢測與跟蹤模塊50還用于從有效目標(biāo)區(qū)域當(dāng)前圖像中獲得塔臂在有效目標(biāo)區(qū)域當(dāng)前圖像中的塔臂位置信息。
[0018]塔吊施工安全判斷模塊60用于根據(jù)攝像頭20的參數(shù)信息中的標(biāo)定信息、現(xiàn)場環(huán)境參數(shù)信息中的塔臂高度信息和塔臂位置信息，建立從圖像空間到笛卡爾空間之間的坐標(biāo)映射，塔吊施工安全判斷模塊根據(jù)塔臂在笛卡爾空間的坐標(biāo)值及預(yù)存的安全坐標(biāo)范圍值來判斷塔臂是否進(jìn)入危險(xiǎn)角度，并在判斷出塔臂進(jìn)入危險(xiǎn)角度時輸出警告信息給塔吊操作人員。
[0019]上述圖像采集處理模塊40、塔臂檢測與跟蹤模塊50、塔吊施工安全判斷模塊60可以是具有數(shù)據(jù)出功能的計(jì)算機(jī)設(shè)備，或者是有數(shù)據(jù)處理能力的芯片模組，圖像采集處理模塊40、塔臂檢測與跟蹤模塊50、塔吊施工安全判斷模塊60彼此之間電性連接已實(shí)現(xiàn)協(xié)同工作，而最終完成塔吊的施工安全監(jiān)測。其中，本實(shí)施方式中所提到的預(yù)存的標(biāo)準(zhǔn)圖像是 申請人:通過測量塔臂正常運(yùn)動的數(shù)據(jù)后建立的標(biāo)準(zhǔn)模型，建立從圖像空間到笛卡爾空間之間的坐標(biāo)映射的方式可以是建立圖像空間與笛卡爾空間坐標(biāo)的對應(yīng)表，然后根據(jù)根據(jù)攝像頭20的參數(shù)信息中的標(biāo)定信息、現(xiàn)場環(huán)境參數(shù)信息中的塔臂高度信息和塔臂位置信息從對應(yīng)表中確定對應(yīng)的笛卡爾空間坐標(biāo)值，將查找到的笛卡爾空間坐標(biāo)值與預(yù)存的安全坐標(biāo)范圍值比較來完成塔臂位于安全區(qū)域的判斷；其中，攝像頭20的使用個數(shù)可以根據(jù)實(shí)際情況來確定，例如，如果是兩個攝像頭協(xié)同對塔臂360度的運(yùn)動進(jìn)行監(jiān)控，則根據(jù)圖像關(guān)鍵點(diǎn)或者攝像頭自己的標(biāo)定信息進(jìn)行圖像拼接，從而獲得無失真的全景圖像，之后再對對圖像進(jìn)行自適應(yīng)的對比度調(diào)整。[0020]例如，塔臂檢測與跟蹤模塊50運(yùn)行一組用于完成塔吊的施工安全監(jiān)測功能的計(jì)算機(jī)軟件后，塔臂檢測與跟蹤模塊50產(chǎn)生對應(yīng)的功能單元以實(shí)現(xiàn)塔吊的施工安全監(jiān)測，具體的講:請同時參看圖2，塔臂檢測與跟蹤模塊50產(chǎn)生判斷單元51、塔臂檢測單元52、塔臂跟蹤單元53，判斷單元51用于判斷有效目標(biāo)區(qū)域圖像是否是初始第一幀圖像，在判斷出有效目標(biāo)區(qū)域圖像是第一幀圖像時，輸出第一啟動命令給塔臂檢測單元52，塔臂檢測單元52用于響應(yīng)第一啟動命令，根據(jù)預(yù)存的基準(zhǔn)圖像中塔臂數(shù)據(jù)在有效目標(biāo)區(qū)域圖像中查找對應(yīng)的塔臂數(shù)據(jù)，在有效目標(biāo)區(qū)域圖像中查找到對應(yīng)的塔臂數(shù)據(jù)時，輸出預(yù)設(shè)的第一執(zhí)行命令給圖像采集處理模塊40，圖像采集處理模塊40用于根據(jù)第一執(zhí)行命令，開始以逐幀方式捕獲視頻信息中目標(biāo)區(qū)域當(dāng)前圖像；塔臂跟蹤單元53用于從圖像采集處理模塊提供的有效目標(biāo)區(qū)域當(dāng)前圖像中獲得塔臂在有效目標(biāo)區(qū)域當(dāng)前圖像中的塔臂位置信息。
[0021]進(jìn)一步的，塔臂檢測與跟蹤模塊50還產(chǎn)生塔臂運(yùn)動范圍判斷單元54，塔臂運(yùn)動范圍判斷單元54在判斷出前一幀捕獲的有效目標(biāo)區(qū)域當(dāng)前圖像中的塔臂位置信息與后一幀捕獲的有效目標(biāo)區(qū)域當(dāng)前圖像中的塔臂位置信息相同時，將預(yù)設(shè)第二啟動命令及塔臂位置信息提供給塔臂檢測單元52，塔臂檢測單元52還用于響應(yīng)第二啟動命令，并在再次捕獲的有效目標(biāo)區(qū)域當(dāng)前圖像中的與接收的塔臂位置信息相對應(yīng)的區(qū)域判斷是否有塔臂數(shù)據(jù)，在判斷出有塔臂數(shù)據(jù)時，第一執(zhí)行命令給圖像采集處理模塊40。
[0022]進(jìn)一步的，塔臂檢測與跟蹤模塊50還產(chǎn)生塔臂遮擋判斷單元55，塔臂遮擋判斷單元55在判斷出前一幀捕獲的目標(biāo)區(qū)域當(dāng)前圖像中具有遮擋物數(shù)據(jù)時，獲得遮擋物位置信息，并將預(yù)設(shè)的第三啟動命令及遮擋物位置信息提供給塔臂檢測單元52，塔臂檢測單元52還用于響應(yīng)第三啟動命令，在后一幀捕獲的有效目標(biāo)區(qū)域當(dāng)前圖像中的與接收的遮擋物位置信息相對應(yīng)的區(qū)域判斷是否有塔臂數(shù)據(jù)，在判斷出有塔臂數(shù)據(jù)時，第一執(zhí)行命令給圖像采集處理模塊40。搜索塔臂是指根據(jù)預(yù)存的基準(zhǔn)圖像中塔臂數(shù)據(jù)在有效目標(biāo)區(qū)域當(dāng)前圖像中查找對應(yīng)的塔臂數(shù)據(jù)，在有效目標(biāo)區(qū)域當(dāng)前圖像中查找到對應(yīng)的塔臂數(shù)據(jù)時，判斷為搜索到塔臂。
[0023]請參看圖3，其為一較佳實(shí)施方式的塔吊施工安全監(jiān)測方法流程圖，該塔吊施工安全監(jiān)測方法，包括如下步驟:
步驟S301，接收設(shè)置在工作現(xiàn)場的攝像頭所產(chǎn)生的反映塔吊的塔臂在預(yù)定目標(biāo)區(qū)域運(yùn)動的視頻息。
[0024]步驟S302，獲取預(yù)設(shè)的現(xiàn)場環(huán)境參數(shù)信息及攝像頭參數(shù)信息。
[0025]步驟S303，從獲取的視頻信息中捕獲目標(biāo)區(qū)域圖像，根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境參數(shù)信息及攝像頭參數(shù)信息對捕獲的目標(biāo)區(qū)域圖像進(jìn)行畸變校正處理，對進(jìn)行畸變校正處理后的目標(biāo)區(qū)域圖像進(jìn)行歸一化及預(yù)處理以獲得有效目標(biāo)區(qū)域圖像。
[0026]步驟S304，根據(jù)預(yù)存的基準(zhǔn)圖像判斷有效目標(biāo)區(qū)域圖像中是否有塔臂。其中該步驟具體為:判斷有效目標(biāo)區(qū)域圖像是否是初始第一幀圖像，在判斷出有效目標(biāo)區(qū)域圖像是第一幀圖像時，根據(jù)預(yù)存的基準(zhǔn)圖像中塔臂數(shù)據(jù)在有效目標(biāo)區(qū)域圖像中查找對應(yīng)的塔臂數(shù)據(jù)，在有效目標(biāo)區(qū)域圖像中查找到對應(yīng)的塔臂數(shù)據(jù)時，執(zhí)行“在判斷出目標(biāo)比較圖像中有塔臂時，開始以逐幀方式捕獲視頻信息中的目標(biāo)區(qū)域當(dāng)前圖像”步驟。
[0027]步驟S305，在判斷出有效目標(biāo)區(qū)域圖像中有塔臂時，開始以逐幀方式捕獲視頻信息中的目標(biāo)區(qū)域當(dāng)前圖像，并根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境參數(shù)信息及攝像頭參數(shù)信息對捕獲的目標(biāo)區(qū)域當(dāng)前圖像進(jìn)行畸變校正處理，對進(jìn)行畸變校正處理后的目標(biāo)區(qū)域當(dāng)前圖像進(jìn)行歸一化及預(yù)處理以獲得有效目標(biāo)區(qū)域當(dāng)前圖像。
[0028]步驟S306，從有效目標(biāo)區(qū)域當(dāng)前圖像中獲得塔臂在有效目標(biāo)區(qū)域當(dāng)前圖像中的塔
臂位置信息。
[0029]步驟S307，根據(jù)攝像頭參數(shù)信息中的標(biāo)定信息、現(xiàn)場環(huán)境參數(shù)信息中的塔臂高度信息和塔臂位置信息，建立從圖像空間到笛卡爾空間之間的坐標(biāo)映射。
[0030]步驟S308，根據(jù)塔臂在笛卡爾空間的坐標(biāo)值來判斷塔臂是否進(jìn)入危險(xiǎn)角度，并在判斷出塔臂進(jìn)入危險(xiǎn)角度時輸出警告信息給塔吊操作人員。
[0031]進(jìn)一步的，上述塔吊施工安全監(jiān)測方法還包括以下步驟:
在塔吊的工作現(xiàn)場設(shè)置信標(biāo)；例如，可以采用“下監(jiān)測”方式，亦即地面安裝攝像頭，吊車臂安裝信標(biāo)；也可以采用“上監(jiān)測”，亦即地面安裝信標(biāo)，吊車臂安裝攝像頭；也可以選擇“附著式”，亦即塔身安裝攝像頭，吊車臂安裝信標(biāo)，信標(biāo)的安裝是可選的，安裝信標(biāo)可以降低圖像處理算法的識別難度，增強(qiáng)可靠性。
[0032]啟動設(shè)置在工作現(xiàn)場的攝像頭，并利用攝像頭搜索信標(biāo)所在區(qū)域，在搜索到信標(biāo)時，攝像頭所拍攝的區(qū)域?yàn)槟繕?biāo)區(qū)域。
[0033]在判斷出前一幀捕獲的有效目標(biāo)區(qū)域當(dāng)前圖像中的塔臂位置信息與后一幀捕獲的有效目標(biāo)區(qū)域當(dāng)前圖像中的塔臂位置信息相同時，在再次捕獲的有效目標(biāo)區(qū)域當(dāng)前圖像中的與前次獲得的塔臂位置信息相對應(yīng)的區(qū)域開始搜索塔臂；在判斷出前一幀捕獲的有效目標(biāo)區(qū)域當(dāng)前圖像中具有遮擋物數(shù)據(jù)時，獲得遮擋物位置信息，在后一幀捕獲的有效目標(biāo)區(qū)域當(dāng)前圖像中的與前次獲得的遮擋物位置信息相對應(yīng)的區(qū)域開始搜索塔臂。搜索塔臂是指根據(jù)預(yù)存的基準(zhǔn)圖像中塔臂數(shù)據(jù)在有效目標(biāo)區(qū)域當(dāng)前圖像中查找對應(yīng)的塔臂數(shù)據(jù)，在有效目標(biāo)區(qū)域當(dāng)前圖像中查找到對應(yīng)的塔臂數(shù)據(jù)時，判斷為搜索到塔臂，然后執(zhí)行步驟S305，如此以完成塔臂的動態(tài)檢測及跟蹤。
【權(quán)利要求】
1.一種塔吊施工安全監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:包括設(shè)置在塔吊工作現(xiàn)場的攝像頭、圖像采集處理模塊、塔臂檢測與跟蹤模塊、塔吊施工安全判斷模塊，攝像頭用于采集反映塔吊運(yùn)行的視頻信息；圖像采集處理模塊用于接收設(shè)置在工作現(xiàn)場的攝像頭所產(chǎn)生的反映塔吊的塔臂在預(yù)定目標(biāo)區(qū)域運(yùn)動的視頻信息，獲取預(yù)設(shè)的現(xiàn)場環(huán)境參數(shù)信息及攝像頭參數(shù)信息，從獲取的視頻信息中捕獲目標(biāo)區(qū)域圖像，根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境參數(shù)信息及攝像頭參數(shù)信息對捕獲的目標(biāo)區(qū)域圖像進(jìn)行畸變校正處理，及對進(jìn)行畸變校正處理后的目標(biāo)區(qū)域圖像進(jìn)行歸一化及預(yù)處理以獲得有效目標(biāo)區(qū)域圖像；塔臂檢測與跟蹤模塊用于根據(jù)預(yù)存的基準(zhǔn)圖像判斷有效目標(biāo)區(qū)域圖像中是否有塔臂，在判斷出有效目標(biāo)比較圖像中有塔臂時，輸出預(yù)設(shè)的第一執(zhí)行命令給圖像采集處理模塊，圖像采集處理模塊還用于響應(yīng)第一執(zhí)行命令，開始以逐幀方式捕獲視頻信息中目標(biāo)區(qū)域當(dāng)前圖像，根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境參數(shù)信息及攝像頭參數(shù)信息對捕獲的目標(biāo)區(qū)域當(dāng)前圖像進(jìn)行畸變校正處理，及對進(jìn)行畸變校正處理后的目標(biāo)區(qū)域當(dāng)前圖像進(jìn)行歸一化及預(yù)處理以獲得 有效目標(biāo)區(qū)域當(dāng)前圖像；塔臂檢測與跟蹤模塊還用于從有效目標(biāo)區(qū)域當(dāng)前圖像中獲得塔臂在有效目標(biāo)區(qū)域當(dāng)前圖像中的塔臂位置信息；塔吊施工安全判斷模塊用于根據(jù)攝像頭參數(shù)信息中的標(biāo)定信息、現(xiàn)場環(huán)境參數(shù)信息中的塔臂高度信息和塔臂位置信息，建立從圖像空間到笛卡爾空間之間的坐標(biāo)映射，塔吊施工安全判斷模塊根據(jù)塔臂在笛卡爾空間的坐標(biāo)值來判斷塔臂是否進(jìn)入危險(xiǎn)角度，并在判斷出塔臂進(jìn)入危險(xiǎn)角度時輸出警告信息給塔吊操作人員。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的塔吊施工安全監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:攝像頭參數(shù)信息包括鏡頭焦距、分辨率、幀率、圖像格式、曝光量；現(xiàn)場環(huán)境參數(shù)信息包括塔吊吊臂高度、天氣狀況、攝像頭與塔吊相對角度、圖像監(jiān)控區(qū)域、白天夜晚。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的塔吊施工安全監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:塔吊施工安全監(jiān)測系統(tǒng)還包括輸入模塊，輸入模塊用于響應(yīng)操作者的設(shè)定操作，產(chǎn)生對應(yīng)的現(xiàn)場環(huán)境參數(shù)信息及攝像頭參數(shù)信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的塔吊施工安全監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:塔臂檢測與跟蹤模塊包括判斷單元、塔臂檢測單元、塔臂跟蹤單元，判斷單元用于判斷有效目標(biāo)區(qū)域圖像是否是初始第一幀圖像，在判斷出有效目標(biāo)區(qū)域圖像是第一幀圖像時，輸出第一啟動命令給塔臂檢測單元，塔臂檢測單元用于響應(yīng)第一啟動命令，根據(jù)預(yù)存的基準(zhǔn)圖像中塔臂數(shù)據(jù)在有效目標(biāo)區(qū)域圖像中查找對應(yīng)的塔臂數(shù)據(jù)，在有效目標(biāo)區(qū)域圖像中查找到對應(yīng)的塔臂數(shù)據(jù)時，輸出預(yù)設(shè)的第一執(zhí)行命令給圖像采集處理模塊，圖像采集處理模塊用于根據(jù)第一執(zhí)行命令，開始以逐幀方式捕獲視頻信息中目標(biāo)區(qū)域當(dāng)前圖像；塔臂跟蹤單元用于從圖像采集處理模塊提供的有效目標(biāo)區(qū)域當(dāng)前圖像中獲得塔臂在有效目標(biāo)區(qū)域當(dāng)前圖像中的塔臂位置信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的塔吊施工安全監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:塔臂檢測與跟蹤模塊還包括塔臂運(yùn)動范圍判斷單元，塔臂運(yùn)動范圍判斷單元在判斷出前一幀捕獲的有效目標(biāo)區(qū)域當(dāng)前圖像中的塔臂位置信息與后一幀捕獲的有效目標(biāo)區(qū)域當(dāng)前圖像中的塔臂位置信息相同時，將預(yù)設(shè)第二啟動命令及塔臂位置信息提供給塔臂檢測單元，塔臂檢測單元還用于響應(yīng)第二啟動命令，并在再次捕獲的有效目標(biāo)區(qū)域當(dāng)前圖像中的與接收的塔臂位置信息相對應(yīng)的區(qū)域判斷是否有塔臂數(shù)據(jù)，在判斷出有塔臂數(shù)據(jù)時，第一執(zhí)行命令給圖像采集處理模塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的塔吊施工安全監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:塔臂檢測與跟蹤模塊還包括塔臂遮擋判斷單元，塔臂遮擋判斷單元在判斷出前一幀捕獲的目標(biāo)區(qū)域當(dāng)前圖像中具有遮擋物數(shù)據(jù)時，獲得遮擋物位置信息，并將預(yù)設(shè)的第三啟動命令及遮擋物位置信息提供給塔臂檢測單元，塔臂檢測單元還用于響應(yīng)第三啟動命令，在后一幀捕獲的有效目標(biāo)區(qū)域當(dāng)前圖像中的與接收的遮擋物位置信息相對應(yīng)的區(qū)域判斷是否有塔臂數(shù)據(jù)，在判斷出有塔臂數(shù)據(jù)時，第一執(zhí)行命令給圖像采集處理模塊。
7.一種塔吊施工安全監(jiān)測方法，包括如下步驟: 接收設(shè)置在工作現(xiàn)場的攝像頭所產(chǎn)生的反映塔吊的塔臂在預(yù)定目標(biāo)區(qū)域運(yùn)動的視頻信息； 獲取預(yù)設(shè)的現(xiàn)場環(huán)境參數(shù)信息及攝像頭參數(shù)信息； 從獲取的視頻信息中捕獲目標(biāo)區(qū)域圖像，根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境參數(shù)信息及攝像頭參數(shù)信息對捕獲的目標(biāo)區(qū)域圖像進(jìn)行畸變校正處理，對進(jìn)行畸變校正處理后的目標(biāo)區(qū)域圖像進(jìn)行歸一化及預(yù)處理以獲得有效目標(biāo)區(qū)域圖像； 根據(jù)預(yù)存的基準(zhǔn)圖像判斷有效目標(biāo)區(qū)域圖像中是否有塔臂； 在判斷出有效目標(biāo)區(qū)域圖像中有塔臂時，開始以逐幀方式捕獲視頻信息中的目標(biāo)區(qū)域當(dāng)前圖像，并根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境參數(shù)信息及攝像頭參數(shù)信息對捕獲的目標(biāo)區(qū)域當(dāng)前圖像進(jìn)行畸變校正處理，對進(jìn)行畸變校正處理后的目標(biāo)區(qū)域當(dāng)前圖像進(jìn)行歸一化及預(yù)處理以獲得有效目標(biāo)區(qū)域當(dāng)前圖像； 從有效目標(biāo)區(qū)域當(dāng)前圖像中獲得塔臂在有效目標(biāo)區(qū)域當(dāng)前圖像中的塔臂位置信息； 根據(jù)攝像頭參數(shù)信息中的標(biāo)定信息、現(xiàn)場環(huán)境參數(shù)信息中的塔臂高度信息和塔臂位置信息，建立從圖像空間到笛卡爾空間之間的坐標(biāo)映射； 根據(jù)塔臂在笛卡爾空間的坐標(biāo)值來判斷塔臂是否進(jìn)入危險(xiǎn)角度，并在判斷出塔臂進(jìn)入危險(xiǎn)角度時輸出警告信息給塔吊操作人員。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的塔吊施工安全監(jiān)測方法，其特征在于，“根據(jù)預(yù)存的基準(zhǔn)圖像判斷有效目標(biāo)區(qū)域圖像中是否有塔臂”步驟具體為: 判斷有效目標(biāo)區(qū)域圖像是否是初始第一幀圖像，在判斷出有效目標(biāo)區(qū)域圖像是第一幀圖像時，根據(jù)預(yù)存的基準(zhǔn)圖像中塔臂數(shù)據(jù)在有效目標(biāo)區(qū)域圖像中查找對應(yīng)的塔臂數(shù)據(jù)，在有效目標(biāo)區(qū)域圖像中查找到對應(yīng)的塔臂數(shù)據(jù)時，執(zhí)行“在判斷出目標(biāo)比較圖像中有塔臂時，開始以逐幀方式捕獲視頻信息中的目標(biāo)區(qū)域當(dāng)前圖像”步驟。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的塔吊施工安全監(jiān)測方法，其特征在于，還包括以下步驟:在判斷出前一幀捕獲的有效目標(biāo)區(qū)域當(dāng)前圖像中的塔臂位置信息與后一幀捕獲的有效目標(biāo)區(qū)域當(dāng)前圖像中的塔臂位置信息相同時，在再次捕獲的有效目標(biāo)區(qū)域當(dāng)前圖像中的與前次獲得的塔臂位置信息相對應(yīng)的區(qū)域開始搜索塔臂。
10.根據(jù)權(quán)利要求7或9所述的塔吊施工安全監(jiān)測方法，其特征在于，還包括以下步驟:在判斷出前一幀捕獲的有效目標(biāo)區(qū)域當(dāng)前圖像中具有遮擋物數(shù)據(jù)時，獲得遮擋物位置信息，在后一幀捕獲的有效目標(biāo)區(qū)域當(dāng)前圖像中的與前次獲得的遮擋物位置信息相對應(yīng)的區(qū)域開始搜索塔臂。
【文檔編號】B66C23/88GK103613013SQ201310558957
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年11月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月12日
【發(fā)明者】王瑞, 周立強(qiáng), 蔡琛, 黃浩, 鄭德金, 吳國慶, 韓利鈞, 張優(yōu), 徐亮 申請人:寧夏電通物聯(lián)網(wǎng)科技有限公司