一种油田作业区域人员穿戴行为检测方法及系统与流程

本发明涉及图像检测技术领域，具体的说是一种油田作业区域人员穿戴行为检测方法及系统。

背景技术：

由于油田作业区的特殊性，出于安全考虑，通常对工作人员具有一定的穿戴要求，即进入到油田作业区域的人员需穿戴特定的工装。目前，对于进入油田作业区域人员的检测一般限于身份识别检测，对于穿戴行为则通常是通过人为识别进行检测，很难实现自动化的监控。进一步的，油田作业区通常是开放式的，即暴露在太阳光直射的环境下，由此，工作人员本身所产生的投射阴影将对现有的图像分析处理产生较大的影响，严重影响对人员穿戴检测的准确性，从而经常出现误检测以及误报警的情况。目前，缺乏一种能够实现高效、准确的自动检测油田作业区域人员穿戴行为的检测方法及系统

技术实现要素：

本发明的目的在于解决上述问题，提供一种能够对油田作业区域人员穿戴行为实施高效、准确和稳定检测的方法及系统。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种油田作业区域人员穿戴行为检测方法，包括以下步骤：

s1、获取监测图像；

s2、截取监测图像中的感兴趣区域；

s3、提取感兴趣区域中的前景图像；

s4、检测前景图像中是否存在特定连通区域；

s5、对所述特定连通区域进行分析处理，判断人员是否穿戴工装，如果是，则进行下一帧图像的检测，否则触发报警。

优选的，所述特定连通区域是指图像中包含人像的连通区域。

优选的，所述步骤s5中判断检测人员是否穿戴工装的方法包括：将所述特定连通区域进行区域划分，判断所划分区域内的特定像素占比是否超过设定值，超过设定值，则判定为人员已穿戴工装，否定判定为人员未穿戴工装。

优选的，依据普通人体比例将所述特定连通区域划分为头部、躯干部和下肢部。

优选的，所述特定像素是指人员所需穿戴的工装颜色的像素。

优选的，选取监测图像中的下半部分作为感兴趣区域，或者，以人员经常活动的区域作为所述感兴趣区域。

优选的，还包括对当前天气情况进行判定，确定当前天气为晴天或阴天，根据所确定的天气情况选择对应的特定连通区域分析处理策略。

优选的，当判定为晴天时，对所述特定连通区域的分析处理策略包括：建立所监测区域内的人员在自然光照条件下的阴影模型，并结合所述阴影模型从特定连通区域内去除被认定为是阴影的部分，将去除阴影部分后的特定连通区域作为判断人员是否穿戴工装的目标区域。

优选的，所述阴影模型包括所监测区域内的人员在自然光照条件下产生的阴影特征随时间的变化关系。

优选的，对当前的天气进行判定的方式包括：在所监测区域内选取一个固定参照物，检测判断其是否产生阴影，若产生阴影，则判定为晴天，没有阴影则判定为阴天。

优选的，所述步骤s3中，采用高斯混合背景建模的方式来提取前景图像。

本发明还提供一种油田作业区域人员穿戴行为检测系统，包括：

图像获取单元，用于获取监测图像；

图像处理单元，用于从监测图像的感兴趣区域中提取出前景图像，并检测判断所述前景图像中是否存在特定连通区域；

分析处理单元，用于对所述特定连通区域进行分析处理，判断人员是否穿戴工装。

相比现有技术，本发明至少具有以下优点及有益效果：

1、本发明的方案从监测图像中提取出感兴趣区域，从而将干扰区域予以忽略或去除处理，避免出现干扰或误报；以人员活动区域作为主要检测区域，提高检测效率。

2、本发明所采用的人员穿戴行为检测方法及系统检测较为简单、准确、高效，可有效对油田作业区的人员穿戴行为实现实时的自动监控，提高了安全监管效率。

3、本发明的检测方法及系统有效解决了自然光阴影对人员穿戴检测的准确性和稳定性带来的影响，提高了检测的准确性和稳定性。

附图说明

图1为本发明实施例的穿戴行为检测方法的流程示意图；

图2为本发明实施例的穿戴行为检测系统的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明，参阅附图1-2所示，本发明提供如下实施例。

一种油田作业区域人员穿戴行为检测方法，包括以下步骤：

s1、获取监测图像；

s2、截取监测图像中的感兴趣区域；

s3、提取感兴趣区域中的前景图像；

s4、检测前景图像中是否存在特定连通区域；

s5、对所述特定连通区域进行分析处理，判断人员是否穿戴工装，如果是，则进行下一帧图像的检测，否则触发报警。

作为一种具体的，所述步骤s1中，可通过监控摄像头获取所需监控区域内的监测图像，所述监控区域在本实施例中是指所需监测的油田作业区域。

作为优选的，所述步骤s3包括采用高斯混合背景建模的方式从感兴趣区域中分离出背景和前景图像。高斯混合背景建模适合于在摄像机固定的情况下从图像序列中分离出背景和前景。在摄像机固定的情况下，背景的变化是缓慢的，可通过对背景进行建模，对一幅给定图像分离前景和背景，一般来说，前景就是运动物体，从而达到运动物体检测的目的。

作为优选的，所述步骤s4中的特定连通区域是指图像中包含人像的连通区域。应该说明的是，从前景图像中检测特定连通区域属于现有技术，在此不作详细阐述。所述步骤s2中所述的感兴趣区域是指目标检测区域，作为一种具体的优选，所述感兴趣区域为人员经常活动的区域。对于油田作业区域的人员而言，其经常活动的区域是大致固定，因此，以该区域作为感兴趣区域有助于准确的从前景图像中检测判断出所述特定连通区域。同时，还可排除来自感兴趣区域之外的运动物体的干扰，即避免将其它运动物体误判断人员，从而提高了特定连通区域检测判断的准确性和稳定性。同时也有助于减小步骤s5中对特定连通区域的分析处理计算量，提高检测效率。作为另一种优选的方案，选取监测图像中的下半部分作为感兴趣区域。本方案是基于解决这样一个问题：在油田作业区域的监测图像中，图像中的上半部分区域监测到的通常是抽油机的画面，而抽油机在工作时，其驴头的上下运动及其阴影均会对前景图像中的特定连通区域的检测判断造成干扰，甚至出现误判断的情况。鉴于此，选取监测图像中的下半部分作为感兴趣区域，同时将监测图像中的上半部分排除在感兴趣区域之外，可以消除图像中上半部分区域的抽油机驴头的运动及其阴影带来的干扰，并且，在通常情况下，油田作业区的人员也基本上不会进入到监测图像上半部分的抽油机下方，也就是说人员的活动区域也通常是在监测图像的下半部分区域内，因此，也基本不会出现对人员的漏检测的情况。

作为优选的，所述步骤s5中判断人员是否穿戴工装的方法包括：将所述特定连通区域进行区域划分，判断所划分区域内的特定像素占比是否超过设定值，超过设定值，则判定为人员已穿戴工装，否定判定为人员未穿戴工装。具体的，可依据普通人体比例将所述特定连通区域划分为头部、躯干部和下肢部，所述特定像素可以为人员所需穿戴的工装颜色的像素。比如，头部所需穿戴的帽子的颜色为黄色，则以该黄色为参照设定阈值，对头部区域进行二值化处理，将与黄色相匹配的像素处理为白色，将不匹配的像素点处理为黑色，由此，计算白色区域占头部区域的比例，当该比例超过设定值时，则判定为人员的头部已穿戴帽子，否则判定为未穿戴帽子。同样的，比如将躯干部以及下肢部所需穿戴的颜色设定为红色，则以该红色为参照设定阈值，对头部区域进行二值化处理，进而判断二值化处理后的相应区域的占比，从而判断驱干部和/或下肢部是否穿戴制定颜色的工装。作为一种具体的，可将上述特定像素占比的设定值设为70％-100％之间的任一值。

作为优选的，还包括对当前天气情况进行判定，确定当前天气为晴天或阴天，根据所确定的天气情况选择对应的特定连通区域分析处理策略。一种具体的，可通过网络主动获取天气预报情况或者输入天气情况。

作为一种优选的，当判定为晴天时，对所述特定连通区域的分析处理策略包括：建立所监测区域内的人员在自然光照条件下的阴影模型，并结合所述阴影模型从特定连通区域内去除被认定为是阴影的部分，将去除阴影部分后的特定连通区域作为判断人员是否穿戴工装的目标区域。进一步优选的，所述阴影模型包括所监测区域内的人员在自然光照条件下产生的阴影特征随时间的变化关系。即以普通人体为参考模型，建立普通人体在监测区域内处于自然光照条件下所产生的阴影随时间的对应变化规律数据。该方案的实施基础在于，在地理位置信息(包括经纬度信息)一定的情况下，处于该地理位置的某一特定物体(即形态变化较小，比如，以本实施例中的普通人体为例，处于油田作业区域的人员通常为站立状态，其形体变化相对较小，因此可近似为固定形态)在自然光照条件，其所产生的阴影的形态(包括大致形状、面积以及与该特定物体之间的相对位置关系)与时间(包括季节信息以及具体的时间点)具有一定的对应关系。也就是说，具体到本实施例而言，油田作业区域的人员在某一具体时刻其在自然光照条件下所产生的阴影形态是可以预测的。本实施例方案所解决的一个技术问题是：在对油田作业区域的人员进行穿戴检测时，由于在晴天的太阳光照条件下，人体所产生的阴影(投射阴影)会随人体一起移动，进而在对前景图像进行特定连通区域的检测判断时，会将人体及其产生的阴影判定为一个特定连通区域或者将人体阴影误判定为特定连通区域，从而影响穿戴检测判断的准确性，甚至，会导致误报警。比如，以人体及其产生的阴影判定为一个特定连通区域为例，在人员已经穿戴工装的情况下，由于阴影的存在，特定像素(工装颜色对应的像素)的占比会明显减小，从而可能会误判定为人员未穿戴工装，从而产生误报警。由此，本方案通过在特定连通区域中去除阴影部分，从而保证了穿戴检测判断的准确性。

作为一种优选的，为提高检测的准确性，对当前的天气进行判定的方式包括：在所监测区域内选取一个固定参照物，检测判断其是否产生阴影，若产生阴影，则判定为晴天，没有阴影则判定为阴天或者非晴天。具体的，检测判断所述固定参照物是否产生阴影的方法可以为：建立所述固定参照物在监测区域内处于自然光照条件下所产生的阴影随时间的对应变化规律数据，也就是说固定参照物在确定的时间(包括了具体的日期以及具体时刻)下所产生的阴影是可预测的，并且阴影的形态以及其与固定参照物之间的位置关系也是可预测的，因此，只需通过对该参照物的阴影的检测就可判定是否为晴天。一种具体的，所述固定参照物可以为固定设置于油田作业区域的形态固定的物体，比如，竖立于地面的直杆。

本发明实施例还提供一种油田作业区域人员穿戴行为检测系统，包括：

图像获取单元，用于获取监测图像；

图像处理单元，用于从监测图像的感兴趣区域中提取出前景图像，并检测判断所述前景图像中是否存在特定连通区域；

分析处理单元，用于对所述特定连通区域进行分析处理，判断人员是否穿戴工装。

其中，所述感兴趣区域是作为目标检测区域，所述特定连通区域是指图像中包含人像的连通区域。作为一种具体的优选，所述感兴趣区域为人员经常活动的区域。进一步优选的，选取监测图像中的下半部分作为感兴趣区域，有助于准确的从前景图像中检测判断出所述特定连通区域。同时，还可排除来自感兴趣区域之外的运动物体的干扰，从而提高了特定连通区域检测判断的准确性和稳定性。

进一步的，所述分析处理单元判断人员是否穿戴工装的方法包括：将所述特定连通区域进行区域划分，判断所划分区域内的特定像素占比是否超过设定值，超过设定值，则判定为人员已穿戴工装，否定判定为人员未穿戴工装。具体的，可依据普通人体比例将所述特定连通区域划分为头部、躯干部和下肢部，所述特定像素可以为人员所需穿戴的工装颜色的像素。比如，将躯干部以及下肢部所需穿戴的颜色设定为红色，则以该红色为参照设定阈值，对头部区域进行二值化处理，进而判断二值化处理后的相应区域的占比，从而判断躯干部和/或下肢部是否穿戴制定颜色的工装。作为一种具体的，可将上述特定像素占比的设定值设为70％-100％之间的任一值。

作为优选的，所述油田作业区域人员穿戴行为检测系统还包括自然阴影模型数据库。所述自然阴影模型数据库中存储有所监测区域内的人员在自然光照条件下产生的阴影特征随时间的变化关系数据。即以普通人体为参考模型，建立普通人体在监测区域内处于自然光照条件下所产生的阴影随时间的对应变化规律数据。所述分析处理单元还对当前天气情况进行判定，确定当前天气为晴天或阴天，根据所确定的天气情况选择对应的特定连通区域分析处理策略。进一步的，当判定为晴天时，所述分析处理单元对特定连通区域的分析处理策略包括：根据获取监测图像对应的时间信息，从自然阴影模型数据库中调取出对应的阴影特征数据，结合所述阴影特征数据从所述特定连通区域中去除被认定为是阴影的部分，将去除阴影部分后的特定连通区域作为判断人员是否穿戴工装的目标区域。本方案通过在特定连通区域中去除阴影部分，从而保证了穿戴检测判断的准确性。

一种具体的，所述分析处理单元可通过网络主动获取天气预报情况或者输入天气情况来确定天气情况。

作为另一种优选的，所述图像处理单元还从所获取的监测图像中提取出固定参照物区域，通过所述分析处理单元分析判断固定参照物区域是否包含固定参照物的阴影，包含阴影，则判定为晴天，否则判定为阴天。具体的，所述自然阴影模型数据库中还存储有所述固定参照物在自然光照条件下产生的阴影特征随时间的变化关系数据。分析处理单元检测固定参照物区域中是否包含表征阴影的像素，若不包含，则判定为阴天，若包含，则判定为晴天。进一步的，分析处理单元可通过调用自然阴影模型数据库中存储的固定参照物在对应时间下的阴影特征数据(包含了阴影的形态特征，以及阴影与固定参照物之间的相对位置关系)，以确定在固定参照物区域中进行阴影检测的位置区域。一种具体的，所述固定参照物可以为固定设置于油田作业区域的形态固定的物体，比如，竖立于地面的直杆。

进一步优选的，所述油田作业区域人员穿戴行为检测系统还包括报警单元，当分析处理单元判定为人员未穿戴工装时，触发报警单元进行报警，同时，通过无线传输单元将截取的报警前后10-20秒内的监测图像发送至远程监控终端，提供远程监控终端进行进一步的分析判断。

作为优选的，由于油田作业区域常处于相对偏僻的区域，网络情况较差，网络带宽不够，经常会出现监控图像传输中断、花屏等现象。因此，将图像获取单元(包括摄像头)的帧率设为8帧每秒，分辨率设为1080*720达到折衷，实现传输稳定，不出现花屏。

在本发明的实施例的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

在本发明的实施例的描述中，需要理解的是，“-”和“～”表示的是两个数值之同的范围，并且该范围包括端点。例如:“a-b”表示大于或等于a，且小于或等于b的范围。“a～b”表示大于或等于a，且小于或等于b的范围。

在本发明的实施例的描述中，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。