[發明專利]基于無人機平臺的公路工程現場施工人員安全預警方法

在審

• 申請號: 201811295288.4
• 申請日: 2018-11-01
• 公開（公告）號: CN109376676A
• 公開（公告）日: 2019-02-22
• 發明（設計）人: 李順龍;郭亞朋;徐陽;牛皓偉;李惠;李忠龍;鄂宇輝
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/46;G06K9/62;G06N3/04;G06N3/08;G06T7/11
• 代理公司: 哈爾濱市哈科專利事務所有限責任公司 23101
• 代理人: 吳振剛

本發明涉及一種基于無人機平臺的公路工程現場施工人員安全預警方法，如下：采集公路工程現場區域圖像，對原始圖像進行切割、標注；使用矩形框對切割后的圖像中的施工人員進行標記，獲得矩形框位置和大小的數據，分為佩戴和未佩戴安全帽的人員；將待識別的圖像切割后輸入至訓練好的顯著性檢測網絡中，得到以分割尺寸大小表示的顯著性檢測區域結果，并輸入至訓練好的施工人員精準檢測網絡中，得到以矩形框為表示的施工人員識別結果；將矩形框識別結果由子圖像局部坐標系映射回原始圖像整體坐標系中，得到最終的施工人員智能快速識別及安全預警結果。本發明便捷、準確，提升了公路工程現場施工人員識別的效率以及安全預警結果的準確度和穩定性。

技術領域

本發明涉及公路工程安全監督領域，具體涉及一種基于無人機平臺的公路工程現場施工人員安全預警方法。

背景技術

公路是我國交通運輸的大動脈。近年來，公路建設步入高潮，愈來愈多的建成公路服役，為提高我國交通運輸效率、拉動我國經濟快速增長起到了不可忽視的作用。然而，由于工作環境的復雜性和施工人員的素質參差不齊，公路工程施工現場的安全風險一直居高不下。僅僅在國內，從1997年到2014年間，平均每年由于施工現場事故導致的死傷人數高達2500人次，同時伴有嚴重的財產損失。安全監督已經成為施工現場安全管理的重要環節。安全主管人員往往使用檢查單的形式來尋找和識別潛在的安全的風險，而是否佩戴安全帽便是檢查單上的重要一項。

目前隨著無人機技術和計算機視覺技術的發展，許多學者嘗試使用這兩種新技術來解決施工人員安全帽的檢測問題，然而這些方法存在的最大的問題是需要特定的、昂貴的設備來獲取所需的數據。因此如何針對現有研究存在的問題提出一個魯棒性強、成本低、識別速度快、精度高的方法，為施工現場施工人員智能快速識別和安全預警提供一個自動化智能化的解決方案，是一個丞待研究的問題。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有的公路工程現場施工風險過高的問題以及相應智能算法的缺點，而提出一種基于無人機平臺的公路工程現場施工人員安全預警方法，具體包括如下步驟：

步驟一、使用無人機采集公路工程現場區域圖像，對原始圖像進行切割；

步驟二、根據人工經驗對切割后的圖像降采樣后進行標注(記為訓練集一)，其中分為兩類，即是否含有施工人員；根據人工經驗使用矩形框對切割后的圖像中的施工人員進行標記，獲得用于表示矩形框位置和大小的數據(記為訓練集二)，其中分為佩戴安全帽的施工人員和未佩戴安全帽的施工人員；

步驟三、將訓練集一輸入至顯著性區域檢測網絡中進行訓練，訓練過程中使用的損失函數為交叉熵損失函數，優化算法為自適應矩估計優化算法；

步驟四、將訓練集二輸入至施工人員精準檢測網絡中進行遷移訓練，訓練過程中使用的損失函數為多目標優化函數，優化算法為自適應矩估計優化算法；

步驟五、將待識別的施工現場圖像切割后輸入至訓練好的顯著性檢測網絡中，得到以分割尺寸大小表示的顯著性檢測區域結果；將顯著性檢測區域輸入至訓練好的施工人員精準檢測網絡中，得到以矩形框為表示的施工人員識別結果；

步驟六、將矩形框識別結果由子圖像局部坐標系映射回原始圖像整體坐標系中，得到最終的施工人員智能快速識別及安全預警(是否佩戴安全帽)結果。

本發明還具有如下技術特征：

1、如上所述的步驟一具體包括：

步驟一一、使用無人機拍攝圖像時，無人機飛行高度為30米，攝像機焦距為35mm；

步驟一二、對原始圖像以網格形式進行切割，尺寸為300×300像素。

2、如上所述的步驟二具體包括：

步驟二一、對子圖像降采樣后整體進行圖像分類標注，分為是否含有施工人員，形成訓練集一；