一种单双目复用的入侵物监测方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种单双目复用的入侵物监测方法及系统，涉及计算机视觉技术领域。本发明专利技术技术要点：拍摄背景图像；第一摄像机采集监控区域的监控视频图像；根据背景图像与第一摄像机采集的监控视频图像确定监控区域是否有入侵物进入，如是则控制第二摄像机启动，否则重复前步骤与本步骤；根据第一摄像机拍摄的视频图像及第二摄像机拍摄的视频图像计算入侵物的空间三维坐标及监控区域中被保护物的空间三维坐标，确定入侵物与被保护物的空间距离以及入侵物的运动速度；根据入侵物与被保护物的空间距离以及入侵物的运动速度确定入侵物的威胁等级等。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及计算机视觉

技术介绍
随着经济发展建设对电力供电可靠性要求的不断提高，使得因电力中断造成的影响越来越不能容忍。输电线路走廊是指架空输电线路的路径所占用的土地面积和空间区域，确保输电线路走廊的安全是保证电力供电可靠性的一个重要方面。然而输电线路走廊时常面临被外物入侵破坏的威胁，尤其是随着国民经济的快速发展，城市化建设的速度越来越快，市政、民用工程挤占输电线路走廊，吊车或者自卸卡车误碰导致线路跳闸的情况也时常发生。目前，输电线路走廊状态监测设备的功能繁复，种类繁杂，但主要还是以电学、力学、图像/视频、激光/光纤等为监测手段进行的。受限于输电走廊的强电磁环境、高空作业环境、沿线气候恶劣，传统监测传感装置在获取电学、力学等参量时相对困难，导致状态监测设备在监测精度、可靠性、可维护性方面受到了极大制约，因此目前输电线路上最常使用的仍为图像/视频监测方式。然而，由于技术本身制约，图像/视频监测装置在输电线路上的应用尚存在诸多缺陷：利用3G无线视频的防外破监测系统需要专人24小时值守，3G无线传输所消耗的流量费用巨大。
技术实现思路
针对现有技术中的输电线路走廊的监控技术的不足，本专利技术提供一种单双目复用的入侵物监测方法及系统，一方面能提高监测精确度，另一方面还可以大大节省数据流量及设备耗电量。本专利技术公开的单双目复用的入侵物监测方法包括：步骤1：拍无入侵物进入时的监控区域的图像，作为背景图像；步骤2：第一摄像机采集监控区域的监控视频图像；步骤3：根据背景图像与第一摄像机采集的监控视频图像确定监控区域是否有入侵物进入，如是则执行步骤4，否则重复步骤2与本步骤；步骤4：控制第二摄像机启动，第二摄像机启动后与第一摄像机同时采集监控区域的监控视频图像；第二摄像机与第一摄像机位于同一水平高度且两者的水平距离为一定值；步骤5：根据第一摄像机拍摄的视频图像及第二摄像机拍摄的视频图像计算入侵物的空间三维坐标及监控区域中被保护物的空间三维坐标，确定入侵物与被保护物的空间距离以及入侵物的运动速度；步骤6：根据入侵物与被保护物的空间距离以及入侵物的运动速度确定入侵物的威胁等级。所述步骤3进一步包括：步骤31：将第一摄像机采集到的当前图像与背景图像做减法运算得到第一差值；步骤32：将第一摄像机采集到的当前图像与上一帧图像做减法运算得到第二差值；步骤33：计算两个差值的和，并在所述和大于设定阈值时认为监控区域有入侵物进入。步骤5中确定监控区域物体空间三维坐标的方法进一步包括：假设点P(XC，YC，ZC)是监测区域中的一点，其在T1时刻第一摄像机采集的图像上的平面坐标为Pa(x1,y1)，点P在T1时刻第二摄像机采集的图像上的平面坐标为Pb(x2,y2)，可得： X C = B C · x 1 | P a - P b | , Y C = B C · y 1 | P a - P b | , Z C = B C · f | P a - P b | ; ]]>式中，BC是两个摄像机之间的基线，f摄像机的焦距。所述监控区域为输电线路走廊，被保护物为电网，所述步骤5进一步包括：步骤51：获得电网的空间三维坐标(X1，Y1，Z1)；步骤52：获得入侵物当前时刻的空间三维坐标(X0，Y0，Z0)；步骤53：计算入侵物与电网的空间距离步骤54：获得入侵物在前一时刻的空间三维坐标(X2，Y2，Z2)；步骤55：入侵物运动速度Δt为当前时刻与前一时刻的时间间隔。所述步骤6进一步包括：步骤61：确定安全速度V、输电线路走廊的安全限高H以及与电网的安全距离D；步骤62：根据已经获取的入侵物运动速度、入侵物与电网的距离及入侵物的高度，判断入侵物对输电线路走廊的威胁等级：a、若入侵物的高度Z0≥安全限高H并且运动方向朝向输电线路走廊，则威胁等级标记为一级；b、若入侵物的高度Z0≥安全限高H，运动方向与输电线路走廊平行，且与输电线路走廊里面的电网距离d≥安全距离D，则威胁等级标记为二级；c、若入侵物的速度v≥安全速度V，则威胁等级标记为二级；d、若入侵物的高度Z0＜安全限高H，且与输电线路走廊里面的电网距离d≤D，则威胁等级标记为二级；e、其余情况标记为“无威胁”。本专利技术还提供了一种单双目复用的入侵物监测系统，包括：背景图像获取单元，用于接收第一摄像机采集的无入侵物进入时的监控区域的图像，将其作为背景图像；监控视频图像获取单元，用于接收第一摄像机采集到的监控区域的监控视频图像；入侵判断单元，用于根据背景图像与第一摄像机采集的监控视频图像确定监控区域是否有入侵物进入，如是则转到第二摄像机控制单元，否则依次转到监控视频图像获取单元及入侵判断单元；第二摄像机控制单元，用于控制第二摄像机启动，第二摄像机启动后与第一摄像机同时采集监控区域的监控视频图像；第二摄像机与第一摄像机位于同一水平高度且两者的水平距离为一定值；入侵物运动状态获取单元，用于根据第一摄像机拍摄的视频图像及第二摄像机拍摄的视频图像计算入侵物的空间三维坐标及监控区域中被保护物的空间三维坐标，确定入侵物与被保护物的空间距离以及入侵物的运动速度；威胁等级确定单元，用于根据入侵物与被保护物的空间距离以及入侵物的运动速度确定入侵物的威胁等级。所述入侵判断单元进一步包括：背景差值计算子单元，用于将第一摄像机采集到的当前图像与背景图像做减法运算得到第一差值；帧间差值计算子单元，用于将第一摄像机采集到的当前图像与上一帧图像做减法运算得到第二差值；综合判断子单元，用于计算两个差值的和，并在所述和大于设定阈值时认为监控区域有入侵物进入。入侵物运动状态获取单元进一步用于：假设点P(XC，YC，ZC本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单双目复用的入侵物监测方法，其特征在于，包括：步骤1：拍摄无入侵物进入时的监控区域的图像，作为背景图像；步骤2：第一摄像机采集监控区域的监控视频图像；步骤3：根据背景图像与第一摄像机采集的监控视频图像进行运动目标检测，确定监控区域是否有入侵物进入，如是则执行步骤4，否则重复步骤2与本步骤；步骤4：控制第二摄像机启动，第二摄像机启动后与第一摄像机同时采集监控区域的监控视频图像；第二摄像机与第一摄像机位于同一水平高度且两者的水平距离为一定值；步骤5：根据第一摄像机拍摄的视频图像及第二摄像机拍摄的视频图像计算入侵物的空间三维坐标及监控区域中被保护物的空间三维坐标，确定入侵物与被保护物的空间距离以及入侵物的运动速度；步骤6：根据入侵物与被保护物的空间距离以及入侵物的运动速度确定入侵物的威胁等级。

【技术特征摘要】
1.一种单双目复用的入侵物监测方法，其特征在于，包括：步骤1：拍摄无入侵物进入时的监控区域的图像，作为背景图像；步骤2：第一摄像机采集监控区域的监控视频图像；步骤3：根据背景图像与第一摄像机采集的监控视频图像进行运动目标检测，确定监控区域是否有入侵物进入，如是则执行步骤4，否则重复步骤2与本步骤；步骤4：控制第二摄像机启动，第二摄像机启动后与第一摄像机同时采集监控区域的监控视频图像；第二摄像机与第一摄像机位于同一水平高度且两者的水平距离为一定值；步骤5：根据第一摄像机拍摄的视频图像及第二摄像机拍摄的视频图像计算入侵物的空间三维坐标及监控区域中被保护物的空间三维坐标，确定入侵物与被保护物的空间距离以及入侵物的运动速度；步骤6：根据入侵物与被保护物的空间距离以及入侵物的运动速度确定入侵物的威胁等级。2.根据权利要求1所述的一种单双目复用的入侵物监测方法，其特征在于，所述步骤3进一步包括：步骤31：将第一摄像机采集到的当前图像与背景图像做减法运算得到第一差值；步骤32：将第一摄像机采集到的当前图像与上一帧图像做减法运算得到第二差值；步骤33：计算两个差值的和，并在所述和大于设定阈值时认为监控区域有入侵物进入。3.根据权利要求1所述的一种单双目复用的入侵物监测方法，其特征在于，步骤5中确定监控区域物体空间三维坐标的方法进一步包括：假设点P(XC，YC，ZC)是监测区域中的一点，其在T1时刻第一摄像机采集的图像上的平面坐标为Pa(x1,y1)，点P在T1时刻第二摄像机采集的图像上的平面坐标为Pb(x2,y2)，可得： X C = B C · x 1 | P a - P b | , Y C = B C · y 1 | P a - P b | , Z C = B C · f | P a - P b | ; ]]>式中，BC是摄像机的外部参数，f摄像机的内部参数。4.根据权利要求1或3所述的一种单双目复用的入侵物监测方法，其特征在于，所述监控区域为输电线路走廊，被保护物为电网，所述步骤5进一步包括：步骤51：获得电网的空间三维坐标(X1，Y1，Z1)；步骤52：获得入侵物当前时刻的空间三维坐标(X0，Y0，Z0)；步骤53：计算入侵物与电网的空间距离步骤54：获得入侵物在前一时刻的空间三维坐标(X2，Y2，Z2)；步骤55：入侵物运动速度Δt为当前时刻与前一时刻的时间间隔。5.根据权利要求4所述的一种单双目复用的入侵物监测方法，其特征在于，所述步骤6进一步包括：步骤61：确定安全速度V、输电线路走廊的安全限高H以及与电网的安全距离D；步骤62：根据已经获取的入侵物运动速度、入侵物与电网的距离及入侵物的高度，判断入侵物对输电线路走廊的威胁等级：a、若入侵物的高度Z0≥安全限高H并且运动方向朝向输电线路走廊，则威胁等级标记为一级；b、若入侵物的高度Z0≥安全限高H，运动方向与输电线路走廊平行，且与输电线路走廊里面的电网距离d≥安全距离D，则威胁等级标记为二级；c、若入侵物的速度v≥安全速度V，则威胁等级标记为二级；d、若入侵物的高度Z0＜安全限高H，且与输电线路走廊里面的电网距离d≤D，则威胁等级标记为二级；e、其余情况标记为“无威胁”。6.一种单双目复用的入侵物监测系统，其特征在于，包括：背景图像获取单元，用于接收无入侵物进入时的监控区域的图像，将其作为背景图像；监控视...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙学军，周剑，陆宏伟，徐一丹，
申请(专利权)人：成都通甲优博科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川;51