專利名稱：一種施工安全監(jiān)控方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種施工安全監(jiān)控方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
自二十世紀(jì)九十年代以來，我國(guó)的高速公路建設(shè)進(jìn)入了一個(gè)蓬勃發(fā)展的時(shí)期，修建隧道也逐年增多。截至2010底，全國(guó)公路隧道為7384處、總長(zhǎng)512.26萬米，比上年末增加12處、118.06萬米。其中，特長(zhǎng)隧道265處、113.80萬米，隧道1218處、202.08萬米。隧道施工過程中，由于地質(zhì)條件的多樣性和復(fù)雜性，其施工事故發(fā)生率比其他巖土工程高且嚴(yán)重，給隧道工程施工人員身心帶來嚴(yán)重的危害。隧道工程開挖過程的事故發(fā)生率一般占隧道總事故率的50%，隧道裝巖運(yùn)輸過程中事故一般占隧道總事故率的25%，其他事故占隧道總事故率的25%。現(xiàn)有技術(shù)中，施工隧道監(jiān)控系統(tǒng)主要是利用人為觀看視頻圖像來檢測(cè)和預(yù)防事故發(fā)生，并且由于檢測(cè)魯棒性太差，系統(tǒng)經(jīng)常無故報(bào)警，不能實(shí)現(xiàn)智能檢測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例提供一種施工安全監(jiān)控方法，旨在解決現(xiàn)有的施工隧道監(jiān)控技術(shù)主要是利用人為觀看視頻圖像來檢測(cè)和預(yù)防事故發(fā)生，并且由于檢測(cè)魯棒性太差，系統(tǒng)經(jīng)常無故報(bào)警，不能實(shí)現(xiàn)智能檢測(cè)的問題。本發(fā)明實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種施工安全監(jiān)控方法，所述方法包括下述步驟:將采集的視頻數(shù)據(jù)中的各幀圖像轉(zhuǎn)化為灰度；將所述灰度圖像與對(duì)應(yīng)的建模背景進(jìn)行差分操作；利用預(yù)設(shè)閾值，對(duì)差分后的圖像進(jìn)行檢測(cè)。本發(fā)明實(shí)施例還提供一種施工安全監(jiān)控系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:灰度圖像配置單元，用于將采集的視頻數(shù)據(jù)中的各幀圖像轉(zhuǎn)化為灰度；差分處理單元，用于將所述灰度圖像與對(duì)應(yīng)的建模背景進(jìn)行差分操作；檢測(cè)單元，用于利用預(yù)設(shè)閾值，對(duì)差分后的圖像進(jìn)行檢測(cè)。在本發(fā)明實(shí)施例中，利用圖像處理技術(shù)解決了施工環(huán)境下的檢測(cè)精度問題，通過自適應(yīng)算法智能檢測(cè)落石、施工隧道內(nèi)車輛進(jìn)出，降低監(jiān)控人員的工作強(qiáng)度，保證了施工隧道的安全。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的施工安全監(jiān)控方法的實(shí)現(xiàn)流程圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的施工安全監(jiān)控方法的實(shí)現(xiàn)流程圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的施工安全監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。本發(fā)明實(shí)施例利用圖像處理技術(shù)解決了施工環(huán)境下的檢測(cè)精度問題。圖1示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的施工安全監(jiān)控方法的實(shí)現(xiàn)流程，詳述如下:在步驟SlOl中，將采集的視頻數(shù)據(jù)中的各幀圖像轉(zhuǎn)化為灰度；本發(fā)明實(shí)施例將視頻數(shù)據(jù)中的各幀圖像由彩色轉(zhuǎn)化為灰度的目的是檢測(cè)主要針對(duì)目標(biāo)的輪廓和強(qiáng)度，與色彩無關(guān)。在步驟S102中，將灰度圖像與對(duì)應(yīng)的建模背景進(jìn)行差分操作；在本發(fā)明實(shí)施例中，建模背景作為基準(zhǔn)與各幀圖像進(jìn)行差分，在視頻圖像中取連續(xù)N幀，計(jì)算這N幀圖像像素灰度值的平均值作為背景圖像的像素灰度值，所以背景是不斷變化的。在步驟S103中，利用預(yù)設(shè)閾值，對(duì)差分后的圖像進(jìn)行檢測(cè)。本發(fā)明實(shí)施例，只需常規(guī)攝像頭，不以車輛為目標(biāo)，利用隧道的特殊應(yīng)用背景，SP光線暗，而車燈亮度大，二者形成的高對(duì)比度二值圖像來進(jìn)行目標(biāo)檢測(cè)。圖2示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的施工安全監(jiān)控方法的實(shí)現(xiàn)流程，詳述如下:在步驟S201中，采集視頻數(shù)據(jù)；在步驟S202中，將視頻數(shù)據(jù)中的各幀圖像由彩色轉(zhuǎn)化為灰度；在步驟S203中，利用均值法進(jìn)行背景建模；在本發(fā)明實(shí)施例中，利用均值法背景建模是對(duì)一些連續(xù)幀取像素平均值，其基本思想為在視頻圖像中取連續(xù)N幀，計(jì)算這N幀圖像像素灰度值的平均值作為背景圖像的像素灰度值。這種算法速度很快，但對(duì)環(huán)境光照變化和一些動(dòng)態(tài)背景變化比較敏感。在步驟S204中，每一幀圖像與對(duì)應(yīng)的建模背景進(jìn)行差分操作(相減)；在步驟S205中，對(duì)差分后的圖像濾波；本發(fā)明實(shí)施例采用中值濾波，目的是濾除噪聲。在步驟S206中，對(duì)于差分后的圖像，當(dāng)像素大于預(yù)先閾值時(shí)，像素賦值為1，否則賦值為0 ;本發(fā)明實(shí)施例中，由于車頭燈光亮度較大，差分后形成較為明顯剩余區(qū)域，利用事先設(shè)定好的閾值進(jìn)行檢測(cè)，所有大于閾值的像素賦值為1，其余賦值為0，即將圖像進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為二值圖像。在步驟S207中，根據(jù)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)軌跡判定目標(biāo)；在本發(fā)明實(shí)施例中，如果出現(xiàn)目標(biāo)，根據(jù)在視頻中車輛是沿左右方向位置發(fā)生變化，車燈亮度大小由弱到亮再到弱，在圖像里燈光面積由小到大再到小這三點(diǎn)變化規(guī)律判斷目標(biāo)是否為車輛。如果目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)軌跡是自上而下的，則判定為落石。在步驟S208中，當(dāng)判斷目標(biāo)為車輛時(shí)，記錄開始檢測(cè)到燈光的時(shí)間，并計(jì)數(shù)；在步驟S209中，當(dāng)判定目標(biāo)物為落石時(shí)，疊加落石的像素?cái)?shù)，若像素?cái)?shù)超過閾值，則判定為大型落石，發(fā)出警報(bào)。圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的施工安全監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，為了便于說明，僅示出了與本發(fā)明實(shí)施例相關(guān)的部分。
灰度圖像配置單元31將采集的視頻數(shù)據(jù)中的各幀圖像轉(zhuǎn)化為灰度。背景建模單元32利用均值法進(jìn)行背景建模。差分處理單元33將灰度圖像配置單元31轉(zhuǎn)化的灰度圖像與對(duì)應(yīng)的背景建模單元32的建模背景進(jìn)行差分操作。圖像濾波單元34對(duì)差分處理單元33差分處理的圖像濾波。檢測(cè)單元35利用預(yù)設(shè)閾值，對(duì)差分后的圖像濾波單元34濾波的的圖像進(jìn)行檢測(cè)。本發(fā)明實(shí)施例中，檢測(cè)單元包括像素賦值模塊351、目標(biāo)判斷模塊352、車輛計(jì)數(shù)模塊353，以及落石警報(bào)模塊354。其中:像素賦值模塊351對(duì)于差分后的圖像，當(dāng)像素大于預(yù)先閾值時(shí)，像素賦值為1，否則賦值為O。本發(fā)明實(shí)施例中，由于車頭燈光亮度較大，差分后形成較為明顯剩余區(qū)域，利用事先設(shè)定好的閾值進(jìn)行檢測(cè)，所有大于閾值的像素賦值為1，其余賦值為0，即將圖像進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為二值圖像。目標(biāo)判斷模塊352根據(jù)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)軌跡判定目標(biāo)。在本發(fā)明實(shí)施例中，如果出現(xiàn)目標(biāo)，根據(jù)在視頻中車輛是沿左右方向位置發(fā)生變化，車燈亮度大小由弱到亮再到弱，在圖像里燈光面積由小到大再到小這三點(diǎn)變化規(guī)律判斷目標(biāo)是否為車輛。如果目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)軌跡是自上而下的，則判定為落石。車輛計(jì)數(shù)模塊353當(dāng)判斷目標(biāo)為車輛時(shí)，記錄開始檢測(cè)到燈光的時(shí)間，并計(jì)數(shù)。落石警報(bào)模塊354當(dāng)判定目標(biāo)物為落石時(shí)，疊加落石的像素?cái)?shù)，若像素?cái)?shù)超過閾值，則判定為大型落石，發(fā)出警報(bào)。在本發(fā)明實(shí)施例中，利用圖像處理技術(shù)解決了施工環(huán)境下的檢測(cè)精度問題，通過自適應(yīng)算法智能檢測(cè)落石、施工隧道內(nèi)車輛進(jìn)出，降低監(jiān)控人員的工作強(qiáng)度，保證了施工隧道的安全。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種施工安全監(jiān)控方法，其特征在于，所述方法包括下述步驟: 將采集的視頻數(shù)據(jù)中的各幀圖像轉(zhuǎn)化為灰度； 將所述灰度圖像與對(duì)應(yīng)的建模背景進(jìn)行差分操作； 利用預(yù)設(shè)閾值，對(duì)差分后的圖像進(jìn)行檢測(cè)。
2.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括下述步驟: 利用均值法進(jìn)行背景建模。
3.按權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述利用預(yù)先設(shè)定的閾值，對(duì)差分后的圖像進(jìn)行檢測(cè)的步驟之前還包括下述步驟: 對(duì)差分后的圖像濾波。
4.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用預(yù)設(shè)閾值，對(duì)差分后的圖像進(jìn)行檢測(cè)的步驟具體包括: 對(duì)于差分后的圖像，當(dāng)像素大于預(yù)先閾值時(shí)，像素賦值為1，否則賦值為O ; 根據(jù)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)軌跡判定目標(biāo)； 當(dāng)判斷目標(biāo)為車輛時(shí)，記錄開始檢測(cè)到燈光的時(shí)間，并計(jì)數(shù)； 當(dāng)判定目標(biāo)物為落石時(shí)，疊加落石的像素?cái)?shù)，若像素?cái)?shù)超過閾值，則判定為大型落石，發(fā)出警報(bào)。
5.一種施工安全監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括: 灰度圖像配置單元，用于將采集的視頻數(shù)據(jù)中的各幀圖像轉(zhuǎn)化為灰度； 差分處理單元，用于將所述灰度圖像與對(duì)應(yīng)的建模背景進(jìn)行差分操作； 檢測(cè)單元，用于利用預(yù)設(shè)閾值，對(duì)差分后的圖像進(jìn)行檢測(cè)。
6.按權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括: 背景建模單元，用于利用均值法進(jìn)行背景建模。
7.按權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括: 圖像濾波單元，用于對(duì)差分后的圖像濾波。
8.按權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述檢測(cè)單元包括: 像素賦值模塊，用于對(duì)于差分后的圖像，當(dāng)像素大于預(yù)先閾值時(shí)，像素賦值為1，否則賦值為O ; 目標(biāo)判斷模塊，用于根據(jù)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)軌跡判定目標(biāo)； 車輛計(jì)數(shù)模塊，用于當(dāng)判斷目標(biāo)為車輛時(shí)，記錄開始檢測(cè)到燈光的時(shí)間，并計(jì)數(shù)；落石警報(bào)模塊，用于當(dāng)判定目標(biāo)物為落石時(shí)，疊加落石的像素?cái)?shù)，若像素?cái)?shù)超過閾值，則判定為大型落石，發(fā)出警報(bào)。
全文摘要
本發(fā)明適用于監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種施工安全監(jiān)控方法和系統(tǒng)，所述方法包括下述步驟將采集的視頻數(shù)據(jù)中的各幀圖像轉(zhuǎn)化為灰度；將所述灰度圖像與對(duì)應(yīng)的建模背景進(jìn)行差分操作；利用預(yù)設(shè)閾值，對(duì)差分后的圖像進(jìn)行檢測(cè)。本發(fā)明利用圖像處理技術(shù)解決了施工環(huán)境下的檢測(cè)精度問題，通過自適應(yīng)算法智能檢測(cè)落石、施工隧道內(nèi)車輛進(jìn)出，降低監(jiān)控人員的工作強(qiáng)度，保證了施工隧道的安全。
文檔編號(hào)G06K9/00GK103093190SQ20121056984
公開日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2012年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月13日
發(fā)明者王元慶, 茹峰, 馬侖, 蔡廣逸, 蔣波 申請(qǐng)人:長(zhǎng)安大學(xué)