基于监控图像的安全带检测方法与流程

本发明涉及图像识别与模式识别技术领域，尤其涉及一种基于监控图像的安全带检测方法。

背景技术：

随着社会经济快速增长，人们的物质生活水平得到不断提高，同时汽车工业高速发展，越来越多的家庭选择汽车作为代步和出行的交通工具，现代化的出行方式在为人们提供舒适便捷的出行选择的同时，也存在由于驾驶者或乘车人违反道路交通法规所带来的事故与安全隐患。

车辆行驶过程中是否佩带安全带直接关系到驾乘人员的生命安全，在碰撞发生时，安全带能够将驾乘人员固定在车辆座椅周围一定的空间范围内，从而避免因身体失控与车内物体发生撞击或者被抛出车外所导致的严重伤害。我国现行的道路交通安全法规明确规定，机动车行驶时，驾驶人和乘坐人员应当按规定使用安全带。

目前，道路交通监控系统已经日益普及和完善，能够准确地对道路上行驶的车辆进行拍摄，得到清晰的视频图像，为通过道路交通监控系统对车辆行驶中驾乘人员未按规定佩带安全带的违法行为进行确认提供了必要的基础条件。目前主要采用的是通过对拍摄的视频图像进行人工检测的方式对道路交通违法行为进行判断，由于视频监控图像数据量庞大，人工操作的工作效率低，准确性不高。因此，如何对视频监控图像进行自动、高效、智能地识别处理，快速准确地检测未佩带安全带的违规行为，成为亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题至少之一，本发明的目的在于提供一种基于监控图像的安全带检测方法，通过对监控图像进行识别分析，能够准确对车辆驾驶人员是否佩带安全带进行检测判定。

有鉴于此，本发明提供一种基于监控图像的安全带检测方法，包括：获取待检测的监控图像；识别所述图像中的车牌，根据所述车牌位置确定车辆驾驶人位置区域；截取所述驾驶人位置区域的图像；检测所述截取的图像中是否包含安全带图像。

优选地，所述识别所述图像中的车牌，根据所述车牌位置确定车辆驾驶人位置区域的步骤，具体为，识别所述图像中的车牌，以车牌图像区域的右上角位置为端点，选取预设宽度和预设高度的区域为车辆驾驶人位置区域。

优选地，所述检测所述截取的图像中是否包含安全带图像的步骤之前，还包括，对所述截取的驾驶人位置区域图像进行人脸检测，根据检测到的人脸位置，截取驾驶人上身躯干区域的图像。

优选地，所述检测所述截取的图像中是否包含安全带图像的步骤，具体为，对所述截取的图像进行图像增强与边缘提取，获取所述图像中符合预设条件的直线集合；对所述直线集合中的直线进行检测，确定是否存在与所述安全带图像边缘对应的直线。

优选地，所述对所述截取的图像进行图像增强和边缘提取，获取所述图像中符合预设条件的直线集合的步骤，具体为，对所述截取的图像进行灰度处理、图像滤波、边缘检测和/或噪声过滤处理，检测并获取所述截取的图像中符合预设斜率的直线集合。

优选地，所述直线集合中的直线包含至少10个像素，所述直线的斜率大于0.5且小于3.7。

优选地，所述对集合中的直线进行检测，确定是否存在与所述安全带图像边缘对应的直线的步骤，具体为，分别计算所述直线集合中直线上的每一像素沿水平方向或垂直方向在所述直线左右两侧各选取m个像素所形成的四边形区域的方差值t；计算所述直线上的每一像素沿水平方向或垂直方向在所述直线左侧选取n个像素所形成的四边形区域的方差值l，以及计算所述直线上的每一像素沿水平方向或垂直方向在所述直线右侧选取n个像素所形成的四边形区域的方差值r，其中n大于m；分别判断l是否小于t及r是否小于t，若l小于t和/或r小于t，则计算所述直线上的每一像素沿水平方向或垂直方向分别在所述直线左右两侧各选取n个像素所形成的四边形区域的方差值v；判断v是否大于t，若是，则确定所述直线为与所述安全带图像边缘对应的直线。

优选地，所述分别计算所述直线集合中直线上的每一像素沿水平方向或垂直方向在所述直线左右两侧各选取m个像素所形成的四边形区域的方差值t的步骤之前，还包括，选取所述直线集合中所有的平行直线，将所述直线集合中两两距离小于预设阈值的直线分为一簇，通过距离加权将每一簇中的直线拟合为一条直线。

优选地，所述分别计算所述直线集合中直线上的每一像素沿水平方向或垂直方向在所述直线左右两侧各选取m个像素所形成的四边形区域的方差值t的步骤之前，还包括，对所述直线集合中的直线进行漂移矫正。

优选地，所述判断v是否大于t，若是，则确定所述直线为与所述安全带图像边缘对应的直线的步骤具体为：判断v是否大于t，若是，则将所述直线沿水平方向或垂直方向平移n个像素，计算平移后所述直线上的每一像素沿水平方向或垂直方向在所述直线左右两侧各选取n个像素所形成的四边形区域的方差值w；判断w是否大于t，若是，则确定所述直线为所述安全带图像边缘对应的直线。

本发明提供了一种基于监控图像的安全带检测方法，根据道路交通监控视频图像中的车牌位置确定车辆驾驶人的图像区域，对该区域图像进行处理后得到图像中符合预设条件的直线集合，通过遍历该直线集合，确定是否存在与安全带边缘图像对应的直线，若存在，则确定所述图像中车辆驾驶人佩带了安全带。本发明通过对监控视频图像中车辆驾驶人区域进行图像识别分析，缩小了图像识别分析的范围，能够有效提高安全带佩带状态的检测效率，同时，采用对视频监控图像进行处理灰度处理后检测与安全带边缘图像对应的直线，降低了对监控视频图像的图像质量要求，能够对多种不同像素尺寸与清晰度的监控图像进行准确检测，提升了方案的普遍适用性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图：

图1示出了本发明实施例基于监控图像的安全带检测方法的流程图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互结合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，这仅仅是本发明的一些实施例，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

图1示出了本发明实施例基于监控图像的安全带检测方法的流程图。

本发明实施例基于监控图像的安全带检测方法，包括：步骤101，获取待检测的监控图像；步骤102，识别图像中的车牌，根据车牌位置确定车辆驾驶人位置区域；步骤103，截取驾驶人位置区域的图像；步骤104，对截取的图像进行图像增强与边缘处理，获取图像中符合预设条件的直线集合；步骤105，对直线集合中的直线进行检测，确定是否存在与安全带图像边缘对应的直线。

在该技术方案中，获取待检测的监控视频图像，其中包含车辆的前部正面图像，通过识别图像中的车牌确定车牌位置，根据车牌位置及尺寸比例，确定车辆驾驶人位置区域，具体地，可以以车牌图像右上角位置为端点，选取长度为5个车牌宽度，高度为15个车牌宽度的区域作为车辆驾驶人位置区域，截取驾驶人位置区域的图像。

在上述技术方案中，优选地，步骤104中，对截取的驾驶人位置区域图像进行人脸检测，根据检测到的人脸位置，分析并定位安全带检测区域，进一步截取安全带检测区域图像，对截取的图像进行图像增强与边缘处理，获取图像中符合预设条件的直线集合l1。

在该技术方案中，对截取的驾驶人位置区域图像进行人脸检测，根据检测到的人脸位置区域，分析确定车辆驾驶人上身躯干的图像区域，截取该区域图像，对截取的图像进行图像增强与边缘处理，获取图像中符合预设条件的直线集合，从而进一步缩小图像处理的范围，提高图像处理效率。

在上述技术方案中，优选地，步骤104中，对截取的图像进行灰度处理、图像滤波、边缘检测和/或噪声过滤处理，获取图像中符合预设条件的直线集合。具体地：采用canny算子对截取的图像进行图像边缘检测，通过lsd(linesegmentdetector)直线检测算法检测并提取该截取的图像中符合预设斜率的直线集合l1，该直线集合中的直线包含至少10个像素，所述直线的斜率大于0.5且小于3.7。

在该技术方案中，根据视频监控图像的复杂度不同，通过步骤104获得的直线集合中会存在长度不等以及彼此相距很近的多条直线，所述步骤104还包括对直线集合的进一步筛选和优化。具体地：将直线集合l1中相互平行且彼此间距离小于5个像素的直线分为一个簇，根据簇中包含的所有直线与簇中心距离通过均值法或最小二乘法加权后拟合得到一条新的直线，将该直线替换该簇中原有的所有直线，由此得到优化后的直线集合l2。

在上述技术方案中，通过lsd直线检测算法检测并提取到的图像中符合预设斜率的直线，会存在一定程度的像素偏移，即直线的起点与终点并不是完全处于边界区域，而是在边界区域的一定范围内偏移若干个像素。所述步骤104还包括对集合中的直线进行漂移矫正。具体地：分别在直线起点与终点之间沿垂直于直线方向选取直线左右各k个像素，设定所述k个像素的排列符合高斯分布，计算局部最大值作为新的直线起点与局部点，使l2集合中的所有直线都准确分布于局部边界区域，从而得到矫正后的直线集合l3。

在上述技术方案中，所述步骤105，首先分别计算直线集合l3中直线a1的起点与终点之间每一像素沿水平方向或垂直方向在所述直线左右两侧分别选取m个像素所形成的四边形区域的方差值t，其中m取值为3。然后计算直线a1上的每一像素沿水平方向或垂直方向在直线a1左侧选取n个像素所形成的四边形区域的方差值l，以及计算直线a1上的每一像素沿水平方向或垂直方向在直线a1右侧选取n个像素所形成的四边形区域的方差值r，若l小于t，则确定直线a1的左侧区域为安全带图像可能区域，并对直线a1设置一标识mark_1；若r小于t，则确定直线a1的右侧区域为安全带图像可能区域，并对直线a1设置一标识mark_2；若l小于t，且r小于t，则确定直线a1的左右两侧区域为安全带图像可能区域，并对直线a1设置一标识mark_3；若l和r均大于t，则确定直线a1左右两侧均不为安全带图像可能区域，并对该直线设置一标识mark_0。

在该技术方案中，遍历直线集合l3中所有的直线后，选取直线集合l3中标识不为mark_0的所有直线，计算以所述直线为中心所述直线上每一像素沿水平方向或垂直方向分别在所述直线的左右两侧各选取n个像素所形成的四边形区域的方差值v，如果v大于t，则确定该直线为安全带图像边缘对应的直线，即所述截取的视频图像中存在安全带图像。

在上述技术方案中，为了进一步确保安全带图像检测的准确性，当判断v大于t时，则将所述直线沿水平方向或垂直方向平移n个像素，具体地，若所述直线的标识为mark_1，则将所述直线沿水平或垂直方向向所述直线左侧平移n个像素；若所述直线的标识为mark_1，则将所述直线沿水平或垂直方向向所述直线右侧平移n个像素；若所述直线的标识为mark_3，则将所述直线沿水平或垂直方向分别向所述直线左侧和右侧平移n个像素。计算平移后所述直线上的每一像素沿水平方向或垂直方向分别在所述直线左右两侧各选取n个像素所形成的四边形区域的方差值w，判断判断w是否大于t，若是，则确定所述直线为所述安全图像边缘对应的直线。

在该技术方案中，通过将计算得到的安全带图像边缘对应的直线，向安全带图像区域平移，并以平移后的直线为中心，计算直线两侧区域的方差值，通过比较判断，对安全带图像边缘所对应的直线进行进一步确定，从而保证检测结果的准确性及稳定性。

本发明基于监控图像的安全带检测方法，通过对道路监控视频图像中车辆驾驶人区域的图像进行截取后，通过图像灰度处理、噪声过滤等提取图像中符合预设长度及斜率条件的直线集合，对直线集合中的直线进行检测确定其中是否存在与安全带图像边缘对应的直线，若存在，则确定所述图像中车辆驾驶人佩带了安全带。本发明通过识别监控图像特征区域，截取车辆驾驶人图像区域进行检测，能够快速准确地检测出车辆驾驶人员安全带的佩带情况，有效地提升了对于城市道路交通安全监控图像检测的效率与稳定性。

再次声明，本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明可以扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。