抛洒物智能检测装置与方法

抛洒物智能检测装置与方法
【专利摘要】抛洒物智能检测装置与方法。抛洒物智能检测装置与方法包括智能检测模块、显示模块和报警模块。智能检测模块将实时监控采集隧道、公路上的交通实况，传输到显示模块，同时，内部嵌入式智能芯片处理器将视频图像信号信息经过背景建模、前景检测、保护区域的设定、前景匹配更新、抛洒物判断步骤进行处理判断，如果有抛洒物，显示模块实时显示抛洒物信息并将报警信号传输到报警模块，提示监控人员及时进行处理，避免出现事故。本发明所述的抛洒物智能检测装置与方法不仅能够智能检测抛洒物信息，检测方法在一定程度上避免了漏报、误报，为交通安全以及交通秩序的保障提供了有效可行的解决方案。
【专利说明】抛洒物智能检测装置与方法
[0001]

【技术领域】
[0002] 本发明属于智能视频分析监控领域，涉及图像处理、视频分析、模式识别、智能监 控、人工智能等技术。
[0003]

【背景技术】
[0004]随着我国经济的发展，交通运输行业日益发达，这使得交通问题日益严峻，交通事 故频繁发生，引起国家和人民的深切关注。尤其在隧道、公路上，车流量大、车速较快，有时 会有物体从车辆掉落或者发生故障车辆无法及时处理移动，进而造成车祸。抛洒物事件已 经成为一个频发的交通事件，不仅一次事故影响的车辆多，还会造成二次事故，严重危害人 们的生命财产安全，有时会造成无法预估的损失，由此引起的交通事故和造成的安全隐患 已经成为急需要解决的问题。因此，如何快速准确地检测到隧道、公路上的抛洒物并报警， 尽早发现安全隐患并及时排除，保持隧道、公路等的安全畅通成为交通安防领域重要的问 题。公路、隧道抛洒物智能检测装置能够全天24小时无间断工作，时刻监督隧道公路的安 全，保护人民生命财产安全，具有巨大的社会效益。目前，我国在公路、隧道抛洒物智能检测 领域发展还不成熟，检测设备与技术还有很多缺陷，如实时性差，抛洒物误报、漏报，对环境 适应性较差等。
[0005]


【发明内容】

[0006] 为解决上述问题，本发明的目的在于提供抛洒物智能检测装置与方法。本装置处 理速度快、实时性好，对误报和漏报现象控制良好、检测精度高、对环境中的突发情况具有 良好的适应性。
[0007] 本发明采用的技术方案是： 该抛洒物智能检测装置与方法包括智能检测模块、显示模块和报警模块。
[0008] 所述的智能检测模块主要包括彩色相机、保护装置、红外照明灯以及DSP处理芯 片。其中，彩色相机采集到的是彩色视频图像，彩色相机通过网线与DSP处理芯片连接传输 数据。彩色相机将图像传输给DSP处理芯片，DSP处理芯片主要是算法单元，提供抛洒物智 能检测方案，彩色相机和DSP处理芯片封装在外壳中。外壳由不锈钢316L制成的圆柱形中 空封装壳，外壳内部前端安装有透明玻璃，透明玻璃用于保护彩色相机和DSP处理芯片，彩 色相机安装在靠近前端透明玻璃的一侧，DSP处理芯片安装在远离前端透明玻璃的一侧，同 时彩色相机可以透过前端玻璃进行采集四周情况图像。外壳后端开有两个接线孔，一个孔 用于连接电源线，给彩色相机以及DSP处理芯片供电，另外一个孔用于连接光纤电缆，用于 将彩色相机采集的视频图像信号和DSP处理芯片处理得到的报警信号传输到百米或者千 米外监控室。保护装置为遮雨罩，为弧形薄板状，安装在智能检测模块的外壳上，可以遮雨， 延长装置使用寿命年限。红外照明灯提供夜间照明，探测距离为150米，确保在无背景光源 的情况下，彩色相机能够正常进行图像采集工作。红外照明灯封装在圆柱形不锈钢保护壳 中，智能检测模块的外壳的正下方，两个外壳刚性连接，不锈钢保护壳尾部开孔连接电源线 给红外灯供电。
[0009] 所述的显示模块为显示屏，安装在监控室中，接收彩色相机传输来的视频信息并 实时显示。同时接收DSP处理芯片处理得到的抛洒物信息并显示。
[0010] 所述的报警模块为报警器，用于接收DSP处理芯片处理得到抛洒物报警信号，提 示监控人员及时对隧道、公路上的抛洒物进行处理。
[0011] 利用上述抛洒物智能检测装置与方法监控步骤为： (1)彩色相机采集的彩色图像信息，同时传输到显示模块和DSP处理芯片，显示模块实 时显示隧道、公路实况信息，DSP处理芯片接收彩色相机传输来的彩色视频图像信息进一步 智能识别处理。
[0012] (2)DSP处理芯片将接收到的彩色视频图像信息进行背景建模、前景检测、保护区 域的设定、前景匹配更新、抛洒物判断处理流程，得到抛洒物信息。
[0013] (3)DSP处理芯片将处理结果传输给报警模块，同时将抛洒物信息传输给显示模 块，显示出抛洒物信息，提示监控人员进行下一步处理。
[0014] 本装置采用的抛洒物智能检测方法主要包括背景建模、前景检测、保护区域的设 定、前景匹配更新、抛洒物判断。
[0015] 所述背景建模主要是依据视频采集模块输入的彩色视频图像进行模式识别，智能 建立自适应学习背景模型。利用视频图像的明亮度、色度信息建立起背景模型。由于算法 在嵌入式设备中进行执行运算，算法所采用的数据信息全部为整型参量。依次遍历图像中 像素点，对每一个像素点寻找其八邻域像素点，依据种子点以及八邻域信息建立高斯模型， 高斯模型参数有明亮度、色度、饱和度、权重、方差信息。对每一个种子点建立起高斯模型。
[0016] 模型的明亮度、色度通过种子点以及其八邻域相关信息得到。如矩阵

【权利要求】
1. 抛洒物智能检测装置与方法，其特征在于：所述抛洒物智能检测装置包括智能检测 模块、显示模块和报警模块。
2. 根据权利要求1所述的装置与方法，其特征在于：抛洒物智能检测装置与方法所述 的智能检测模块主要包括彩色相机、保护装置、红外照明灯以及DSP处理芯片，其中，彩色 相机采集到的是彩色视频图像，彩色相机通过网线与DSP处理芯片连接传输数据，彩色相 机将图像传输给DSP处理芯片，DSP处理芯片主要是算法单元，提供抛洒物智能检测方案。
3. 根据权利要求1所述的装置与方法，其特征在于：抛洒物智能检测装置与方法所述 的彩色相机和DSP处理芯片封装在外壳中，外壳由不锈钢316L制成的圆柱形中空封装壳， 外壳内部前端安装有透明玻璃，透明玻璃用于保护彩色相机和DSP处理芯片，彩色相机安 装在靠近前端透明玻璃的一侧，DSP处理芯片安装在远离前端透明玻璃的一侧，同时彩色相 机可以透过前端玻璃进行采集四周情况图像；外壳后端开有两个接线孔，一个孔用于连接 电源线，给彩色相机以及DSP处理芯片供电，另外一个孔用于连接光纤电缆，用于将彩色相 机采集的视频图像信号和DSP处理芯片处理得到的报警信号传输到百米或者千米外监控 室。
4. 根据权利要求1所述的装置与方法，其特征在于：所述抛洒物智能检测装置与方法 步骤为： 彩色相机采集的彩色图像信息，同时传输到显示模块和DSP处理芯片，显示模块实时 显示隧道、公路实况信息，DSP处理芯片接收彩色相机传输来的彩色视频图像信息进一步智 能识别处理； DSP处理芯片将接收到的彩色视频图像信息进行背景建模、前景检测、保护区域的设 定、前景匹配更新、抛洒物判断处理流程，得到抛洒物信息； DSP处理芯片将处理结果传输给报警模块，同时将抛洒物信息传输给显示模块，显示出 抛洒物信息，提示监控人员进行下一步处理。
5. 根据权利要求1所述的装置与方法，其特征在于：所述抛洒物智能检测装置与方法 所述背景建模主要是依据彩色相机输入的彩色视频图像进行模式识别，智能建立自适应学 习背景模型，利用视频图像的明亮度、色度信息建立起背景模型；依次遍历图像中像素点， 对每一个像素点寻找其八邻域像素点，依据种子点以及八邻域信息建立高斯模型，高斯模 型参数有明亮度、色度、饱和度、权重、方差信息；对每一个种子点建立起高斯模型： 模型的明亮度、色度通过种子点以及其八邻域相关信息得到，如矩阵
位置所示，中间1为种子点像素信息，八邻域用〇进行表示，对八邻域像素点信息 按照从左到右，从上到下的顺序依次标记为P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7, P8，种子点记作Ptl，按照 权重参数对种子点建立高斯模型，
其中，〗D为建立商斯t旲型后的明壳度，】7PO、、&、FiS、分别 为种子点以及其八邻域的明亮度； 同理，同样的方法建立种子点色度和饱和度的高斯模型，
其中，为建立1?斯I旲型后的色度，、Uj5I、以，3、巧3、、％?、分 别为种子点以及其八邻域的色度；
其中，G为建立商斯1旲型后的饱和度，【"S。、匕!、匕2、匕3、匕、『'Si、6?、、^8分别 为种子点以及其八邻域的饱和度； 模型方差学习过程为：
其中，表示新一帧图像方差学习结果，Ai表示当前背景的方差，声表示模型方差 学习因子，、RK分别表示背景图像种子点处的高斯模型的明亮度、色度、饱和度信息； 、M+1、匕i分别表示当前帧图像与背景图像对应位置处种子点处的高斯模型的明亮 度、色度、饱和度信息。
6. 根据权利要求1所述的装置与方法，其特征在于：所述抛洒物智能检测装置与方法 所述的前景检测即为检测在背景中新出现的人或者物；采用前景与背景的高斯模型相比较 的方法，同理建立当前帧图像像素种子点的高斯模型参数明亮度、色度、饱和度、权重、方差 信息，分别把前景与背景的高斯模型对应明亮度、色度、饱和度、方差参量分别进行作差，如 果差值小于一定阈值，那么种子点为疑似前景点，否则为背景点；当对前景点所有种子点对 比完成后，对种子点进行联通膨胀处理，这样，同一个前景物体的各个种子点被联通，计算 各个联通区域的大小、周长、面积、重心、高宽比信息，排除掉过小虚假前景干扰点的影响， 然后分别对不同前景的掩码标记为不同的序号。
7. 根据权利要求1所述的装置与方法，其特征在于：所述抛洒物智能检测装置与方法 所述保护区域的设定为隧道或者公路上，车辆行驶的区域，通过在图像中沿着隧道或者公 路边缘画出两条线以标示保护区域信息，并同时设定抛洒物报警灵敏度、抛洒物面积监控 限制、高宽比限制，防止过小的石子、果核等的影响。
【文档编号】G08G1/16GK104392630SQ201410688800
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年11月26日 优先权日:2014年11月26日
【发明者】张德馨 申请人:天津艾思科尔科技有限公司