基于多信息融合的施工升降機轎廂人數統計方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于計算機視覺技術領域，涉及一種基于多信息融合的施工升降機轎廂人 數統計方法。
【背景技術】
[0002] 隨著城鎮化建設的推進，高樓大廈越來越多，施工升降機的使用日益頻繁，為了避 免群死、群傷事故，國內對施工升降機的載運人數進行了限制，要求安全監控系統實現升降 機吊籠內人數的統計。根據施工升降機工作特點，因為轎廂需要在建筑物不同層樓運輸物 品或工作人員，不能簡單在門外安全計算裝置，因此，最簡單可行的方法是利用圖像識別的 方法。利用圖像在區域環境下進行人數統計主要有兩種算法，一是基于視頻圖像的跟蹤，通 過對圖像序列分析，實現對運動目標檢測與跟蹤；二是利用靜態圖像的目標特征，基于先驗 知識與規則進行人數識別。施工升降機吊籠尺寸一般為3. lm*l. 5m*2. 4m，空間狹小，在該區 域內，人的運動行程短，人與人容易彼此遮擋，圖像跟蹤的方法容易丟失目標。根據施工升 降機工作特點，人數統計只需在每次門關閉的時刻進行，本發明采用了靜態圖像識別。本算 法采用頭部特征和輪廓面積特征。Haritaoglu利用頭部與人體的高度之比的幾何特征方 法提取人頭；于海濱提出了在基于人體頭部梯度信息Hough變換的基礎上，用形狀信息提 取人頭，然而，現有的頭部特征提取都要求圖像中每個人的頭部成像是獨立的，不能相互遮 擋，所以對于施工升降機內人員粘連圖像問題不能解決。針對施工升降機吊籠空間小，人體 圖像出現重疊、粘連，人員位置對圖像面積影響較大的問題，目前沒有相關方法報道。本發 明方法利用施工現場，工作人員都必須佩戴安全帽這一特點，基于靜態圖像，采用目標顏色 以及最小外接矩形的面積、占空比、質心距離、寬徑比等多種幾何特征的融合，可以有效解 決因位置不同的面積差異以及粘連問題，實現施工升降機吊籠內人數統計。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的是提供一種基于多信息融合的施工升降機轎廂人數統計方法，解決 了現有技術存在的施工升降機轎廂背景復雜、圖像粘連，分辨率低，導致施工升降機吊籠內 人數統計不準確的問題。
[0004] 本發明所采用的技術方案是，一種基于多信息融合的施工升降機轎廂人數統計方 法，按照以下步驟實施；
[0005] 步驟1、獲取安全帽RGB顏色特征閾值；
[0006] 步驟2、圖像分割及二值化處理；
[0007] 步驟3、去除背景干擾；
[0008] 步驟4、對圖像進行數學形態學處理；
[0009] 步驟5、提取圖像中的多幾何特征；
[0010] 步驟6、通過多信息融合方式識別出人數。
[0011] 本發明的有益效果是，有效解決了用圖像處理方法統計施工升降機內人數的問 題，算法識別準確率高，實時性好，能夠滿足工程應用的需要。
【附圖說明】
[0012] 圖1是本發明方法的實施例轎廂內視頻圖像；
[0013] 圖2是本發明方法中的安全帽面積與距離的線性關系圖；
[0014] 圖3是本發明方法中的不同特征的連通域圖；
[0015] 圖4是本發明方法實施例的統計原始圖像；
[0016] 圖5是本發明方法對圖4進行圖像分割二值化后的圖像；
[0017] 圖6是本發明方法對圖4最終得到的處理結果圖像。
【具體實施方式】
[0018] 下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明進行詳細說明。
[0019] 以下假設施工現場的工人僅戴紅色安全帽或黃色安全帽，
[0020] 本發明基于多信息融合的施工升降機轎廂人數統計方法，通過采用圖像處理的方 法，對施工升降機轎廂內的人數進行統計，具體按照以下步驟實施：
[0021] 步驟1、獲取安全帽RGB顏色特征閾值
[0022] 在施工現場獲取大量的轎廂內工作圖像，從中截取安全帽樣本，利用安全帽樣本 圖像分別得到紅色安全帽的r-g和r-b直方圖，以及黃色安全帽g-b和r-b直方圖，由此得 到紅、黃色的色差閾值為：r-g > 40&&r-b > 40和g-b > 40&&r-b > 60,其中，r、g、b分別 表示RGB顏色空間的紅、綠和藍三個分量；
[0023] 步驟2、圖像分割及二值化處理
[0024] 讀入待檢測圖像，獲取圖像的紅、綠和藍三個分量；
[0025] 根據公式（1)計算F值，
[0026]
【主權項】
1. 一種基于多信息融合的施工升降機轎廂人數統計方法，其特點在于，按照以下步驟 實施； 步驟1、獲取安全帽RGB顏色特征閾值； 步驟2、對圖像分割及二值化處理； 步驟3、去除背景干擾； 步驟4、對圖像進行數學形態學處理； 步驟5、提取圖像中的多幾何特征； 步驟6、通過多信息融合方式識別出人數。
2. 根據權利要求1所述的基于多信息融合的施工升降機轎廂人數統計方法，其特點在 于：所述的步驟2中，具體步驟如下： 讀入待檢測圖像，獲取圖像的紅、綠和藍三個分量； 根據公式（1)計算F值，
其中，該F值用于判斷圖像像素是否為彩色，單色提取因子D= 20,當F> = 1為彩色， 當F〈1為單色，為了對標志顏色進行分類提取，在提取彩色信息基礎上，即F> = 1時，利用 RGB空間紅色和黃色的色差閾值進行二值化，從而實現不同標志顏色的分類分割提取結果。
3. 根據權利要求1所述的基于多信息融合的施工升降機轎廂人數統計方法，其特點 在于：所述的步驟3中，具體步驟如下：采用位置背景濾除的方式去除非人員位置的顏色背 景。
4. 根據權利要求1所述的基于多信息融合的施工升降機轎廂人數統計方法，其特點在 于：所述的步驟4中，具體步驟如下： 首先要對二值圖像使用膨脹、腐蝕算子進行形態學開運算操作，結構元素選擇半徑為 4的圓盤模板，對閉運算的結果圖像進行空洞填充；然后，對圖像再進行兩次形態學的開運 算，使得圖像有微粘連的部分得到比較清楚的分割。
5. 根據權利要求1所述的基于多信息融合的施工升降機轎廂人數統計方法，其特點在 于：所述的步驟5中，具體步驟如下： 5. 1)提取面積特征 利用連通域的面積特征可以去除圖像中面積比較小，不合理的連通域，連通域的面 積是靠貼標簽再計算的方法，本步驟采用4連接的貼標簽方法，設二值圖像的標簽矩陣為 L(i，j)，i、j分別為原圖像矩陣的像素行號與列號，圖像貼標具體步驟如下： 5. 11)設標簽值A=〇,已貼標簽數N= 0,按照從左到右、從上到下的順序對二值化的 圖像進行掃描，尋找像素值為1的目標像素點； 5. 12)對于尚未貼標簽的目標像素點，搜索其鄰域已掃描過的點， 如果這些點的標簽值為0,則標簽值A=A+1，該點的標簽矩陣值為L(i，j) =A，貝占 標簽數N=N+1 ; 如果這些點的標簽值相同且不為0,則L(i，j)=入； 如果標簽值不同，設標簽值分別為A、A'，且〇<A<A'，則當前目標像素點的 標簽值L(i，j) =A，并將標簽值為A'的所有像素點的標簽值改為A，并令標簽數N=N-1 ； 5. 13)將圖像中所有像素按步驟5. 12)的方式進行處理； 5. 14)判斷是否A=N，若是則處理結束； 否則，說明已貼標簽為不連續編號，則進行編號調整，使其標簽號連續排列， 經過貼標簽之后再針對各個連通域計算面積，即計算每個不同標簽值下聯通域的像素 點的總個數，并將其記錄在各自的標簽值下，即為連通域的面積As; 5. 2)提取形狀特征 利用了目標圖像連通域的最小外接矩形的長寬比C以及占空比Z兩個特征，長寬比C以及占空比Z分別定義為：
其中，a為外接矩形的長，b為外接矩形的寬，As是連通區域面積，A^是連通區域外接矩 形的面積，具體步驟如下： 5. 21)對每個做標記的連通域邊界以每次3度的增量在90度范圍內旋轉，每旋轉一次 記錄其坐標系方向上的外接矩形邊界點的最大和最小的x值和y值，x值和y值分別代表 圖像中像素點的橫坐標與縱坐標，旋轉到某一角度后，外接矩形的面積達到最小，即為該連 通域的最小外接矩形； 5.22) 得到最小外接矩形后即可得到連通域四個拐角點圖像坐標分別是（Xl，yi)、 (x2,y2)、（x3,y3)及（x4,y4)，再根據兩點坐標求距離得到外接矩形的長a、外接矩形的寬b以 及外接矩形的面積Ay 5.23) 利用公式（2)分別得到連通域的長寬比C和占空比Z。
6. 根據權利要求1所述的基于多信息融合的施工升降機轎廂人數統計方法，其特點在 于：所述的步驟6中，具體步驟如下： 6. 1)面積濾除 結合連通域位置，利用距離與安全帽面積的線性函數關系計算不同位置處的安全帽最 小面積Amin，使用該最小面積對圖像中非安全帽進行面積濾除； 6. 2)識別目標連通域 標準圓圖像最小外接矩形的長寬比C= 1，占空比Z= 0. 79,當目標粘連時，最小外接 矩形長寬比C能夠確定目標個數，占空比Z則能夠判定該連通域是否為檢測目標區域， 根據施工升降機的工況，確定安全帽連通域的占空比Z>0. 7 ; 6. 3)識別人數 當連通域的面積大于該位置處最小面積，且占空比滿足條件，即Amin<AS&&Z> 0. 7,確 定該連通域為目標區域，在此基礎上，根據連通域的長寬比C，以及連通域面積^與該位置 處最小面積Amin，的比值識別該連通域人數；考慮施工升降機吊籠的尺寸，一般情況最多三 人粘連，則人數識別的判斷邏輯如下： 如果1彡C彡2,且0? 8*Amin彡A1. 1*Amin，則該連通域目標個數1 ; 如果1. 8彡C彡2,且1. 6*Amin彡A 2*Amin，則該連通域目標個數2 ; 如果2. 5彡C彡3,且2. 5*Amin彡A 3*Amin，則該連通域目標個數3 ; 最后，累加各個連通域目標個數即為轎廂內總人數。
【專利摘要】本發明公開了一種基于多信息融合的施工升降機轎廂人數統計方法，步驟包括；步驟1、獲取安全帽RGB顏色特征閾值；步驟2、對圖像分割及二值化處理；步驟3、去除背景干擾；步驟4、對圖像進行數學形態學處理；步驟5、提取圖像中的多幾何特征；步驟6、通過多信息融合方式識別出人數。本發明的方法，有效解決了用圖像處理方法統計施工升降機內人數的問題，算法識別準確率高，實時性好，能夠滿足工程應用的需要。
【IPC分類】G06K9-54, G06K9-46
【公開號】CN104573697
【申請號】CN201410850070
【發明人】楊靜, 李偉
【申請人】西安豐樹電子科技發展有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月31日