用于通路交叉口上静态对象的检测的系统和方法技术方案

本发明专利技术是用于通路交叉口上静态对象的检测的系统和方法。通过背景减除遮罩的应用从输入视频提取前景对象图像特征，并且来自输入视频图像数据的区域的光流图像特征由提取的前景对象图像特征定义。如果评估的移动特征表明基础对象在运动中，那么确定基础对象的主导移动方向。如果主导移动方向平行于第二、交叉的通路的取向，那么不生成表明静态对象阻挡交叉口第二通路上的行进的事件警报。如果评估的移动特征表明基础对象是静态的或者其确定的主导移动方向不平行于第二通路，那么确定前景对象区域的外观并且当前景对象区域包括提取的前景对象图像特征时静态计时器运行。

【技术实现步骤摘要】
用于通路交叉口上静态对象的检测的系统和方法
本专利技术的实施例涉及应用计算机视觉技术以自动检测通路交叉口内静态对象的存在，所述通路交叉口包括铁路轨道上的平坡度铁路交叉口。
技术介绍
平坡度交叉口(铁道铁路与车辆道路和步行道路的交叉)存在安全问题。移动的铁路列车具有大的惯性并且通常需要大量的行进距离来使它停止。铁路轨道上废弃的车辆和抛弃在平面交叉口上的其它静止对象带来了严重的交通安全威胁，并且由移动的铁路列车与这种对象碰撞造成的事故频繁导致生命和财产的重大损失。通常，到列车司机意识到平面交叉口上的对象是静止的并且将与移动的列车相撞时，已经来不及采取措施并且使列车停止以避免相撞。相应地，为了确定由位于这种平坡度交叉口内的静止对象导致的碰撞危害，提出或者实现了各种自动报警系统。这种系统可以向列车操作员或者远离交叉口的其它当事人提供警告，所述警告足够早地启用避免措施，例如派遣人员到交叉口移除对象，或者通知列车司机尽早开始停止列车使得列车将在进入交叉口之前停下。然而，这种预先警报系统受到各种限制。例如，这种系统的性能可能受到审阅交叉口视频馈送并且做出必要判定以发现和减少问题的人类感知依赖的限制。能够从巨大的摄影机阵列观看视频连续镜头的人员的数量通常受限于预算资源限制和其它资源限制(如任何一个人类监控者在给定视频馈送中感知威胁的能力)。观看监控视频的过程是资源消耗(遭受雇佣安全人员的高成本)，并且在这种系统中用以检测感兴趣的事件的效率也受到人类理解力制约的限制。智能视觉监控的
设法通过应用计算机视觉技术以自动检测存在于铁路上并且在视频流中可见的特定静态对象来解决这一问题。然而，这种系统在现实世界条件中的功效是有限的，并且在检测真实事件中假阳性检测的高比率或者准确性的低比率可能限制这种系统的有效性和可信度。
技术实现思路
在本专利技术的一个实施例中，一种方法对来自第二通路与第一通路的平坡度交叉口的场景的输入视频图像数据应用计算机视觉技术以自动检测第二通路的第一通路交叉口内的静态对象的存在。更具体地，处理单元通过应用背景减除遮罩提取前景对象图像特征和提取由所提取的前景对象图像特征定义的来自所述输入视频图像数据的区域的光流图像特征并且将所述前景对象图像特征和光流图像特征记录到有形数据存储介质中。所述处理单元通过评估所述前景对象图像特征的移动特征来确定所提取的前景对象图像特征的基础对象是在运动中还是静态的。如果评估的移动特征表明基础对象是在运动中，那么处理单元根据提取的光流图像特征确定基础对象的主导移动方向。如果基础对象的确定的主导移动方向平行于被第一通路穿过的第二通路的取向，那么重置方法并且不生成表明静态对象阻挡交叉口第二通路上的行进的事件警报。如果评估的移动特征表明基础对象是静态的，或者对象在运动中并且具有不平行于第二通路的取向的基础对象的确定的主导移动方向，那么确定前景对象区域的初始外观并且启动和运行静态计时器，其中当前景对象区域包括提取的前景对象图像特征时，计时器运行。相应地，当前景对象区域的确定外观包括提取的前景对象图像特征时，如果启动的静态计时器达到阈值，那么生成事件警报。在另一个实施例中，系统具有具有程序指令的处理单元、计算机可读存储器和有形计算机可读存储介质，其中当执行存储的程序指令时，处理单元对来自第二通路与第一通路的平坡度交叉口的场景的输入视频图像数据应用计算机视觉技术以自动检测第二通路的第一通路交叉口内的静态对象的存在。更具体地，处理单元通过应用背景减除遮罩提取前景对象图像特征和提取由所提取的前景对象图像特征定义的来自所述输入视频图像数据的区域的光流图像特征并且将所述前景对象图像特征和光流图像特征记录到有形数据存储介质中。所述处理单元通过评估所述前景对象图像特征的移动特征来确定所提取的前景对象图像特征的基础对象是在运动中还是静态的。如果评估的移动特征表明基础对象是在运动中，那么处理单元根据提取的光流图像特征确定基础对象的主导移动方向。如果基础对象的确定的主导移动方向平行于被第一通路穿过的第二通路的取向，那么重置方法并且不生成表明静态对象阻挡交叉口第二通路上的行进的事件警报。如果评估的移动特征表明基础对象是静态的，或者对象在运动中并且具有不平行于第二通路的取向的基础对象的确定的主导移动方向，那么确定前景对象区域的初始外观并且启动和运行静态计时器，其中当前景对象区域包括提取的前景对象图像特征时，计时器运行。相应地，当前景对象区域的确定外观包括提取的前景对象图像特征时，如果启动的静态计时器达到阈值，那么生成事件警报。在另一个实施例中，一种制品具有其中带有计算机可读程序代码的有形计算机可读存储介质，计算机可读程序代码包括指令，当所述指令由计算机处理单元执行时使得计算机处理单元对来自第二通路与第一通路的平坡度交叉口的场景的输入视频图像数据应用计算机视觉技术以自动检测第二通路的第一通路交叉口内的静态对象的存在。更具体地，处理单元通过应用背景减除遮罩提取前景对象图像特征和提取由所提取的前景对象图像特征定义的来自所述输入视频图像数据的区域的光流图像特征并且将所述前景对象图像特征和光流图像特征记录到有形数据存储介质中。所述处理单元通过评估所述前景对象图像特征的移动特征来确定所提取的前景对象图像特征的基础对象是在运动中还是静态的。如果评估的移动特征表明基础对象是在运动中，那么处理单元根据提取的光流图像特征确定基础对象的主导移动方向。如果基础对象的确定的主导移动方向平行于被第一通路穿过的第二通路的取向，那么重置方法并且不生成表明静态对象阻挡交叉口第二通路上的行进的事件警报。如果评估的移动特征表明基础对象是静态的，或者对象在运动中并且具有不平行于第二通路的取向的基础对象的确定的主导移动方向，那么确定前景对象区域的初始外观并且启动和运行静态计时器，其中当前景对象区域包括提取的前景对象图像特征时，计时器运行。相应地，当前景对象区域的确定外观包括提取的前景对象图像特征时，如果启动的静态计时器达到阈值，那么生成事件警报。附图说明通过以下对本专利技术的各个方面结合附图进行的详细说明，本专利技术的这些和其他特征将更容易理解，其中：图1示出了本专利技术的实施例的框图说明，所述实施例应用计算机视觉技术以自动检测通路交叉口内静态对象的存在。图2示出了根据本专利技术的实施例描述来自通路交叉口场景的图像数据的计算机视觉技术分析的摄影和图解说明。图3示出了根据本专利技术为在检测的对象范围的可能行程的2D旋转取向周围分布的对应的、编号的方向箭头提供的方向直方图的图解说明。图4示出了根据本专利技术的实施例描述来自通路交叉口场景的图像数据的计算机视觉技术分析的摄影和图解说明。图5示出了根据本专利技术对象状态与提取的数据值的关系的图解说明。图6示出了根据本专利技术的实施例的计算机系统实现的框图说明。附图不一定是按比例描绘的。所述附图只是示意性的表示，并非旨在描述本专利技术的详细参数。附图将只是表示本专利技术的典型实施例，因此并不用于限制本专利技术的范围。在附图中，相同的标号表示相同的单元。具体实施方式所属
的技术人员知道，本专利技术的各个方面可以实现为系统、方法或计算机程序产品。因此，本专利技术的各个方面可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件实施方式、完全的软件实施方式(包括固件、驻留软件、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于应用计算机视觉技术以自动检测第二通路的第一通路交叉口内静态对象的存在的方法，所述方法包括：响应于来自第二通路与第一通路的平坡度交叉口的场景的输入视频图像数据，处理单元通过应用背景减除遮罩提取前景对象图像特征和提取由所提取的前景对象图像特征定义的来自所述输入视频图像数据的区域的光流图像特征，并且将所述前景对象图像特征和光流图像特征记录到有形数据存储介质中；所述处理单元通过评估所述前景对象图像特征的移动特征来确定所提取的前景对象图像特征的基础对象是在运动中还是静态的；如果所评估的移动特征表明所述基础对象是在运动中，那么所述处理单元根据所提取的光流图像特征确定所述基础对象的主导移动方向；如果所述基础对象的所确定的主导移动方向平行于与所述第一通路交叉的所述第二通路的取向，那么所述处理单元重置所述方法并且不生成事件警报；以及如果所评估的移动特征表明所述基础对象是静态的，或者所述对象在运动中并且所述基础对象的所确定的主导移动方向不平行于与所述第一通路交叉的所述第二通路的取向，那么所述处理单元：确定所述前景对象区域的初始外观；启动并且运行静态计时器，所述静态计时器在所述前景对象区域包括所提取的前景对象图像特征时运行；当所述前景对象区域的所确定的外观包括所提取的前景对象图像特征时，如果所启动的静态计时器达到阈值，那么生成事件报警；以及其中所述事件报警表明静态对象正在阻挡所述交叉口第二通路上的行进。...

【技术特征摘要】
2012.06.28 US 13/535,4611.一种用于应用计算机视觉技术以自动检测第二通路的第一通路交叉口内静态对象的存在的方法，所述方法包括：响应于来自第二通路与第一通路的平坡度交叉口的场景的输入视频图像数据，处理单元通过应用背景减除遮罩提取前景对象图像特征和提取由所提取的前景对象图像特征定义的来自所述输入视频图像数据的区域的光流图像特征，并且将所述前景对象图像特征和光流图像特征记录到有形数据存储介质中；所述处理单元通过评估所述前景对象图像特征的移动特征来确定所提取的前景对象图像特征的基础对象是在运动中还是静态的；如果所评估的移动特征表明所述基础对象是在运动中，那么所述处理单元根据所提取的光流图像特征确定所述基础对象的主导移动方向；如果所述基础对象的所确定的主导移动方向平行于与所述第一通路交叉的所述第二通路的取向，那么所述处理单元重置所述方法并且不生成事件警报；以及如果所评估的移动特征表明所述基础对象是静态的，或者所述基础对象在运动中并且所述基础对象的所确定的主导移动方向不平行于与所述第一通路交叉的所述第二通路的取向，那么所述处理单元：确定前景对象的区域的初始外观；启动并且运行静态计时器，所述静态计时器在所述前景对象的区域包括所提取的前景对象图像特征时运行；当所述前景对象的区域的所确定的外观包括所提取的前景对象图像特征时，如果所启动的静态计时器达到阈值，那么生成事件报警；以及其中所述事件报警表明静态对象正在阻挡所述交叉口第二通路上的行进。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述处理单元确定所述前景对象的区域的所述外观并且启动和运行所述静态计时器的步骤进一步包括：从记录到所述有形数据存储介质中的所述前景对象图像特征和光流图像特征，为由所提取的前景对象图像特征定义的输入视频图像数据的区域提取预先记录的静态区域外观数据；使用所提取的预先记录的静态区域外观数据来确定由所提取的前景对象图像特征定义的所述输入视频图像数据的区域的当前外观；以及当所述计时器正在运行并且所述当前外观在距离测量阈值内与所述初始外观匹配时，如果所提取的前景对象图像特征被获知到背景中，那么使所启动的计时器保持运行。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述处理单元评估所述前景对象图像特征的移动特征的步骤包括：从直方图中所述前景对象图像特征的帧数据收集光流统计，所述直方图包括累积具有零光流幅值的像素的频率的第一柱，所述第一柱表示所述基础对象的静态面积，以及多个其它柱，所述多个其它柱各自累积在多个不同的、相应方向中的每一个中具有光流指向的像素的频率；如果由所述第一柱累积频率表示的包括所述基础对象的所述前景对象的区域的面积至少与由多个其它不同的、相应方向的柱的累积频率表示的面积的总数相同，那么确定所提取的前景对象图像特征的所述基础对象是静态的；以及如果由第一柱累积频率表示的前景对象的区域的面积小于由多个其它不同的、相应方向的柱的累积频率表示的面积的总数，那么确定所提取的前景对象图像特征的所述基础对象在运动中。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述基础对象的主导移动方向被确定为所述多个其它不同的、相应方向的柱的累积频率的算术平均数。5.根据权利要求4所述的方法，其中确定由所提取的前景对象图像特征定义的所述输入视频图像数据的区域的外观包括在由所述第一柱的累积静态频率表示的所述前景对象的区域的所述面积上实现和应用彩色直方图。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述处理单元通过应用背景减除遮罩提取所述前景对象图像特征的步骤包括基于高斯混合模型方法确定背景减除遮罩特征。7.根据权利要求5所述的方法，其中所述处理单元提取所述光流图像特征包括针对由所提取的前景对象图像特征定义的所述输入视频图像数据的区域内的像素确定变流光流特征。8.根据权利要求5所述的方法，进一步包括，在所述处理单元通过评估所述前景对象图像特征的移动特征来确定所提取的前景对象图像特征的基础对象是在运动中还是静态的步骤之前，如果从通过所述背景减除遮罩提取的所述前景对象图像特征定义的前景范围具有与预定大小或者长宽比的值不匹配的大小或者长宽比，那么：滤出所述前景对象图像特征；重置所述方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·S·弗里斯，翟昀，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：