[发明专利]一种基于监控系统的塔吊图像检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种图像检测方法，尤其是涉及一种基于监控系统的塔吊图像检测方法。

背景技术

随着近年来建筑行业塔吊的大量使用，由于塔吊违规超限作业和塔吊群干涉碰撞或塔吊碰触工地周边的电力设施等引发的各类塔吊运行安全事故频繁发生，造成了巨大的生命财产损失。安全事故的经验教训表明，必须对塔吊使用过程和行为及时进行有效的监管才能切实控制设备运行过程中的危险因素和安全隐患，预防和减少塔吊安全生产事故发生。

为满足塔吊安全作业监控和管理需要，当前很多企业和科研机构都研发出了相应的监控系统，其中一部分系统利用传感技术来感知塔吊的自身情况，然后将数据发送至远程监控中心，在中心进行处理，如共友科技发展有限公司研制的GBST-100塔机安全监控系统。有的系统利用视频实现对塔吊的监控，这类监控系统利用有线或无线的方式将监控视频传输至远程监控服务器，然后由人工对各个监控视频窗口进行监控。

总的来说，当前的塔吊监控技术，要么是人工观看监控视频来判断塔吊是否会威胁到周边的安全，或者是用传感器测量诸如力矩、重量等参数，然后判断塔吊自身的安全性，还很少有通过视频或图像自动识别出塔吊，并给出预警信号的系统。

由于视频监控系统相对于各类传感器，安装方便、稳定，价格低廉，因此受到很多用户的喜爱，考虑到当前无线传输大量应用以及传输速度相对较慢，传输费用相对较高的情况，最好的情况是能够从监控端每隔一段时间传回少量图片，从图片中分析判断是否存在塔吊，以及塔吊是否危及诸如电缆等重要设施的情况。

当前的视频塔吊监控系统都需要人工进行内容监视。要实现监控自动化，关键是要从单幅图像中检测出塔吊对象，然后才能实现跟踪或其它的一些操作，最终实现监控的自动化，而当前缺少有从图像中检测出塔吊对象的方法。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种基于监控系统的塔吊图像检测方法，解决了基于单幅图像的塔吊检测问题，为全自动的塔吊远程视频监控系统的构建解决了最大难题。

本发明采用的技术方案包括以下步骤：

1)针对监控端间隔时间传回的各个单幅图像，用塔吊对象快速检测模型筛选出所有可能包含有塔吊对象的可疑塔吊图像区域：若可疑塔吊图像区域的数量为0，则方法结束；若存在可疑塔吊图像区域，则进行以下步骤2)；

2)建立变形“Γ”字检测模型，对筛选出的每一个可疑塔吊图像区域进行第一次匹配：若匹配不成功，则该可疑塔吊图像区域包含的可疑塔吊对象为非塔吊对象，方法结束；若匹配成功，则进行以下步骤3)；

3)建立小碎片几何规则度检测模型，进行第二次匹配：若匹配不成功，则该可疑塔吊图像区域包含的可疑塔吊对象为非塔吊对象，方法结束；若匹配成功，则进行以下步骤4)；

4)建立小碎片边缘一致性检测模型，进行第三次匹配：若匹配不成功，则该可疑塔吊图像区域包含的可疑塔吊对象为非塔吊对象，方法结束；若匹配成功，则该可疑塔吊图像区域包含的可疑塔吊对象为塔吊对象，完成检测。

所述步骤1)的塔吊对象快速检测模型具体采用以下方式匹配：将单幅图像平均分成N′N的小块，在HIS颜色空间上计算各个小块色调值的水平梯度Gh和垂直梯度Gv，然后利用积分图方法统计每个小块内水平梯度Gh和垂直梯度Gv各自的累加和，得到水平梯度累加和Sum_Gh与垂直梯度累加和Sum_Gv，合并所有在空间上相邻且水平梯度累加和Sum_Gh大于水平梯度阈值Th_{Sum_Gh}、垂直梯度累加和Sum_Gv大于垂直梯度阈值Th_{Sum_Gv}的小块；如果某一合并后的区域的面积Area_merg_reg大于合并区域面积阈值Th_{Area_merg_reg}时，则匹配成功，该合并后的区域为可疑塔吊图像区域，所在的该幅图像为可疑塔吊图像，则匹配不成功，该合并后的区域不是可疑塔吊图像区域。

所述步骤2)的变形“Γ”字检测模型具体采用以下方式匹配：对于各个筛选后得到的可疑塔吊图像区域，计算得到其最小塔吊矩形区域图像Sus_reg；对“Γ”字形图像中的“Γ”字形图案进行不同尺寸的仿射变换，得到一组“Γ”字形图像的模板图像，然后缩放最小塔吊矩形区域图像Sus_reg至模板图像的大小，再与各个模板图像进行匹配：