基于多信息融合的施工升降机轿厢人数统计方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于计算机视觉技术领域，涉及一种基于多信息融合的施工升降机轿厢人 数统计方法。
【背景技术】
[0002] 随着城镇化建设的推进，高楼大厦越来越多，施工升降机的使用日益频繁，为了避 免群死、群伤事故，国内对施工升降机的载运人数进行了限制，要求安全监控系统实现升降 机吊笼内人数的统计。根据施工升降机工作特点，因为轿厢需要在建筑物不同层楼运输物 品或工作人员，不能简单在门外安全计算装置，因此，最简单可行的方法是利用图像识别的 方法。利用图像在区域环境下进行人数统计主要有两种算法，一是基于视频图像的跟踪，通 过对图像序列分析，实现对运动目标检测与跟踪；二是利用静态图像的目标特征，基于先验 知识与规则进行人数识别。施工升降机吊笼尺寸一般为3. lm*l. 5m*2. 4m，空间狭小，在该区 域内，人的运动行程短，人与人容易彼此遮挡，图像跟踪的方法容易丢失目标。根据施工升 降机工作特点，人数统计只需在每次门关闭的时刻进行，本发明采用了静态图像识别。本算 法采用头部特征和轮廓面积特征。Haritaoglu利用头部与人体的高度之比的几何特征方 法提取人头；于海滨提出了在基于人体头部梯度信息Hough变换的基础上，用形状信息提 取人头，然而，现有的头部特征提取都要求图像中每个人的头部成像是独立的，不能相互遮 挡，所以对于施工升降机内人员粘连图像问题不能解决。针对施工升降机吊笼空间小，人体 图像出现重叠、粘连，人员位置对图像面积影响较大的问题，目前没有相关方法报道。本发 明方法利用施工现场，工作人员都必须佩戴安全帽这一特点，基于静态图像，采用目标颜色 以及最小外接矩形的面积、占空比、质心距离、宽径比等多种几何特征的融合，可以有效解 决因位置不同的面积差异以及粘连问题，实现施工升降机吊笼内人数统计。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是提供一种基于多信息融合的施工升降机轿厢人数统计方法，解决 了现有技术存在的施工升降机轿厢背景复杂、图像粘连，分辨率低，导致施工升降机吊笼内 人数统计不准确的问题。
[0004] 本发明所采用的技术方案是，一种基于多信息融合的施工升降机轿厢人数统计方 法，按照以下步骤实施；
[0005] 步骤1、获取安全帽RGB颜色特征阈值；
[0006] 步骤2、图像分割及二值化处理；
[0007] 步骤3、去除背景干扰；
[0008] 步骤4、对图像进行数学形态学处理；
[0009] 步骤5、提取图像中的多几何特征；
[0010] 步骤6、通过多信息融合方式识别出人数。
[0011] 本发明的有益效果是，有效解决了用图像处理方法统计施工升降机内人数的问 题，算法识别准确率高，实时性好，能够满足工程应用的需要。
【附图说明】
[0012] 图1是本发明方法的实施例轿厢内视频图像；
[0013] 图2是本发明方法中的安全帽面积与距离的线性关系图；
[0014] 图3是本发明方法中的不同特征的连通域图；
[0015] 图4是本发明方法实施例的统计原始图像；
[0016] 图5是本发明方法对图4进行图像分割二值化后的图像；
[0017] 图6是本发明方法对图4最终得到的处理结果图像。
【具体实施方式】
[0018] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0019] 以下假设施工现场的工人仅戴红色安全帽或黄色安全帽，
[0020] 本发明基于多信息融合的施工升降机轿厢人数统计方法，通过采用图像处理的方 法，对施工升降机轿厢内的人数进行统计，具体按照以下步骤实施：
[0021] 步骤1、获取安全帽RGB颜色特征阈值
[0022] 在施工现场获取大量的轿厢内工作图像，从中截取安全帽样本，利用安全帽样本 图像分别得到红色安全帽的r-g和r-b直方图，以及黄色安全帽g-b和r-b直方图，由此得 到红、黄色的色差阈值为：r-g > 40&&r-b > 40和g-b > 40&&r-b > 60,其中，r、g、b分别 表示RGB颜色空间的红、绿和蓝三个分量；
[0023] 步骤2、图像分割及二值化处理
[0024] 读入待检测图像，获取图像的红、绿和蓝三个分量；
[0025] 根据公式（1)计算F值，
[0026]
【主权项】
1. 一种基于多信息融合的施工升降机轿厢人数统计方法，其特点在于，按照以下步骤 实施； 步骤1、获取安全帽RGB颜色特征阈值； 步骤2、对图像分割及二值化处理； 步骤3、去除背景干扰； 步骤4、对图像进行数学形态学处理； 步骤5、提取图像中的多几何特征； 步骤6、通过多信息融合方式识别出人数。
2. 根据权利要求1所述的基于多信息融合的施工升降机轿厢人数统计方法，其特点在 于：所述的步骤2中，具体步骤如下： 读入待检测图像，获取图像的红、绿和蓝三个分量； 根据公式（1)计算F值，
其中，该F值用于判断图像像素是否为彩色，单色提取因子D= 20,当F> = 1为彩色， 当F〈1为单色，为了对标志颜色进行分类提取，在提取彩色信息基础上，即F> = 1时，利用 RGB空间红色和黄色的色差阈值进行二值化，从而实现不同标志颜色的分类分割提取结果。
3. 根据权利要求1所述的基于多信息融合的施工升降机轿厢人数统计方法，其特点 在于：所述的步骤3中，具体步骤如下：采用位置背景滤除的方式去除非人员位置的颜色背 景。
4. 根据权利要求1所述的基于多信息融合的施工升降机轿厢人数统计方法，其特点在 于：所述的步骤4中，具体步骤如下： 首先要对二值图像使用膨胀、腐蚀算子进行形态学开运算操作，结构元素选择半径为 4的圆盘模板，对闭运算的结果图像进行空洞填充；然后，对图像再进行两次形态学的开运 算，使得图像有微粘连的部分得到比较清楚的分割。
5. 根据权利要求1所述的基于多信息融合的施工升降机轿厢人数统计方法，其特点在 于：所述的步骤5中，具体步骤如下： 5. 1)提取面积特征 利用连通域的面积特征可以去除图像中面积比较小，不合理的连通域，连通域的面 积是靠贴标签再计算的方法，本步骤采用4连接的贴标签方法，设二值图像的标签矩阵为 L(i，j)，i、j分别为原图像矩阵的像素行号与列号，图像贴标具体步骤如下： 5. 11)设标签值A=〇,已贴标签数N= 0,按照从左到右、从上到下的顺序对二值化的 图像进行扫描，寻找像素值为1的目标像素点； 5. 12)对于尚未贴标签的目标像素点，搜索其邻域已扫描过的点， 如果这些点的标签值为0,则标签值A=A+1，该点的标签矩阵值为L(i，j) =A，贝占 标签数N=N+1 ; 如果这些点的标签值相同且不为0,则L(i，j)=入； 如果标签值不同，设标签值分别为A、A'，且〇<A<A'，则当前目标像素点的 标签值L(i，j) =A，并将标签值为A'的所有像素点的标签值改为A，并令标签数N=N-1 ； 5. 13)将图像中所有像素按步骤5. 12)的方式进行处理； 5. 14)判断是否A=N，若是则处理结束； 否则，说明已贴标签为不连续编号，则进行编号调整，使其标签号连续排列， 经过贴标签之后再针对各个连通域计算面积，即计算每个不同标签值下联通域的像素 点的总个数，并将其记录在各自的标签值下，即为连通域的面积As; 5. 2)提取形状特征 利用了目标图像连通域的最小外接矩形的长宽比C以及占空比Z两个特征，长宽比C以及占空比Z分别定义为：
其中，a为外接矩形的长，b为外接矩形的宽，As是连通区域面积，A^是连通区域外接矩 形的面积，具体步骤如下： 5. 21)对每个做标记的连通域边界以每次3度的增量在90度范围内旋转，每旋转一次 记录其坐标系方向上的外接矩形边界点的最大和最小的x值和y值，x值和y值分别代表 图像中像素点的横坐标与纵坐标，旋转到某一角度后，外接矩形的面积达到最小，即为该连 通域的最小外接矩形； 5.22) 得到最小外接矩形后即可得到连通域四个拐角点图像坐标分别是（Xl，yi)、 (x2,y2)、（x3,y3)及（x4,y4)，再根据两点坐标求距离得到外接矩形的长a、外接矩形的宽b以 及外接矩形的面积Ay 5.23) 利用公式（2)分别得到连通域的长宽比C和占空比Z。
6. 根据权利要求1所述的基于多信息融合的施工升降机轿厢人数统计方法，其特点在 于：所述的步骤6中，具体步骤如下： 6. 1)面积滤除 结合连通域位置，利用距离与安全帽面积的线性函数关系计算不同位置处的安全帽最 小面积Amin，使用该最小面积对图像中非安全帽进行面积滤除； 6. 2)识别目标连通域 标准圆图像最小外接矩形的长宽比C= 1，占空比Z= 0. 79,当目标粘连时，最小外接 矩形长宽比C能够确定目标个数，占空比Z则能够判定该连通域是否为检测目标区域， 根据施工升降机的工况，确定安全帽连通域的占空比Z>0. 7 ; 6. 3)识别人数 当连通域的面积大于该位置处最小面积，且占空比满足条件，即Amin<AS&&Z> 0. 7,确 定该连通域为目标区域，在此基础上，根据连通域的长宽比C，以及连通域面积^与该位置 处最小面积Amin，的比值识别该连通域人数；考虑施工升降机吊笼的尺寸，一般情况最多三 人粘连，则人数识别的判断逻辑如下： 如果1彡C彡2,且0? 8*Amin彡A1. 1*Amin，则该连通域目标个数1 ; 如果1. 8彡C彡2,且1. 6*Amin彡A 2*Amin，则该连通域目标个数2 ; 如果2. 5彡C彡3,且2. 5*Amin彡A 3*Amin，则该连通域目标个数3 ; 最后，累加各个连通域目标个数即为轿厢内总人数。
【专利摘要】本发明公开了一种基于多信息融合的施工升降机轿厢人数统计方法，步骤包括；步骤1、获取安全帽RGB颜色特征阈值；步骤2、对图像分割及二值化处理；步骤3、去除背景干扰；步骤4、对图像进行数学形态学处理；步骤5、提取图像中的多几何特征；步骤6、通过多信息融合方式识别出人数。本发明的方法，有效解决了用图像处理方法统计施工升降机内人数的问题，算法识别准确率高，实时性好，能够满足工程应用的需要。
【IPC分类】G06K9-54, G06K9-46
【公开号】CN104573697
【申请号】CN201410850070
【发明人】杨静, 李伟
【申请人】西安丰树电子科技发展有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月31日