[发明专利]一种基于时空邻域特征的泳池溺水检测方法

说明书

本发明属于视频监控技术领域，涉及一种基于时空邻域特征的泳池溺水检测方法，以泳池摄像头拍摄的图像序列为基础，通过计算机对上述图像进行处理来监控检测，其主要工艺包括以下步骤：一是采用时空片段的特征进行背景建模，二是建立观测值数据库用以确定每个像素周围的领域强度，三是进行前景检测，包括对通过泳池上方的摄像头获得的视频流进行像素处理和通过对检测到的前景进行肢体分析，来判断泳池中的人的肢体位置，当分析结果符合所有溺水特征时，则判断为溺水，四是报警救援，在检测到有溺水者时则启动报警系统及时救援，该监控检测方法科学准确，能够准确定位落水者并警报，提升了泳池安全性，只对灰度图像进行处理，减少了原始数据量。

技术领域：

本发明属于视频监控技术领域，涉及一种对泳池溺水行为进行监控和预警的方法，具体涉及一种基于时空邻域特征的泳池溺水检测方法。

背景技术：

游泳是一种非常常用且有效的锻炼方式，颇受人们的喜爱，随着我国经济发展和社会的进步，室内游泳场馆设施越来越多，但是游泳场馆的安全问题不容忽视，室内游泳池中初学者常因不熟悉水性，在水中容易失去身体平衡并呛水，进而造成溺水事故，而有些已学会的游泳者，由于抽筋、相互间突然的碰撞、突发疾病、精神紧张等也极易可能发生溺水情况。国内游泳池中的检测系统大都是通过依靠救护人员，判断是否发生溺水，由于人眼观察范围有限，不容易意识到危险情况的发生，导致溺水事故频繁发生。溺水死亡事故发生于日场与夜场的概率近似。而在夜场开放中普遍存在照明亮度达不到国家规定标准(水面照度不得低于80勒克斯，并备有应急照明灯)的现象，从而导致救生员观察的范围受到影响，降低了对游泳者监护的安全性。为有效监控室内泳池游泳者的安全，现有技术中通过以下几种方式进行溺水报警：一是比较常用的救生员监控手段，救生员在泳池瞭望椅上扫视责任区内的游泳者或通过水上摄像机监控整个泳池的状况，发现有疑似溺水者时，立即下水营救，此方法成本较低，应用广泛，但救生员需要保持注意力高度集中，要忍受长时间的精神紧张，易产生工作疲劳，且救生员不易观察深水中的情况，监控效率较低，很难在第一时间发现溺水者并展开营救；二是游泳者身上携带的检测器：让游泳者游泳时携带一定的监控装置，如类似裤带、项环等，例如中国专利201620010416.6公开的一种泳池防溺水安全系统，包括防水手环和监控系统，如果游泳者所处的位置低于设定的安全深度，或者超过一定的设定时间，监测装置就会发生警告，另外有的监测装置使用麦克风系统去监测游泳者的心跳和呼吸声音，并进一步测量这些声音消失和出现的间隔，从而决定游泳者是否溺水，但是该发明存在误报率高、系统安装、使用和维护耗资大的缺陷，因此未被广泛普及，投入使用；三是简单的摄像机监控报警系统：把摄像机置于泳池的底部或者安装在水池的四壁，计算机对视频简单处理并计算，从而判断是否发生溺水，成本低廉，例如中国专利号201120080648.6公开的一种基于摄像网络的泳池防溺水预警系统，来对泳池进行检测，但是在室内游泳池场景中，水面波动造成的影响比较大，视频中看到的场景是动态和随机的，因此建立的背景模型在合理的学习期间内，不可能将每个像素代表的背景作为观测值显示出来，因此，设计一种实用性更好的基于时空邻域特征的泳池溺水检测方法，该方法能通过建立一个单一的模型来描述动态背景，场景中的观测值是通过一个非参数模型来描述，将整个场景中的观测值进行聚类，并将观测值从图像中观测到的位置分离出来，对该模型进行区域的前景检测。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的监控不准确和不到位是的缺点，寻求设计一种基于时空邻域特征的泳池溺水检测方法，能够有效减少数据处理量，并且监控精确度高。

为了实现上述目的，本发明涉及的基于时空邻域特征的泳池溺水检测方法具体包括的工艺步骤如下：

一、采用时空片段的特征进行背景建模：