施工現(xiàn)場(chǎng)車輛監(jiān)控方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種施工現(xiàn)場(chǎng)車輛監(jiān)控方法，首先采用高斯背景建模方法得到高精度的監(jiān)控區(qū)域背景；然后運(yùn)用背景差分法、并結(jié)合二值化法實(shí)時(shí)提取運(yùn)動(dòng)目標(biāo)；再區(qū)分車輛目標(biāo)與行人目標(biāo)，并根據(jù)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的沿主軸方向孔洞分布特征來(lái)區(qū)分粘連行人目標(biāo)與車輛目標(biāo)；后通過(guò)車輛目標(biāo)的尺寸特征和形狀離散度特征來(lái)判定車輛目標(biāo)為工程大車還是小型機(jī)動(dòng)車；還對(duì)車輛目標(biāo)進(jìn)行基于計(jì)算機(jī)視覺的虛擬檢測(cè)線法速度計(jì)算，當(dāng)有車超速的時(shí)候予以抓拍和警告。有益效果：運(yùn)行簡(jiǎn)便有序、監(jiān)控結(jié)果可靠、人工監(jiān)管成本降低，能夠智能地對(duì)進(jìn)出施工現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行準(zhǔn)確區(qū)分，具備對(duì)監(jiān)控信息進(jìn)行存儲(chǔ)、顯示和報(bào)警等諸多功能，能滿足大型施工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)車輛進(jìn)行自動(dòng)高效監(jiān)管。
【專利說(shuō)明】施工現(xiàn)場(chǎng)車輛監(jiān)控方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種監(jiān)控方法，特別是涉及一種施工現(xiàn)場(chǎng)車輛監(jiān)控方法，屬于監(jiān)控技 術(shù)領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 在大型工地施工現(xiàn)場(chǎng)中，出入工地的施工車輛及其他車輛數(shù)目眾多，施工現(xiàn)場(chǎng)對(duì) 車輛的管理直接關(guān)系到施工現(xiàn)場(chǎng)的秩序和安全。比如在施工現(xiàn)場(chǎng)中，如對(duì)進(jìn)入工地的車輛 數(shù)目不加以控制，則會(huì)造成施工工地的內(nèi)部擁堵；而如果施工現(xiàn)場(chǎng)中有過(guò)多的非施工車輛 進(jìn)入，也會(huì)造成一定混亂；諸如此類問題都需要通過(guò)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)車輛進(jìn)行合理監(jiān)管來(lái)解決。
[0003] 然而，目前施工現(xiàn)場(chǎng)中對(duì)車輛的監(jiān)管還大多依賴于人力，比如采取人工記錄進(jìn)出 的車輛數(shù)、車輛種類、車輛是否超速等措施，這些監(jiān)管措施大都依靠值班人員人工進(jìn)行監(jiān) 管，不僅耗費(fèi)人力物力、也存在很多安全隱患問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的主要目的在于，克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種基于計(jì)算機(jī)視覺的施 工現(xiàn)場(chǎng)車輛監(jiān)控方法，特別適用于對(duì)大型施工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)車輛進(jìn)行自動(dòng)高效監(jiān)管。
[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供運(yùn)行簡(jiǎn)便有序、監(jiān)控結(jié)果可靠、人工監(jiān)管成本 降低、監(jiān)管自動(dòng)程度提高、實(shí)用性強(qiáng)的施工現(xiàn)場(chǎng)車輛監(jiān)控方法，不僅能夠智能地對(duì)進(jìn)出施工 現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行準(zhǔn)確區(qū)分，有效地區(qū)分運(yùn)動(dòng)目標(biāo)是車輛目標(biāo)還是行人目標(biāo)，其中可較 為精確地區(qū)分出多個(gè)行人粘連形成的粘連行人目標(biāo)與車輛目標(biāo)；而且能夠?qū)ε卸ǖ能囕v目 標(biāo)進(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)別、并加以監(jiān)控，有效地區(qū)分車輛目標(biāo)為工程大車還是小型機(jī)動(dòng)車；同時(shí)具備 對(duì)監(jiān)控信息進(jìn)行存儲(chǔ)、顯示和報(bào)警等諸多功能；極具有產(chǎn)業(yè)上的利用價(jià)值。
[0006] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：
[0007] -種施工現(xiàn)場(chǎng)車輛監(jiān)控方法，依次包括監(jiān)控圖像序列采集步驟、監(jiān)控圖像序列處 理步驟、監(jiān)控信息存儲(chǔ)步驟、以及監(jiān)控信息的顯示和報(bào)警步驟。
[0008] 其中，所述監(jiān)控圖像序列處理步驟包括以下步驟：
[0009] 步驟1 :將序列采集來(lái)的監(jiān)控圖像采用背景差分法、并結(jié)合二值化法得出運(yùn)動(dòng)目 標(biāo)，其中采用高斯背景建模方法得到高精度的初始背景，并在后續(xù)過(guò)程中使用滑動(dòng)平均法 更新背景；
[0010] 步驟2 :判斷步驟1得到的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)為車輛目標(biāo)還是行人目標(biāo)；
[0011] 步驟3 :判斷步驟2中的車輛目標(biāo)為工程大車還是小型機(jī)動(dòng)車；
[0012] 步驟4 :對(duì)步驟3判定的車輛目標(biāo)進(jìn)行跟蹤；
[0013] 步驟5 :對(duì)步驟4跟蹤到的車輛目標(biāo)進(jìn)行監(jiān)控信息的獲取；
[0014] 所述步驟2包括以下步驟：
[0015] 步驟2-1 :根據(jù)步驟1得到的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的尺寸特征初步區(qū)分車輛目標(biāo)與行人目 標(biāo)；
[0016] 如果運(yùn)動(dòng)目標(biāo)尺寸特征小于設(shè)定經(jīng)驗(yàn)閾值一，則認(rèn)為此時(shí)的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)是行人目 標(biāo)；
[0017] 如果運(yùn)動(dòng)目標(biāo)尺寸特征大于設(shè)定經(jīng)驗(yàn)閾值一，則認(rèn)為此時(shí)的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)可能是車輛 目標(biāo)、也可能是多個(gè)行人粘連形成的粘連行人目標(biāo)；
[0018] 步驟2-2 :根據(jù)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的沿主軸方向孔洞分布特征來(lái)區(qū)分粘連行人目標(biāo)與車輛 目標(biāo)；
[0019] 如果運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的沿主軸方向孔洞分布特征值大于設(shè)定經(jīng)驗(yàn)閾值二，則認(rèn)為此時(shí)的 運(yùn)動(dòng)目標(biāo)是粘連行人目標(biāo)；否則認(rèn)為是車輛目標(biāo)；
[0020] 所述沿主軸方向孔洞分布特征指的是：運(yùn)動(dòng)目標(biāo)沿其主軸方向的外接矩形內(nèi)的非 前景像素點(diǎn)形成的孔洞的分布特征；具體根據(jù)是粘連行人目標(biāo)中不規(guī)則孔洞主要分布在遠(yuǎn) 離主軸的外圍，而車輛目標(biāo)遠(yuǎn)離主軸的外圍孔洞則很少，只因車輛目標(biāo)前后車窗的顏色接 近地面而導(dǎo)致車輛目標(biāo)中靠近主軸位置出現(xiàn)有少量的孔洞；
[0021] 所述沿主軸方向孔洞分布特征值的具體計(jì)算步驟為：
[0022] 步驟A :根據(jù)二值化運(yùn)動(dòng)目標(biāo)圖像的一階矩和二階矩來(lái)計(jì)算確定運(yùn)動(dòng)目標(biāo)主軸方 向Θ :

【權(quán)利要求】
1. 一種施工現(xiàn)場(chǎng)車輛監(jiān)控方法，其特征在于：依次包括監(jiān)控圖像序列采集步驟、監(jiān)控 圖像序列處理步驟、監(jiān)控信息存儲(chǔ)步驟、以及監(jiān)控信息的顯示和報(bào)警步驟； 所述監(jiān)控圖像序列處理步驟包括以下步驟： 步驟1 :將序列采集來(lái)的監(jiān)控圖像采用背景差分法、并結(jié)合二值化法得出運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，其 中采用高斯背景建模方法得到高精度的初始背景，并在后續(xù)過(guò)程中使用滑動(dòng)平均法更新背 景； 步驟2 :判斷步驟1得到的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)為車輛目標(biāo)還是行人目標(biāo)； 步驟3 :判斷步驟2中的車輛目標(biāo)為工程大車還是小型機(jī)動(dòng)車； 步驟4 :對(duì)步驟3判定的車輛目標(biāo)進(jìn)行跟蹤； 步驟5 :對(duì)步驟4跟蹤到的車輛目標(biāo)進(jìn)行監(jiān)控信息的獲??； 所述步驟2包括以下步驟： 步驟2-1 :根據(jù)步驟1得到的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的尺寸特征初步區(qū)分車輛目標(biāo)與行人目標(biāo)； 如果運(yùn)動(dòng)目標(biāo)尺寸特征小于設(shè)定經(jīng)驗(yàn)閾值一，則認(rèn)為此時(shí)的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)是行人目標(biāo)； 如果運(yùn)動(dòng)目標(biāo)尺寸特征大于設(shè)定經(jīng)驗(yàn)閾值一，則認(rèn)為此時(shí)的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)可能是車輛目 標(biāo)、也可能是多個(gè)行人粘連形成的粘連行人目標(biāo)； 步驟2-2 :根據(jù)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的沿主軸方向孔洞分布特征來(lái)區(qū)分粘連行人目標(biāo)與車輛目 標(biāo)； 如果運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的沿主軸方向孔洞分布特征值大于設(shè)定經(jīng)驗(yàn)閾值二，則認(rèn)為此時(shí)的運(yùn)動(dòng) 目標(biāo)是粘連行人目標(biāo)；否則認(rèn)為是車輛目標(biāo)； 所述沿主軸方向孔洞分布特征指的是：運(yùn)動(dòng)目標(biāo)沿其主軸方向的外接矩形內(nèi)的非前景 像素點(diǎn)形成的孔洞的分布特征；具體根據(jù)是粘連行人目標(biāo)中不規(guī)則孔洞主要分布在遠(yuǎn)離主 軸的外圍，而車輛目標(biāo)遠(yuǎn)離主軸的外圍孔洞則很少，只因車輛目標(biāo)前后車窗的顏色接近地 面而導(dǎo)致車輛目標(biāo)中靠近主軸位置出現(xiàn)有少量的孔洞； 所述沿主軸方向孔洞分布特征值的具體計(jì)算步驟為： 步驟A:根據(jù)二值化運(yùn)動(dòng)目標(biāo)圖像的一階矩和二階矩來(lái)計(jì)算確定運(yùn)動(dòng)目標(biāo)主軸方向Θ
其中M11是二值化運(yùn)動(dòng)目標(biāo)圖像的一階矩，M2tl是二值化運(yùn)動(dòng)目標(biāo)圖像的水平方向二階 矩，Mtl2是二值化運(yùn)動(dòng)目標(biāo)圖像的垂直方向二階矩，N為任意整數(shù)； 步驟B:計(jì)算二值化運(yùn)動(dòng)目標(biāo)在主軸上的長(zhǎng)度為Ns個(gè)像素，作為基準(zhǔn)像素?cái)?shù)； 步驟C:在二值化運(yùn)動(dòng)目標(biāo)內(nèi)做平行于主軸方向的掃描檢測(cè)線，向主軸兩側(cè)分別等間 隔劃取P條平行于主軸的掃描檢測(cè)線，直至運(yùn)動(dòng)目標(biāo)邊界，主軸線本身也作一條檢測(cè)線； 步驟D:給步驟C的掃描檢測(cè)線由左向右依次進(jìn)行編號(hào)為i，i為符合O<i< 2*P條 件的整數(shù)，由左向右編號(hào)依次增大；其中，每條掃描檢測(cè)線的遠(yuǎn)離主軸程度用權(quán)值ai表征， 權(quán)值越大表示遠(yuǎn)離主軸程度越大；取最遠(yuǎn)離運(yùn)動(dòng)目標(biāo)主軸的掃描檢測(cè)線權(quán)值為P，隨著掃 描檢測(cè)線與運(yùn)動(dòng)目標(biāo)主軸距離的不斷減小，則權(quán)值依次減1，直至主軸線的權(quán)值為〇 ;根據(jù) 掃描檢測(cè)線的編號(hào)可以得出編號(hào)i與權(quán)值ai的關(guān)系，即 ai=P-i%P 步驟E:統(tǒng)計(jì)二值化運(yùn)動(dòng)目標(biāo)沿其主軸方向的外接矩形內(nèi)每條掃描檢測(cè)線上的非前景 像素點(diǎn)個(gè)數(shù)，編號(hào)為i的掃描檢測(cè)線上的非前景像素點(diǎn)個(gè)數(shù)為Ni ; 步驟F:計(jì)算二值化運(yùn)動(dòng)目標(biāo)沿主軸方向孔洞分布特征值為C:
其值越小則說(shuō)明孔洞主要分布在沿主軸方向的內(nèi)部且數(shù)量較小，其值越大則說(shuō)明孔洞 主要分布在沿主軸方向外部且數(shù)量較大； 步驟G:確定可以區(qū)分粘連行人目標(biāo)與車輛目標(biāo)的沿主軸方向孔洞分布特征經(jīng)驗(yàn)閾值CH; 如果運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的C值大于Ch，則認(rèn)為此時(shí)的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)是粘連行人目標(biāo)；否則認(rèn)為是車 輛目標(biāo)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的施工現(xiàn)場(chǎng)車輛監(jiān)控方法，其特征在于：所述監(jiān)控圖像序列處 理步驟中步驟3具體為，在經(jīng)判定的車輛目標(biāo)中，根據(jù)車輛目標(biāo)的尺寸特征和形狀離散度 特征來(lái)判定車輛目標(biāo)為工程大車還是小型機(jī)動(dòng)車； 如果車輛目標(biāo)尺寸特征大于設(shè)定經(jīng)驗(yàn)閾值三、且形狀離散度特征值大于預(yù)定經(jīng)驗(yàn)閾值 四，則認(rèn)為此時(shí)的車輛目標(biāo)是工程大車； 否則，則認(rèn)為此時(shí)的車輛目標(biāo)是小型機(jī)動(dòng)車。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的施工現(xiàn)場(chǎng)車輛監(jiān)控方法，其特征在于：所述車輛目標(biāo)的形狀 離散度特征值具體為，通過(guò)背景差分法后、由二值化得到的前景圖像中，可以確定的車輛目 標(biāo)的輪廓周長(zhǎng)之平方與車輛目標(biāo)所包含面積的比值； 如果形狀離散度特征值越大，則表明車輛目標(biāo)輪廓離散程度大； 如果形狀離散度特征值越小，則表明車輛目標(biāo)輪廓離散程度小。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的施工現(xiàn)場(chǎng)車輛監(jiān)控方法，其特征在于：所述監(jiān)控圖像序列處 理步驟中步驟5的監(jiān)控信息的獲取包括將到達(dá)預(yù)先劃定的計(jì)數(shù)檢測(cè)線的車輛目標(biāo)進(jìn)行分 類型、分進(jìn)出方向、并統(tǒng)計(jì)計(jì)數(shù)，以及對(duì)到達(dá)預(yù)先劃定的測(cè)速檢測(cè)線的車輛目標(biāo)進(jìn)行速度計(jì) 算、并判斷是否超速。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的施工現(xiàn)場(chǎng)車輛監(jiān)控方法，其特征在于：所述步驟5中對(duì)車輛 目標(biāo)進(jìn)行速度計(jì)算具體為，在監(jiān)控設(shè)備獲取的監(jiān)控圖像中，按垂直于車輛目標(biāo)的行駛方向， 劃取兩條虛擬檢測(cè)線； 再測(cè)定兩條虛擬檢測(cè)線的實(shí)際距離；計(jì)算車輛目標(biāo)分別到達(dá)兩條虛擬檢測(cè)線的時(shí)間 差； 最后用兩條虛擬檢測(cè)線的實(shí)際距離除以車輛目標(biāo)分別到達(dá)兩條虛擬檢測(cè)線的時(shí)間差 得到車輛目標(biāo)的速度。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的施工現(xiàn)場(chǎng)車輛監(jiān)控方法，其特征在于：所述監(jiān)控圖像序列處 理步驟中步驟4的跟蹤采用的跟蹤方法是最短距離跟蹤法； 即在上一幀的所有車輛目標(biāo)中找出形心與當(dāng)前幀的待跟蹤車輛目標(biāo)形心相距最短的 車輛目標(biāo)，認(rèn)定為同一車輛目標(biāo)后進(jìn)行信息跟蹤，并傳遞跟蹤信息；所述跟蹤信息包括該車 輛目標(biāo)首次出現(xiàn)時(shí)的位置坐標(biāo)、行進(jìn)方向、車輛類型。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的施工現(xiàn)場(chǎng)車輛監(jiān)控方法，其特征在于：所述監(jiān)控圖像序列采 集步驟中監(jiān)控設(shè)備的采集頻率為每秒5到20幀。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的施工現(xiàn)場(chǎng)車輛監(jiān)控方法，其特征在于：所述監(jiān)控信息存儲(chǔ)步 驟包括每天設(shè)置并存儲(chǔ)用于記錄當(dāng)天車輛目標(biāo)出入情況的四個(gè)列表； 所述四個(gè)列表分別為：進(jìn)入的工程大車列表、出去的工程大車列表、進(jìn)入的小型機(jī)動(dòng)車 列表、出去的小型機(jī)動(dòng)車列表； 所述四個(gè)列表的當(dāng)天數(shù)據(jù)信息實(shí)時(shí)更新、實(shí)時(shí)顯示。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的施工現(xiàn)場(chǎng)車輛監(jiān)控方法，其特征在于：所述監(jiān)控信息的顯示 和報(bào)警步驟包括顯示施工現(xiàn)場(chǎng)出入的車輛類型、數(shù)量，對(duì)超出施工現(xiàn)場(chǎng)規(guī)定限制車速的車 輛目標(biāo)予以報(bào)警、并將超速車輛的監(jiān)控圖像顯示。
【文檔編號(hào)】G06T7/20GK104463905SQ201410614706
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月4日
【發(fā)明者】劉云波, 徐全珍, 馬俊 申請(qǐng)人:江蘇省南京市公路管理處公路科學(xué)研究所