CN111597903B - 一种配网智能监控箱及其监控方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了配网智能监控箱及其监控方法，通过通过摄像单元拍摄工作区域的当前图像；在工作区域定义危险区域；使用外来对象检测器检测到外来对象；使用分类器分类外来对象是否是人对象；使用颜色识别器识别外来对象是否满足以下条件：存在设定的颜色且设定的颜色的位置和所占比例符合设定；发出警报。从而实现智能化和自动化的监控安全帽的佩戴。

Description

一种配网智能监控箱及其监控方法

技术领域

本发明涉及安全监控领域，特别是一种配网智能监控箱及其监控方法。

背景技术

生产安全是生产中至关重要的一环。在施工现场，安全帽作为一种最常见和实用的个人防护用具，能够有效地防止和减轻外来危险源对头部的伤害。然而，长期以来，我国施工区作业人员普遍存在综合素质低、安全意识不强的问题，尤其缺乏基础防护设施(如安全帽)的佩戴意识，大大增加了作业风险。很多工地都另外在工作区域划分出危险区域，并且要求在危险区域的工人必须做好防护措施。但如果时刻设置专人监察，容易造成人力成本提高。提供一种自动化和智能化的方案是目前安全监控领域亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种配网智能监控箱及其监控方法。

本发明解决其问题所采用的技术方案是：

本发明的第一方面，一种配网智能监控箱的监控方法，包括以下步骤：

通过至少一个摄像单元以定义的时间间隔拍摄工作区域的当前图像；

在所述工作区域定义至少一个危险区域；

使用外来对象检测器处理当前图像，若在所述危险区域检测到外来对象，所述外来对象检测器生成第一信号；

响应于第一信号使用分类器分类所述外来对象，若所述外来对象被识别为人，所述分类器生成第二信号；

响应于第二信号使用颜色识别器识别所述外来对象，若所述外来对象不满足以下条件：存在设定的颜色且所述设定的颜色的位置和所占比例符合设定；则所述颜色识别器生成第三信号；

响应于第三信号发出警报。

根据本发明的第一方面，一种配网智能监控箱的监控方法，还包括以下步骤：

使用外来对象检测器处理当前图像，若在所述工作区域内的非危险区域检测到外来对象，所述外来对象检测器生成第四信号；

响应于第四信号使用分类器分类所述外来对象，若所述外来对象被识别为人，所述分类器生成第五信号；

响应于第五信号使用人跟踪算法通过一系列相应的当前图像跟踪所识别出的人，若所识别出的人具有往所述危险区域移动的趋势且所识别出的人与所述危险区域的距离符合设定，生成第六信号；

响应于第六信号使用颜色识别器识别所述外来对象，若所述外来对象不满足以下条件：存在设定的颜色且所述设定的颜色的位置和所占比例符合设定，所述颜色识别器生成第七信号；

响应于第七信号发出警报。

根据本发明的第一方面，一种配网智能监控箱的监控方法，还包括以下步骤：

通过至少一个热传感器监视所述工作区域，若所述工作区域的温度被识别超出设定，所述至少一个热传感器生成第八信号；

响应于第八信号发出警报。

根据本发明的第一方面，一种配网智能监控箱的监控方法，还包括以下步骤：

处于签到模式；

通过一个所述摄像单元拍摄当前的人脸图像；

将所述人脸图像与签到图像库中的图像逐一匹配。

根据本发明的第一方面，所述外来对象检测器比较当前图像与标准背景图像，将当前图像中的与所述标准背景图像的连续的差异像素点标记为一个所述外来对象；所述标准背景图像为一个所述摄像单元所对准的所述工作区域处于无外来对象状态时的图像。

根据本发明的第一方面，一种配网智能监控箱的监控方法，所述设定的颜色包括红色、黄色、白色和蓝色。

根据本发明的第一方面，一种配网智能监控箱的监控方法，所述设定的颜色的位置和所占比例符合设定具体为：所述设定的颜色的位置位于所述外来对象的最顶部，所占比例的范围为5％-10％。

根据本发明的第一方面，所识别出的人具有往所述危险区域移动的趋势按照如下判断：所述人跟踪算法对根据时间顺序排列的连续的两张当前图像处理，得到表示第一张当前图像中所识别出的人与所述危险区域的直线距离的第一位置信息，以及表示第二张当前图像中所识别出的人与所述危险区域的直线距离的第二位置信息，所述第二位置信息小于所述第一位置信息。

根据本发明的第一方面，所识别出的人与所述危险区域的距离符合设定按照如下判断：所述第二位置信息小于设定。

本发明的第二方面，一种配网智能监控箱，包括：

至少一个摄像单元，用于以定义的时间间隔拍摄工作区域的当前图像；

配置单元，用于在所述工作区域定义至少一个危险区域；

评估单元，所述评估单元具有外来对象检测器、分类器和颜色识别器；

所述外来对象检测器被配置为：处理当前图像，若在所述危险区域检测到外来对象则生成第一信号；

所述分类器被配置为：响应于第一信号，分类所述外来对象，若所述外来对象被识别为人则生成第二信号；

所述颜色识别器被配置为：响应于第二信号，识别所述外来对象，若所述外来对象存在设定的颜色，且所述设定的颜色的位置和所占比例符合设定，所述颜色识别器生成第三信号；

报警器，用于响应于第三信号发出警报。

上述技术方案至少具有以下的有益效果：

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

下面结合附图和实例对本发明作进一步说明。

图1是本发明实施例一种配网智能监控箱的监控方法的一个流程图；

图2是本发明实施例一种配网智能监控箱的监控方法的另一流程图；

图3是监控危险区域内的外来对象是否佩戴安全帽的示意图；

图4是监控非危险区域内的外来对象是否佩戴安全帽的示意图。

具体实施方式

本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

参照图1和图3，本发明的一个实施例，一种配网智能监控箱的监控方法，包括以下步骤：

步骤S110、通过至少一个摄像单元以定义的时间间隔拍摄工作区域10的当前图像；

步骤S120、在工作区域10定义至少一个危险区域11；

步骤S130、使用外来对象21检测器处理当前图像，若在危险区域11检测到外来对象21，外来对象21检测器生成第一信号；

步骤S140、响应于第一信号使用分类器分类外来对象21，若外来对象21被识别为人，分类器生成第二信号；

步骤S150、响应于第二信号使用颜色识别器识别外来对象21，若外来对象21不满足以下条件：存在设定的颜色且设定的颜色的位置和所占比例符合设定，则颜色识别器生成第三信号；

步骤S160、响应于第三信号发出警报。

在该实施例中，摄像单元采用照相机，通过两个以上的摄像机组成立体相机系统，每个摄像机提供一个当前时刻的图像，每个图像相对于其他图像彼此偏移，且偏移是已知的，则使用三角关系可以确定具体的距离关系。在其他实施例中，摄像单元可以是飞行时间测距成像相机，飞行时间测距成像相机提供拍摄工作区域10的当前时刻的图像，并通过飞行时间确定具体的距离关系。

另外，至少一个摄像单元会共同将整个工作区域10拍摄在内；单个摄像单元可以只拍摄部分的工作区域10，且多个摄像单元拍摄的工作区域10可以包含重叠部分。

通过图像处理算法对当前图像处理，可以在工作区域10规划出危险区域11，并对危险区域11进行标记。

外来对象21检测器比较当前图像与标准背景图像的各个像素点，将当前图像中的与标准背景图像的连续的多个差异像素点标记为一个外来对象21。标准背景图像为一个摄像单元所对准的工作区域10处于无外来对象21状态时的图像。连续的差异像素点的数目小于设定阈值，不会被标记为外来对象21。若存在多处连续的差异像素点区域，则每一处连续的差异像素点区域均被标记为一个外来对象21。在一个实施例中，外来对象21检测器是一个颜色比较器，比较当前图像与标准背景图像的各个像素点的颜色差异，当颜色差异高于设定阈值，则判断当前图像的对应的像素点为差异像素点。

响应于第一信号，分类器被激活；当然在其他实施例中，分类器可以一直处于激活状态。第一信号包含由外来对象21检测器识别出的至少一个外来对象21。分类器分类外来对象21，若外来对象21被识别为人，分类器生成第二信号。分类器经过多次训练，能准确识别出不同角度和不同姿势的“人”对象。目前，用于图像分类的分类器有许多，例如SVM、决策树和随机森林等，本发明中的分类器可以是其中一种，也可以是其他类型的分类器。

响应于第二信号，颜色识别器被激活；当然在其他实施例中，颜色识别器可以一直处于激活状态。颜色识别器识别外来对象21，若外来对象21不满足以下条件：存在设定的颜色，且设定的颜色的位置和所占比例符合设定，则生成第三信号。具体地，可以是设定的颜色包括红色、黄色、白色和蓝色；设定的颜色的位置和所占比例符合设定具体为：设定的颜色的位置位于外来对象21的最顶部，所占比例的范围为5％-10％。实际上，在该实施例中，为检测进入危险区域11的外来对象21为人时，是否有将安全帽正确戴在头顶。

优先检测外来对象21的顶部的颜色以判断外来对象21的顶部即人的头部是否存在既定的颜色。由于人将安全帽正确佩戴在头顶时，安全帽大约占头部的一半，根据头部占人体的比例，判断顶部的设定颜色的像素点数目占外来图像的像素点总数目的比例是否在5％-10％的范围内。

之所以设定的颜色包括红色、黄色、白色和蓝色是由于在我国安全帽的分类为：《2006年最新电力企业安全生产强制性标准与现场作业安全操作规程及安全事故防范处理实务全书》规定使用的安全帽分为红、黄、白、蓝四种颜色。管理人员佩戴红色，运行值班人员佩戴黄色，外来检查及参观人员佩戴白色，现场作业(检修、试验、施工)人员佩戴蓝色安全帽。

当然在其他实施例中，改变需要识别的颜色种类和该种类的颜色所占比例即可识别其他物体，例如是否有正确穿戴防护服等。

报警器响应于颜色识别器发送的第三信号报警。报警器可以是现场设备的配网智能监控箱安装的音频播放器，音频播放器播放存储的警报声音；报警器也可以是线上的报警模块，通过联网向监控人员发送音频或文字信息进行警报。报警器可以通过声音报警，也可以通过文字信息进行报警。

该配网智能监控箱的监控方法，能有效地对工地进行监控，判断工地内的人员是否有正确佩戴安全帽进入危险区域11，并对该危险操作进行报警，实现工地的生产安全监控，实现智能化工地监控，提高监控效率。

参照图2和图4，进一步，一种配网智能监控箱的监控方法，还包括以下步骤：

步骤S210、使用外来对象21检测器处理当前图像，若在工作区域10内的非危险区域12检测到外来对象21，外来对象21检测器生成第四信号；

步骤S220、根据第四信号使用分类器分类外来对象21，若外来对象21被识别为人，分类器生成第五信号；

步骤S230、响应于第五信号使用人跟踪算法通过一系列相应的当前图像跟踪所识别出的人，若所识别出的人具有往危险区域11移动的趋势且所识别出的人与危险区域11的距离符合设定，生成第六信号；

步骤S240、响应于第六信号使用颜色识别器识别外来对象21，响应于第六信号使用颜色识别器识别外来对象21，若外来对象21不满足以下条件：存在设定的颜色且设定的颜色的位置和所占比例符合设定，颜色识别器生成第七信号；

步骤S250、响应于第七信号发出警报。

在该实施例中，非危险区域12为工作区域10内危险区域11以外的区域。外来对象21检测器和分类器可以使用与前述的功能和结构一致的模块。当然，进行该步骤处理的外来对象21检测器和分类器可以和上述步骤共用。其中，人跟踪算法对根据时间顺序排列的连续的两张当前图像处理，得到表示第一张当前图像中所识别出的人与危险区域11的直线距离的第一位置信息，以及表示第二张当前图像中所识别出的人与危险区域11的直线距离的第二位置信息，第二位置信息小于第一位置信息；即所识别的人的移动方向是往危险区域11的方向，所识别的人具有往危险区域11移动的趋势。并且，当第二位置信息小于设定，则判定为所识别出的人与危险区域11的距离符合设定，即此时所识别的人接近危险区域11，所识别的人即将进入危险区域11。同样地，采用如上述的颜色识别器检测为“人”的外来对象21是否满足设定，即检测即将进入危险区域11的人是否在头顶佩戴安全帽。若监控到此情况，则颜色识别器发送第七信号至报警器，报警器发出警报。

进一步，一种配网智能监控箱的监控方法，还包括以下步骤：

通过至少一个热传感器监视工作区域10，若工作区域10的温度被识别超出设定，至少一个热传感器生成第八信号；

响应于第八信号发出警报。

在该实施例中，对工作区域10是否有发生火灾的迹象进行监控，当通过热传感器识别的温度超过设定，则判定为存在发生火灾迹象。若存在发生火灾的迹象，则进行警报。

进一步，一种配网智能监控箱的监控方法，还包括以下步骤：

处于签到模式；

通过一个摄像单元拍摄当前的人脸图像；

将人脸图像与签到图像库中的图像逐一匹配。

在该实施例中，对工人上下班进行打卡签到。其中签到图像库中存储有多名工人的正脸图像，这些正脸图像是预先采集拍摄好的，每张正脸图像与工人名称一一配对。当要进行签到时，按下按键使该配网智能监控箱运行签到模式，该配网智能监控箱通过摄像单元，拍摄下当前处于摄像单元前的人脸图像。将该人脸图像与签到图像库中的图像逐一匹配，当然人脸匹配算法可以运用现有技术，例如Eigenface或PCA技术，在此不再详述。当人脸图像与签到图像库中的一个正脸图像匹配成功，将该正脸图像配对的工人名称在签到列表中标记，代表该工人签到，并记录签到时间，实现上下班打卡功能。

本发明的另一个实施例，提供了一种配网智能监控箱，包括：

至少一个摄像单元，用于以定义的时间间隔拍摄工作区域10的当前图像；

配置单元，用于在工作区域10定义至少一个危险区域11；

评估单元，评估单元具有外来对象21检测器、分类器和颜色识别器；

外来对象21检测器被配置为：处理当前图像，若在危险区域11检测到外来对象21则生成第一信号；

分类器被配置为：响应于第一信号，分类外来对象21，若外来对象21被识别为人则生成第二信号；

颜色识别器被配置为：响应于第二信号，识别外来对象21，若外来对象21存在设定的颜色，且设定的颜色的位置和所占比例符合设定，颜色识别器生成第三信号；

报警器，用于响应于第三信号发出警报。

进一步，在该配网智能监控箱中，

外来对象21检测器还被配置为：处理当前图像，若在工作区域10内的非危险区域12检测到外来对象21，则生成第四信号；

分类器还被配置为：响应于第四信号，分类外来对象21，若外来对象21被识别为人，则生成第五信号；

跟踪模块还被配置为：响应于第五信号，通过一系列相应的当前图像跟踪所识别出的人，若所识别出的人具有往危险区域11移动的趋势且所识别出的人与危险区域11的距离符合设定，则生成第六信号；需要说明的是，跟踪模块判定所识别出的人具有往危险区域11移动的趋势且所识别出的人与危险区域11的距离符合设定具体如上，在此不再复述；

颜色识别器还被配置为：响应于第六信号识别外来对象21，若外来对象21不满足以下条件：存在设定的颜色且设定的颜色的位置和所占比例符合设定，则生成第七信号；

报警器，还用于响应于第七信号发出警报。

进一步，该配网智能监控箱还包括：

至少一个热传感器，用于监视工作区域10，若工作区域10的温度被识别超出设定，则生成第八信号；

其中报警器还响应于第八信号发出警报。

进一步，其中摄像单元，还用于拍摄当前的人脸图像；一种配网智能监控箱还包括：

按键，使该配网智能监控箱进入签到模式；

签到图像库，被配置为：存储多名工人的正脸图像，且正脸图像与工人名称一一配对；

匹配模块，被配置为：将人脸图像与签到图像库中的图像逐一匹配。

进一步，一种配网智能监控箱还包括：

控制器，采用Mini Windows主机；

POE交换机，用于传输数据以及为至少一个摄像单元供电；

路由器，用于连接网络。

本发明的另一个实施例，提供一种存储介质，该存储介质本发明的另一个实施例，提供了一种存储介质，存储有可执行指令，可执行指令能被计算机执行，使计算机驱动与该计算机连接的配网智能监控箱按照上述的监控方法对工地进行监控，保障工地安全。

存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。

以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种配网智能监控箱的监控方法，其特征在于，包括以下步骤：

通过至少一个摄像单元以定义的时间间隔拍摄工作区域的当前图像；

在所述工作区域定义至少一个危险区域；

使用外来对象检测器处理当前图像，若在所述危险区域检测到外来对象，所述外来对象检测器生成第一信号；

响应于第一信号使用分类器分类所述外来对象，若所述外来对象被识别为人，所述分类器生成第二信号；

响应于第二信号使用颜色识别器识别所述外来对象，若所述外来对象不满足以下条件：存在设定的颜色且所述设定的颜色的位置和所占比例符合设定，则所述颜色识别器生成第三信号；

响应于第三信号发出警报；

使用外来对象检测器处理当前图像，若在所述工作区域内的非危险区域检测到外来对象，所述外来对象检测器生成第四信号；

响应于第四信号使用分类器分类所述外来对象，若所述外来对象被识别为人，所述分类器生成第五信号；

响应于第五信号使用人跟踪算法通过一系列相应的当前图像跟踪所识别出的人，若所识别出的人具有往所述危险区域移动的趋势且所识别出的人与所述危险区域的距离符合设定，生成第六信号；响应于第六信号使用颜色识别器识别所述外来对象，若所述外来对象不满足以下条件：存在设定的颜色且所述设定的颜色的位置和所占比例符合设定，所述颜色识别器生成第七信号；

响应于第七信号发出警报。

2.根据权利要求1所述的一种配网智能监控箱的监控方法，其特征在于，还包括以下步骤：

通过至少一个热传感器监视所述工作区域，若所述工作区域的温度被识别超出设定，所述至少一个热传感器生成第八信号；

响应于第八信号发出警报。

3.根据权利要求1所述的一种配网智能监控箱的监控方法，其特征在于，还包括以下步骤：

处于签到模式；

通过一个所述摄像单元拍摄当前的人脸图像；

将所述人脸图像与签到图像库中的图像逐一匹配。

4.根据权利要求1所述的一种配网智能监控箱的监控方法，其特征在于，所述外来对象检测器比较当前图像与标准背景图像，将当前图像中的与所述标准背景图像的连续的差异像素点标记为一个所述外来对象；所述标准背景图像为一个所述摄像单元所对准的所述工作区域处于无外来对象状态时的图像。

5.根据权利要求1所述的一种配网智能监控箱的监控方法，其特征在于，所述设定的颜色包括红色、黄色、白色和蓝色。

6.根据权利要求5所述的一种配网智能监控箱的监控方法，其特征在于，所述设定的颜色的位置和所占比例符合设定具体为：所述设定的颜色的位置位于所述外来对象的最顶部，所占比例的范围为5％-10％。

7.根据权利要求1所述的一种配网智能监控箱的监控方法，其特征在于，所识别出的人具有往所述危险区域移动的趋势按照如下判断：所述人跟踪算法对根据时间顺序排列的连续的两张当前图像处理，得到表示第一张当前图像中所识别出的人与所述危险区域的直线距离的第一位置信息，以及表示第二张当前图像中所识别出的人与所述危险区域的直线距离的第二位置信息，所述第二位置信息小于所述第一位置信息。

8.根据权利要求7所述的一种配网智能监控箱的监控方法，其特征在于，所识别出的人与所述危险区域的距离符合设定按照如下判断：所述第二位置信息小于设定。

9.一种配网智能监控箱，其特征在于，包括：

至少一个摄像单元，用于以定义的时间间隔拍摄工作区域的当前图像；

配置单元，用于在所述工作区域定义至少一个危险区域；

评估单元，所述评估单元具有外来对象检测器、分类器和颜色识别器；

所述外来对象检测器被配置为：处理当前图像，若在所述危险区域检测到外来对象则生成第一信号，并且若在所述工作区域内的非危险区域检测到外来对象，所述外来对象检测器生成第四信号；所述分类器被配置为：响应于第一信号，分类所述外来对象，若所述外来对象被识别为人则生成第二信号，并且响应于第四信号分类所述外来对象，若所述外来对象被识别为人则生成第五信号，响应于第五信号使用人跟踪算法通过一系列相应的当前图像跟踪所识别出的人，若所识别出的人具有往所述危险区域移动的趋势且所识别出的人与所述危险区域的距离符合设定，生成第六信号；所述颜色识别器被配置为：响应于第二信号识别所述外来对象，若所述外来对象不满足以下条件：存在设定的颜色且所述设定的颜色的位置和所占比例符合设定，生成第三信号，并且响应于第六信号识别所述外来对象，若所述外来对象不满足以下条件：存在设定的颜色且所述设定的颜色的位置和所占比例符合设定，生成第七信号；

报警器，用于响应于第三信号和第七信号发出警报。

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