基于图像分析的井下人员越界识别报警系统技术方案

本发明专利技术涉及井下人员越界识别报警技术领域，用于解决现有的对井下人员违规越界行为监控管理的方式较为单一和片面，无法对人员的违规越界行为进行准确的实时监控分析和预警提示，且无法保证井下人员的生命安全问题，尤其公开了基于图像分析的井下人员越界识别报警系统，包括服务器，服务器通信连接有数据采集单元、区域划分单元、图像预筛选单元、人员越界识别报警分析单元和显示终端，本发明专利技术，通过对井下区域的划分，依据划分的各区域进行图像质量的筛选，依据筛选的优质图像对人员越界情况进行判定分析，实现了对井下人员违规越界行为进行了精确全面的监控，保障了井下人员的生命安全。安全。安全。

【技术实现步骤摘要】
基于图像分析的井下人员越界识别报警系统


[0001]本专利技术涉及井下人员越界识别报警
，具体为基于图像分析的井下人员越界识别报警系统。

技术介绍

[0002]井下环境复杂，人员在井下进行作业时常常会出现许多违规行为，而且不确定的因素过多，危险性极高，每年全国都会发生多起井下事故，这直接威胁到井下人员的生命安全。
[0003]一方面目前对于井下人员出现越界行为的管理方式较为单一，一般通过井下安全管理员进行人员违规行为监督管理和定期开展违规行为会带来哪些安全隐患的讲座等方式，这些方式不仅需要花费大量的人力和时间而且对于井下人员出现越界违规行为也不能做到精确而全面的监管；
[0004]另一方面，通过视频图像对井下人员进行监控，长时间下来不仅使监控人眼睛过于疲劳而且在光线较为昏暗的视频图像下，无法看清视频图像中的人员，无法做到对人员进行实时监控以便出现违规越界时做到提醒；
[0005]为了解决上述缺陷，现提供一种技术方案。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于解决现有的对井下人员违规越界行为监控管理的方式较为费时费力和不全面，无法对人员的违规越界行为进行准确的实时监控分析和预警提示，且避免越界造成人身安全问题，也无法对监控大量视频图像进行无用图像剔除，造成无用的图像越界识别，浪费识别资源，而提出基于图像分析的井下人员越界识别报警系统。
[0007]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0008]基于图像分析的井下人员越界识别报警系统，包括服务器，服务器通信连接有数据采集单元、区域划分单元、图像预筛选单元、人员越界识别报警分析单元和显示终端。
[0009]所述数据采集单元用于采集井下的工作区域信息、图像数据信息和人员越界状态信息并将其通过服务器分别发送到区域划分单元、图像预筛选单元、人员越界识别报警分析单元；
[0010]所述人员越界识别报警分析单元基于优选图像集合对井下人员越界状态进行判定和报警分析处理，具体的：
[0011]通过图像识别井下人员的身体轮廓特征，将身体轮廓特征与危险区域的边界进行比对；
[0012]当身体轮廓特征处于危险区域的边界上或处于危险区域内时，则生成人员越界信号；依据捕捉到的人员越界信号，则触发警铃报警指令，具体的，在设定的W时长内进行不间断警铃报警，若在设定的W时长内人员仍未离开危险区域，则生成人员严重越界信号并在显示终端进行显示说明；
[0013]当身体轮廓特征不处于危险区域的边界上或不处于危险区域内时，通过图像识别井下人员的身体轮廓参数中的体倾角、脚界值、头转度，并将体倾角、脚界值、头转度的数值依据计算处理得到人员越界趋势判定系数；
[0014]将人员越界趋势判定系数与预设的对比参照区间进行对比，得到人员越界趋势类型信号，依据人员越界趋势类型信号触发报警类型指令用来提醒人员，并将报警类型指令发送到显示终端进行显示说明。
[0015]进一步的，对井下人员越界状态进行判定和报警分析处理的具体操作步骤如下：
[0016]通过图像识别井下人员的身体轮廓特征，将身体轮廓特征与危险区域的边界进行比对；
[0017]当身体轮廓特征处于危险区域的边界上或处于危险区域内时，则生成人员越界信号；依据捕捉到的人员越界信号，则触发警铃报警指令，具体的，在设定的W时长内进行不间断警铃报警，若在设定的W时长内人员仍未离开危险区域，则生成人员严重越界信号并在显示终端进行显示说明；
[0018]当身体轮廓特征不处于危险区域的边界上或不处于危险区域内时，通过图像识别井下人员的身体轮廓参数中的体倾角、脚界值、头转度；
[0019]识别井下人员躯干的中线位置，将其与危险区域的边界进行夹角计算的体倾角；
[0020]识别井下人员脚尖与危险区域边界进行距离计算得到脚间距；识别井下人员双脚是否平行，当平行时，将脚间距乘以预设脚距系数得到脚界值JJZ，其中脚间距与预设脚距系数成反比，脚间距越小，预设脚距系数越大；当双脚不平行时，将两只脚的脚间距分别标记为JG1、JG2；JJZ＝LE1/JG1+LE2/JG2得到脚界值JJZ；
[0021]识别头部中心面与危险区域边界的夹角得到头转度；其中头部中心面为头部中间所处垂直面；
[0022]并将三者数值分别标定为TQD、JJZ、TZD，依据公式：得到人员越界趋势判定系数YQX，其中，u1、u2和u3分别为体倾角、脚界值和头转度的比例系数，且u2＞u1＞u3；
[0023]设置人员越界趋势的对比参照区间qpo，将人员越界趋势判定系数与设置的对比参照区间进行对比分析，当人员越界趋势判定系数小于对比参照区间qpo时，则生成人员轻度越界趋势信号，当人员越界趋势判定系数处于对比参照区间qpo时，则生成人员中度越界趋势信号，当人员越界趋势判定系数大于对比参照区间qpo时，则生成人员重度越界趋势信号；
[0024]依据人员越界趋势类型信号触发报警类型指令用来提醒人员，其中，人员越界趋势类型信号包括人员轻度越界趋势信号、人员中度越界趋势信号和人员重度越界趋势信号，报警类型指令包括轻级红灯报警指令、中级红灯报警指令和重级红灯警铃报警指令；
[0025]当捕捉到人员轻度越界趋势信号时，则触发轻级红灯报警指令，具体的，在设置的单位时长内进行红灯闪烁E1次用来预警提醒人员，并将轻级红灯报警指令发送到显示终端进行显示说明；
[0026]当捕捉到人员中度越界趋势信号时，则触发中级红灯报警指令，具体的，在设置的单位时长内进行红灯闪烁E2次用来预警提醒人员，并将中级红灯报警指令发送到显示终端
进行显示说明；
[0027]当捕捉到人员重度越界趋势信号时，则触发重级红灯警铃报警指令，具体的，在设置的单位时长内进行红灯闪烁E3次和不间断警铃报警用来提醒人员，并将重级红灯警铃报警指令发送到显示终端进行显示说明。
[0028]进一步的，图像优选预判定分析处理的具体的操作步骤如下：
[0029]对图像进行人员捕捉框识别并计算人员捕捉框的面积并将面积标记为框面积；
[0030]对人员捕捉框内的人员进行身体特征识别，身体特征包括躯干、四肢、头部、面部等；每种身体特征对应一个预设身体值；将识别到的所有身体特征匹配到对应的预设身体值并求和得到身体总值，提取框面积和身体总值的数值并将其分别乘以对应的权重系数再求和得到人形完整度；
[0031]将图像分割成若干个区域，识别每个区域的亮度，将亮度大于预设亮度阈值的区域标记为明区域，将亮度小于或等于预设亮度阈值的区域标记为暗区域；分别统计明区域和暗区域的数量，然后将其标记为明区总数和暗区总数；将明区总数除以暗区总数得到亮度比；
[0032]将框面积、人形完整度和亮度比的数值分别标定为qx、fx和kd，依据公式：zhx＝qx
×
e1+fx
×
e2+kd
×
e3得到图像的图像质量系数zhx，其中e1、e2和e3分别表示框面积、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于图像分析的井下人员越界识别报警系统，包括数据采集单元、服务器和显示终端，其特征在于，还包括区域划分单元、图像预筛选单元和人员越界识别报警分析单元；所述数据采集单元用于采集井下的工作区域信息、图像数据信息和人员越界状态信息并将其通过服务器分别发送到区域划分单元、图像预筛选单元、人员越界识别报警分析单元；所述人员越界识别报警分析单元基于优选图像集合对井下人员越界状态进行判定和报警分析处理，具体的：通过图像识别井下人员的身体轮廓特征，将身体轮廓特征与危险区域的边界进行比对；当身体轮廓特征处于危险区域的边界上或处于危险区域内时，则生成人员越界信号；依据捕捉到的人员越界信号，则触发警铃报警指令，若在设定的时长内人员仍未离开危险区域，则生成人员严重越界信号并在显示终端进行显示说明；当身体轮廓特征不处于危险区域的边界上或不处于危险区域内时，通过图像识别井下人员的身体轮廓参数中的体倾角、脚界值、头转度，并将体倾角、脚界值、头转度的数值依据计算处理得到人员越界趋势判定系数；将人员越界趋势判定系数与预设的对比参照区间进行对比，得到人员越界趋势类型信号，依据人员越界趋势类型信号触发报警类型指令用来提醒人员，并将报警类型指令发送到显示终端进行显示说明。2.根据权利要求1所述的基于图像分析的井下人员越界识别报警系统，其特征在于，所述得到人员越界趋势判定系数的具体过程如下：识别井下人员躯干的中线位置，将其与危险区域的边界进行夹角计算的体倾角；识别井下人员脚尖与危险区域边界进行距离计算得到脚间距；识别井下人员双脚是否平行，当平行时，将脚间距乘以预设脚距系数得到脚界值，其中脚间距与预设脚距系数成反比；当双脚不平行时，将两只脚的脚间距进行计算得到脚界值；识别头部中心面与危险区域边界的夹角得到头转度；其中头部中心面为头部中间所处垂直面；将体倾角、脚界值、头转度的数值依据计算处理得到人员越界趋势判定系数。3.根据权利要求1所述的基于图像分析的井下人员越界识别报警系统，其特征在于，将人员越界趋势判定系数与预设的对比参照区间进行对比的具体操作步骤如下：设置人员越界趋势的对比参照区间，将人员越界趋势判定系数与设置的对比参照区间进行对比分析，当人员越界趋势判定系数小于对比参照区间时，则生成人员轻度越界趋势信号，当人员越界趋势判定系数处于对比参照区间时，则生成人员中度越界趋势信号，当人员越界趋势判定系数大于对比参照区间时，则生成人员重度越界趋势信号；依据人员越界趋势类型信号触发报警类型指令用来提醒人员，其中，人员越界趋势类型信号包括人员轻度越界趋势信号、人员中度越界趋势信号和人员重度越界趋势信号，报警类型指令包括轻级红灯报警指令、中级红灯报警指令和重级红灯警铃报警指令；当捕捉到人员轻度越界趋势信号时，则触发轻级红灯报警指令，并将轻级红灯报警指令发送到显示终端进行显示说明；当捕捉到人员中度越界趋势信号时，则触发中级红灯报警指令，并将中级红灯报警指
令发送到显示终端进行显示说明；当捕捉到人员重度越界趋势信号时，则触发重级红灯警铃报警指令，并将重级红灯警铃报警指令发送到显示终端进行显示说明。4.根据权利要求1所述的基于图像分析的井下人员越界识别报警系统，其特征在于，所述图像预筛选单元用于对井下各工作区域的图像的图像数据信息进行图像优选预判定分析处理，具体的操作步骤如下：对图像进行人员捕捉框识别并计算人员捕捉框的面积并将面积标记为框面积；对人员捕捉框内的人员进行身体特征识别，身体特征包括躯干、四肢、头部、面部；每种身体特征对应一个预设身体值；将识别到的所有身体特征匹配到对应的预设身体值并求和得到身体总值，提取框面积和身体总值的数值并将其分别乘以对应的权重系...

【专利技术属性】
技术研发人员：宣啸，黄猛，王从跃，李健，李成成，孙德宝，周欧阳，
申请(专利权)人：上海迪成智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：