[發明專利]一種基于監控系統的塔吊圖像檢測方法

在審

• 申請號: 201410536224.4
• 申請日: 2014-10-11
• 公開（公告）號: CN104299002A
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發明（設計）人: 殷海明;李永剛;朱蓉;龔迅煒;魏遠旺;趙利平;許小東;葉利華
• 申請（專利權）人: 嘉興學院
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;G06T7/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林超

技術領域

本發明涉及一種圖像檢測方法，尤其是涉及一種基于監控系統的塔吊圖像檢測方法。

背景技術

隨著近年來建筑行業塔吊的大量使用，由于塔吊違規超限作業和塔吊群干涉碰撞或塔吊碰觸工地周邊的電力設施等引發的各類塔吊運行安全事故頻繁發生，造成了巨大的生命財產損失。安全事故的經驗教訓表明，必須對塔吊使用過程和行為及時進行有效的監管才能切實控制設備運行過程中的危險因素和安全隱患，預防和減少塔吊安全生產事故發生。

為滿足塔吊安全作業監控和管理需要，當前很多企業和科研機構都研發出了相應的監控系統，其中一部分系統利用傳感技術來感知塔吊的自身情況，然后將數據發送至遠程監控中心，在中心進行處理，如共友科技發展有限公司研制的GBST-100塔機安全監控系統。有的系統利用視頻實現對塔吊的監控，這類監控系統利用有線或無線的方式將監控視頻傳輸至遠程監控服務器，然后由人工對各個監控視頻窗口進行監控。

總的來說，當前的塔吊監控技術，要么是人工觀看監控視頻來判斷塔吊是否會威脅到周邊的安全，或者是用傳感器測量諸如力矩、重量等參數，然后判斷塔吊自身的安全性，還很少有通過視頻或圖像自動識別出塔吊，并給出預警信號的系統。

由于視頻監控系統相對于各類傳感器，安裝方便、穩定，價格低廉，因此受到很多用戶的喜愛，考慮到當前無線傳輸大量應用以及傳輸速度相對較慢，傳輸費用相對較高的情況，最好的情況是能夠從監控端每隔一段時間傳回少量圖片，從圖片中分析判斷是否存在塔吊，以及塔吊是否危及諸如電纜等重要設施的情況。

當前的視頻塔吊監控系統都需要人工進行內容監視。要實現監控自動化，關鍵是要從單幅圖像中檢測出塔吊對象，然后才能實現跟蹤或其它的一些操作，最終實現監控的自動化，而當前缺少有從圖像中檢測出塔吊對象的方法。

發明內容

為了解決背景技術中存在的問題，本發明的目的是提供一種基于監控系統的塔吊圖像檢測方法，解決了基于單幅圖像的塔吊檢測問題，為全自動的塔吊遠程視頻監控系統的構建解決了最大難題。

本發明采用的技術方案包括以下步驟：

1)針對監控端間隔時間傳回的各個單幅圖像，用塔吊對象快速檢測模型篩選出所有可能包含有塔吊對象的可疑塔吊圖像區域：若可疑塔吊圖像區域的數量為0，則方法結束；若存在可疑塔吊圖像區域，則進行以下步驟2)；

2)建立變形“Γ”字檢測模型，對篩選出的每一個可疑塔吊圖像區域進行第一次匹配：若匹配不成功，則該可疑塔吊圖像區域包含的可疑塔吊對象為非塔吊對象，方法結束；若匹配成功，則進行以下步驟3)；

3)建立小碎片幾何規則度檢測模型，進行第二次匹配：若匹配不成功，則該可疑塔吊圖像區域包含的可疑塔吊對象為非塔吊對象，方法結束；若匹配成功，則進行以下步驟4)；

4)建立小碎片邊緣一致性檢測模型，進行第三次匹配：若匹配不成功，則該可疑塔吊圖像區域包含的可疑塔吊對象為非塔吊對象，方法結束；若匹配成功，則該可疑塔吊圖像區域包含的可疑塔吊對象為塔吊對象，完成檢測。

所述步驟1)的塔吊對象快速檢測模型具體采用以下方式匹配：將單幅圖像平均分成N′N的小塊，在HIS顏色空間上計算各個小塊色調值的水平梯度Gh和垂直梯度Gv，然后利用積分圖方法統計每個小塊內水平梯度Gh和垂直梯度Gv各自的累加和，得到水平梯度累加和Sum_Gh與垂直梯度累加和Sum_Gv，合并所有在空間上相鄰且水平梯度累加和Sum_Gh大于水平梯度閾值Th_{Sum_Gh}、垂直梯度累加和Sum_Gv大于垂直梯度閾值Th_{Sum_Gv}的小塊；如果某一合并后的區域的面積Area_merg_reg大于合并區域面積閾值Th_{Area_merg_reg}時，則匹配成功，該合并后的區域為可疑塔吊圖像區域，所在的該幅圖像為可疑塔吊圖像，則匹配不成功，該合并后的區域不是可疑塔吊圖像區域。

所述步驟2)的變形“Γ”字檢測模型具體采用以下方式匹配：對于各個篩選后得到的可疑塔吊圖像區域，計算得到其最小塔吊矩形區域圖像Sus_reg；對“Γ”字形圖像中的“Γ”字形圖案進行不同尺寸的仿射變換，得到一組“Γ”字形圖像的模板圖像，然后縮放最小塔吊矩形區域圖像Sus_reg至模板圖像的大小，再與各個模板圖像進行匹配：