基于视频的矿井行人越界检测系统.pdf

第 4 3 卷 第 2期 2 01 7年 2月 工矿 自 动化 I n dus t r y a nd M i ne Au t oma t i on Vo 1 ． 43 No ． 2 Fe b ． 2 0 l 7 文章 编 号 1 6 7 1 2 5 1 X 2 O l 7 0 2 0 0 2 9 0 6 D OI 1 0 ． 1 3 2 7 2 ／ j ． i s s n ． 1 6 7 1 2 5 1 X ． 2 0 1 7 ． 0 2 ． 0 0 7 董观利 ， 宋春林． 基 于视频的矿井行人越界检测系统I f 1 ． 工矿 自动化， 2 0 1 7 ， 4 3 2 2 9 3 4 ． 基于视频的矿井行人越界检测系统 董观 利 ， 宋春 林 同济大学 电子与信息工程学院，上海 2 0 1 8 0 4 摘 要 针 对 目前 矿 井行人 监 测方 法存在 检 测准确 度 不理 想、 报备 信 息 少的 问题 ， 设 计 了基 于视 频 的 矿 井 行人 越 界检 测 系统 。该 系统 以混 合 高斯 背景建 模 为基础 ， 利 用行 人 越界 检 测 算 法识 别 出视 频 流 中运 动 的 行 人 目标 ， 并在识别 目标的基础上， 通过状态缓冲处理计算 出越界趋势， 判断出越界方向。实际运行结果表明， 该 系统能够进行主动安全监测， 有效克服灯光闪烁等干扰 ， 可快速识别行人位置及跨越方向， 稳定性好 ， 准确 度 较 高 ； 在 D1分辨 率 、 2 5帧／ s的 高清监控 下可 实现在 线 实时处理 。 关键 词 煤矿 监 控 ；矿 井人 员监 测 ；视频 监 测 ； 行 人 越界检 测 中图分类号 T D6 7 文献标志码 A 网络出版时间 2 0 1 7 0 1 2 2 1 0 2 8 网络 出版地 址 h t t p ／ ／ www． c n k i ． n e t ／ k c ms ／ d e t a i l ／ 3 2 ． 1 6 2 7 ． TP ． 2 0 1 7 0 1 2 2 ． 1 0 2 8 ． 0 0 7 ． h t ml Un d e r gr o un d p e de s t r i a n c r o s s i n g d e t e c t i o n s y s t e m ba s e d o n v i d e o DONG Gua nl i ． SONG Chun l i n C o l l e g e o f E l e c t r o n i c s a n d I n f o r ma t i o n E n g i n e e r i n g ， To n g j i Un i v e r s i t y ， S h a n g h a i 2 0 1 8 0 4 ， C h i n a Ab s t r a c t I n v i e w of pr o bl e m s of uns a t i s f a c t or y de t e c t i o n a c c ur a c y a nd l e s s i n f o r m a t i o n r e p o r t e d e xi s t e d i n pe d e s t r i a n c r os s i ng d e t e c t i on me t ho ds，a n u nd e r gr o un d pe de s t r i a n c r o s s i n g de t e c t i o n s ys t e m b a s e d on v i d e o wa s d e s i g n e d ．Th e s y s t e m i s b a s e d o n Ga u s s i a n mi x t u r e b a c k g r o u n d mo d e l i n g GM M ，a n d u s e s p e d e s t r i a n c r o s s i n g d e t e c t i o n a l g o r i t h m t o r e c o g n i z e mo v i n g p e d e s t r i a n o b j e c t s i n v i d e o s t r e a mi n g a n d ma r k t h e m．Fu r t h e r ， t h e s t a t e b u f f e r wi l l c a l c u l a t e t h e c r o s s i n g t r e n d a n d d i r e c t i o n o n t h e b a s i s o f t h e r e c o gn i t i o n r e s ul t s．The a c t ua l a pp l i c a t i o n r e s u l t s ho ws t h a t t h e s ys t e m c a n r e a l i z e a c t i v e s a f e t y de t e c t i o n a n d o v e r c o me i n t e r f e r e n c e s u c h a s f l a s h i n g l i g h t s ， a n d q u i c k l y i d e n t i f y t h e p e d e s t r i a n l o c a t i o n a n d i t s c r o s s i ng d i r e c t i o n，wh i c h h a s g oo d s t a b i l i t y a nd a c c u r a c y．The s y s t e m a l s o c a n a c hi e v e on l i n e a n d r e a l t i me v i d e o p r oc e s s i n g i n hi g h d e f i ni t i on m o ni t or i n g wi t h D1 r e s ol u t i o n a t 25 f ps ． Ke y wo r d s c o a l mi ne m o ni t o r i n g；mon i t o r i ng o f un de r g r ou nd pe r s o na l ；v i d e o mon i t o r i ng；p e d e s t r i a n c r o s s i ng d e t e c t i on 0 引言 人 员 安全 管理 是矿 区 日常作 业 的重 中之重 。通 常， 井下许多重点安全区域 的人员活动需要 进行实 时监控 管 理 。 目前 ， 人员 安 全 管 理 一 般 采 用 硬件 方 式 ， 如 RF I D人员定位监测与管理 系统需要在井下 提前部署好硬件触发传感器 ， 另外矿工也需要佩戴 收稿 日期 基金项 目 作者简介 1 9 7 3 一 身份 识别 卡 ， 这 种方 式 成熟 简单 ， 但 需要 大量 硬件 部 署 ， 且报 备信 息少 ， 由 于是 区域 检 测 ， 无 法 准确 得 出 检测结果 。随着矿 区生产 自动化程度 的不断提高， 越来越多的视频监控系统已被部署到井下的重点安 全区域 ， 如火药库、 巷道 、 配电室 、 控制室、 传送带区、 水泵室等 。高清的视频监控系统能够在事故发生后 提供丰富的报备参考信息。但这种事后取证的被动 2 0 1 6 - 0 9 1 5 ； 修 阉日期 2 0 1 6 1 2 1 2 ； 责任编辑 张强 上海市 自然科学基金项 目 1 4 Z R1 4 4 2 7 o o 。 董观利 1 9 9 2 一 ， 男 ， 湖北仙桃人 ， 硕 士研究生 ， 研究 方向为信号 与信息处理 ， E ma i l d o n g g u a n l i s h h 1 6 3 ． c o rn。通信作者 宋 春林 ，男 ， 上海人 ， 副教授 ， 硕士研究生导师 ， 博士 ， 研究方向为移 动通信、 数字 图像处理 ， E ma i l s o n g c h u n l i n t o n g j i ． e d u ． c n 。 3 O 工 矿 自动化 2 0 1 7年 第 4 3卷 做法并没有完全发挥出视频监控系统的主动识别报 警作用 ， 也仅仅是记录了视频信息 ， 并没有对视频信 息加 以进 一步 处 理分 析 ， 造 成 井 下 自动 化监 控 和 管 理水 平依 然薄 弱 。 为更好地利用现有的硬件部署获得丰富的监控 管理信息， 基于视频分析的井下智能监控和矿井行 人越界检测方法应运而生。基于视频的行人 目标检 测方法 目前可分 为两大类n ] 一类基于背景建模 ， 另一 类基 于统 计 学 习。统 计 学 习 方法 准 确 性 较 好 ， 其关键在于高效描述特征的选取和分类器的样本训 练 ， 但是由于特征提取和图像滑动窗 口遍历的计算 量过大 ， 导致实时性要求难以保证 。背景建模方法 利用“ 前景一 背景” 分割技术 ， 计算简单方便 ， 效果直 观， 更容易实现实时处理， 此类方法中有代表性的为 混合高斯背景建模 。在矿井环境下 ， 往往存 在噪声 多、 摄像头角度位置偏低、 整体照度暗、 光线变化复 杂 等 问题 ， 所 以 ， 目前 已有 的公共 行人 样本 库并 不能 直接应 用于 井下 行 人 ， 且没 有 足够 量 的 井 下行 人 样 本 。另外 ， 矿工穿着的制服颜 色较深 ， 与背景相似 ， 颜 色 的 区分 性弱 。针对 煤 矿 井 下 的 行人 检 测 ， 有 研 究者取得了一些效果[ 5 ] ， 但是并未详细说明算法的 实时性 ， 且检测场景单一 ， 一般是基于离线的本地文 件测试 。 针 对 上述 问题 ， 根据 煤矿井 下 的实 际应用 需求 ， 本 文设 计并 实现 了一 种基 于视频 的行人越 界 检测 系 统。该系统以混合高斯背景建模为基础， 通过热点 区域 选择 等处理 ， 减 弱环 境突 变影 响 ， 快 速提 取运 动 前景 ， 大大减少 了计算量； 充分利用行人先验知识 ， 并采用状态缓冲标记行人位 置及运动趋势 ， 能够进 行主动安全监测， 有效克服灯光闪烁等干扰 ， 稳定性 好 ， 准确度 较 高 。在 D1 7 0 4 x 5 7 6 和部 分 7 2 0 p分 辨率 、 2 5 帧 ／ s的高清监 控下 可实 现在 线实 时处 理 。 1 系统 概述 矿 井行 人 越 界检 测 系 统 的 主要 任务 基 于井 下 已部署好 的高清 网络摄 像头 ， 集 中式获 取视 频 流_ 7 ， 通 过行 人越 界检测 算法 识别 出视 频流 中运 动 的行 人 目标 ， 在 识别 目标 的基 础上 ， 通过状 态 缓 冲处 理计 算 出越 界趋 势 ， 并 判 断 出越 界 方 向。 系统 框 图如 图 1 所示。首先选择性设定感兴趣热点区域 、 检测模式 越线模 式 设定 检 测线 ； 区域 模 式 设 定 四边 形 等 配置参 数 。对输 入 图像 初 始 化 后 ， 进 行 预 处理 及 前 景 提取 。主 检测 模 块 能够 识 别 并 标 记 出行 人 目标 ， 最 终对 行人 目标进 行跨 线 或者入 侵判 断 。越 线 检测 模式下 ， 需计算行人是否跨线和跨线方 向； 区域检测 模式下 ， 需计算行人是否入侵 区域和已经侵入或侵 出 的方 向 上 、 下 、 左 、 右 。集 中式 处 理 能够 保 持 已 有 的摄 像 头部署 结构 ， 无 需在 场景 中另 加设 备 ， 同时 检测系统可以在同一局域网中远程获取各个摄像通 道 的实 时视频 流 。 输入图像 初始化 预处理及 前景提取 主检 测 图 1 基于视频 的行人越界检测系统框 图 2 系统 实现 2 ． 1 混合背景建模算法 为了从实时的连续视频图像帧中判别出运动行 人 目标 ， 并进行检 测和跟踪 ， 背景模 型建立至关重 要 。背景 建模 主要 目的是 根 据 当前 的 背景 估 计 ， 把 对序列图像的运动 目标检测问题转化为一个二分类 问题 ， 将输入序列 的所有像 素划分为背景和运动前 景两类 ， 再对分类结果进行处理。通常的办法是采 用高斯分布来描述场景背景像素颜色分布f 8 - 9 3 。 在混合高斯背景模型 中， 每帧图像 的每一个像 素值可 由 K个高斯成分组成的混合分布表示 。 ， 即图像 中像素 P在时刻 t的取值为 z 的概率为 K P x 一∑cu ， rl x p ， ， ， 三 ， 1 式中 ． 表示 t 时刻像素 P的混合高斯模型中第 i 个 高斯分量的权重， ∑∞ 1 ； ， 和三 ． 分别表 示第 i 个高斯分量 的均值和协方差 ， ， 一 ， I ， 为标准差 ， J为单 位矩 阵； 刁为 概率 密度 ， 满 足式 2 要 求 。 1 r 1 7 一 p 专 1 ， p ， l 2 式 中 d为 z 的维 数 。 在初 始 化 阶 段 ， 可 对 每 个 高 斯 分 布 的 权 重 取 6 O in i t 1 ／ K。随着场景 的不断变化 ， 每个像素的混合 高斯模型都要不断地被学 习更新。通过将混合高斯 、 ● ●● ●●● ● ‘●● ●● ●l 监控 局域网 2 0 1 7年 第 2期 董观 利 等 基 于视 频 的矿 井行人 越界检 测 系统 3 1 模 型 中 的每个 高斯 分 布按 照 叫 ， ／ ， 由大 到小 排序 ， 可以检验新获取的图像帧的像素与混合高斯模型的 K 个 高斯 分布 是否 匹配 。匹配方 法 为 I ， 外 1 一 ， l ≤ ， 3 式 中 为 匹配 阈值 。 若 z 与某一高斯 成分匹配 ， 则该高斯 成分被 z 更新 ， 其余的高斯成分保持不变 ， 更新方程如下 ．升1一 1一 a ， a ，斗 1 一卢 ， p 盯 州 。一 1一 d 。 4 卢 z p ， z p ， 卢 一 式中 a为模型的学习率 ； 为参数的学习率。 a ， 决定 模 型建 立 的收敛 速度 。 若 z 与像 素的 K 个高斯分布均不 匹配 ， 则模 型中排序较小的高斯分布将被新高斯成分 所代替 ， 剩下的高斯 分布 的均值 和方差 不 变 ， 但权重 按 照 ∞ i 一 1 一a ∞ ， 进 行 更 新 。更 新 完 成 后 ， 需 要 对 高斯成 分 的权 重进 行归 一化 处理 。 排序后的前 B。 个 高斯成分作 为背 景 的分布 ， 由式 5 决 定 。 ，三 、 B p min ∞ 川 T 。 5 、 式中 T 。 为预设 阈值 ， 代 表 了背景高斯成分在像 素 的整个概率分布中所占的最小比例。 高斯背景建模完成井下 固定场景的视频图像序 列 的前 景 、 背景 分 离 。以此 为基 础 ， 建 立 系统 的行人 越 界检 测算 法 ， 其 中包 括行 人 检 测 算 法 和 越 界检 测 算法。 2 ． 2行人 越界 检 测算 法 2 ． 2 ． 1 行 人检 测算 法 在行人越界检测算法 中， 行人检测部分是核心。 高斯背景建模提取的前景属于二值化后 的灰度图像 灰 度 的 取 值 范 围 为 0～ 2 5 5 ， 即 从 纯 白 到 纯 黑 ， 一 般包括前景部分 、 背景部分 ， 也可能包含前景的阴 影部分 ， 通常分别用 灰度值最小 的 白色 、 最大 的黑 色 、 居 中 的灰色 来标 志 。行人 检测 流程 如 图 2所 示 。 由于各 种 噪声 的影 响 ， 白色 区域不 纯粹 ， 并 不能 直 接将 其判 定 为 运 动行 人 。对 于 不 断 闪烁 的灯 光 ， 或者探照灯突然 照亮 的部分 ， 其亮度变化明显。为 了滤除亮度变化过大的像素点 ， 需要将 图像从 R GB 空 间转 换到 亮度 和 色度分 离 的色彩 描述 空 间 。色彩 模 型除 了最 常见 的 R GB以外 ， 还 有 HS B 、 Y Cb C r 、 开始 提取混合高斯模型前景 选择感兴趣 区域 过滤前景 强光及 阴影 前景形态学处理 粗检行人矩形框 合并相交的行人矩 形框 筛选行人矩形框 绘制行人矩形框 结束 图 2行 人 检 测 流 程 L a b等 。HS B一 般 仅 仅 作 为 图像 处 理 过 程 中 的 临 时模式 ， Y C b C r常常用于 图像 的压缩 处理， 而 L a b 被视为与设备无关 的颜色模型 ， 严格按照人 眼对光 信 号 的敏 感 度 进 行 分 布 。L a b色 彩 模 型 是 由明 度 L 和 有关 色 彩 的 a 、b三 个要 素 组 成 。本 文 采 用 L a b模型， 通过判断相邻帧像素的变化强度， 就可 以 部分滤除剧烈变化 的前景。判断方法如下 l L ～L ， 1 l Ll 6 式中 L 为像素坐标 i ， J 在 t 时刻的 L a b空间 的 L分量 ； L 为预设亮度变化 阈值 。 前景 形态 学处 理主要 是 为 了进 一 步滤 除孤立 的 前景点小 目标 ， 包括腐蚀和膨胀处理 ， 此时得到的前 景图像是 比较合理的。为了能够用矩形框标志出行 人位置 ， 需要先检测出前景中白色区域的轮廓， 并存 储轮廓点集。逐一遍历轮廓点集， 可以画出每一个 点的外轮廓矩形框。将相交 的矩形框合并 ， 可以组 成若 干大 的矩形 框 。此 时矩形 框可 以认 为是 对运行 后行人 目标的粗检 。前景 中会存在属于同一运动 目 标 ， 但是并不在一个连通域的白色部分 ， 那么根据合 并规则 ， 需要将这些分别标志的行人矩形框合并成 一 个 。同时根据先验知识 ， 一般知道行人 目标的高 宽 比范 围 大 于 1 ， 通 过 设 定 目标 的横 向 和 纵 向 大 小等规 则 ， 进 一 步 筛选 合 理 的运 动 行人 目标 。为 了 保 证参 数 的适应 性 ， 参 数 均 和 输入 视 频 图像 帧分 辨 率成一 定 的 比例 关 系 。 2 ． 2 ． 2 越 界检 测算法 在 正 确 检测 出运 动行 人 的基 础上 ， 根 据 业 务需 求 ， 进 一步判 断 行 人 的越 界 状 态 。越 界 判 断 算 法 的 逻辑 流程 如图 3所示 。 以场景 需求 为 导 向 ， 这里设 置 2种检 测模 式 越 线检测模式和区域检测模式。在越线检测模式下 ， 需要预先在图像上标定检测线 ， 比如水平线、 竖直线 或斜线 。检测 线 将 画面 分 为 2个 部分 分 别 用 1 、 2 进 行 标 志 。 选 择 行 人 矩 形 框 的 中 线 靠 下 1 ／ 5 位 置 3 2 工矿 自动 化 2 0 1 7年 第 4 3卷 图 3 越界 判 断 算 法 的 逻 辑 流 的坐标 点代 表行 人矩 形 框 ， 以 简化 空 问 标 定 。通 过 判 断行 人矩 形框 坐 标 点 和检 测线 的几 何 位 置 关 系 ， 能够判断出行人矩形框的位置标号 ， 并将标号实时 显示 在 行人 矩形 框 的底部 。 当前 位 置 虽然 已经 能够 判 别 ， 但 是 由于 矩形 框 抖 动 ， 可能 在检 测线 上 下 或 左 右 会 反 复 出 现越 界 状 态跳 变 。所 以 ， 为了尽 量滤 除跳 变 的影 响 ， 采 用状 态缓 冲记 录下 当前行 人矩 形 框 的前 』 ＼ ， 帧 状 态 ， 在进 行 越界 判 断时 ， 通过 回溯 当前 帧 记 录 的前 『 ＼ ， 帧状 态 的趋势 综合 判 断 。状 态 缓 冲 的具 体 过 程 如 下 对 于 某 一个 运 动 行 人 而 言 ， 状 态 缓 冲 中 包 含 N 帧 状 态 包含 当前 帧状 态 ， 依 次记 为 S 1 S 。 ， ， ⋯ ， S 。S 中包 含 实 测状 态 S 和 修 正状 态 S r 。如果 N 个 S 中 ， 位 置 为 1的 次数 较 多 ， 则 当前 帧 S ㈤中 的 s 记 为 1 。如果 次 数 相 等 ， 则 保 持 为前 一 帧 的修 正状 态 。总的 来说 ， 当前 帧 的状态 需 要 以前 面 N 帧 状 态 为基础 ， 延 迟 判断越 界方 向。 在 区域 检 测模 式 下 ， 四边 形 区 域 所在 延 长线 将 其 周 围分 为 9个 区域 依 次 记 为 1 9 。 同样 根 据 几 何位 置关 系 ， 可 以得 到 位 置 状 态 。通 过 行 人矩 形 框 在相 邻 图像 序列 中位 置 区域 标 号 的状 态 变 化 ， 可 以检测 出其 入侵 或 者侵 出 。同时状 态 的前 后变 化关 系与跨 越方 向成对 应关 系 ， 即上 、 下 、 左 、 右 。相 比检 测 线模 式 ， 区域 检测 模式 下 主要 是位 置状 态增 多 ， 且 跨 越方 向增 多 。 系统 中也对 越界状 态 及方 向字 符 串 提 示做 了延 时显 示 处理 ， 以增 强 可视性 ， 因为跨 线或 越 界是 一 瞬间状 态 。 3应 用效 果及 分析 根 据 实 际 项 目需 求 ， 对 多 场 景 样本 进 行 在线 测 试 。考 虑 到通用 性 、 现 场 网络 摄像 机 的视 频 流标 准 和 对 已有部 署环 境 的 集 巾式 管理 的便 利 性 ， 处 理 视 频 统 一 遵 循 标 准 的 R TS P R e a l Ti me S t r e a mi n g P r o t o c o l ， 实时流 传输 协 议 流 。通 过 开 源 的跨 平 台 多媒体 播 放 器 及 框 架 VI C Vi d e o I AN C l i e n t 将 视 频文 件模 拟成 R TS P视频 流 ， 然 后在 线 获 取 视 频 流进行 矿 井 行 人 检 测 ， VI C播 放 器 主 界 面 如 图 4 所 示 。 蠢 穗 赫 辩 ’ 群 警 i 群 。 。 ；謦 ％ ⋯薯 鬻 簿 嚣镒 撵 1* 曼 ’ 既l一 生 0神 釜■ I 二 I 图 d vI c播 放器主界面 搭 建 RT S P服 务器 的方 法如 下 1 打开 VI C， 选 择 串流模 式 。 2 选择 要 串流 的源 文件 ， 并设 置 串流地址 。 3 测 试 是 否 串 流 成 功 。 可 以 开 启 另 一 个 VI C软件 ， 然 后获 取并 解 码播 放 网 络 串流 ， 在 URI 中根据 前 面设置 好 的路 径 输 入地 址 ， 例 如 “ r t s p ／ ／ 1 2 7 ． 0 ． 0 ． 1 8 5 5 4 ／ t e s t ” ， 或 者 将 本 机 回 环地 址 替 换 为本 机 1 P地址 。 在 VS 2 0 1 0集 成开 发环 境 中 采 用 C ， 借 助 开源计算机视觉库 Op e n C V2 ． 4 ． 9联合编程n ] ， 选择 不 同场景进 行 实验 与分 析 。视 频实 地采 集 于山 西 阳泉 某煤 矿 。测 试 视 频分 辨率 为摄 像 头 主码 流 D1 或 7 2 0 p ， 视频 帧率 为 2 5帧／ s 或 5 O帧／ s 。 1 场 景 1 火 药 库 分 辨 率 为 D1 ， 帧 率 为 2 5帧／ s 。 火药 库检 测结 果如 图 5所示 。火 药库选 择越 线 检测模 式 ， 图 巾铁 门下 方 设 置 r越 界检 测 线 。线 上 方和 下方 分别 为 区 域 1和 区域 2 根 据 检 测 线 斜 率 自动 进行 区域 划 分判 断 。行 人 矩 形框 下 方 的数 字 实 时表示 其所 在 的区域 标号 。行 人在跨 线后 会在 画 面左 上显 示越线 方 向 。图 5 a 、 b 表 示 行 人 从 门 中走 出并 跨 过 检 测 线 ， 图 5 b 中 示 跨 线 方 向 为 2 1 ； 图5 c 、 d 表 示行 人 从 门外 走进 门并 跨 过 检 测线 ， 图 5 d 中显示跨 线 方 向为 1 2 。 可 以发现 ， 虽然 此场 景 中铁 门存在 反射 干扰 ， 容 易 影 响 行人 目标越 界的 方 向判 断 ， 但是 系 统采 用 的 2 0 1 7 年 第 2期 董 观利 等 基 于视 频 的矿 并行人 越界 检 测 系统 3 3 b 行人越过线 ， 走 门 c 行 人 走 r 口 J 门 d行 人 越 过 线 ． 走 进 门 罔 5 火药库 检测 结果 状 态缓 冲能很 好地 改 善反射 影 响 。场景 中 间部位 一 直有灯光闪烁干扰 ， 但算法也将其较好地滤除 r， 减 少 了误检 。另外 ． 若 根 据 算 法 中 的感 兴 趣 热 点 区域 选 择 ， 可取 消 对此 区域 的检 测 ， 也能 在源 头部 分消 除 此 区域 的变化 干扰 。 2 场 景 2 配 电 室 分 辨 率 为 D1 ， 帧 率 为 2 5帧／ s 。 配 电室检 测结 果 如 图 6所 示 。配 电室选 择 区域 检 测 模式 ， 走 道 中问 的 四 边 形标 记 为 没置 的越 界 检 测 区域 。此 区域下 ， 行 人 进 入或 者 走 出检 测 区域 会 在视 频 画面 的左 上角 显示 越线 方 向字符 串 。在入 侵 的时 候 ， 还 会 显 示 “ i n v a s i o n ” 字 样 并 延 迟 显示 几 秒 钟 。图 6 a 、 b 分 别 表 示 没 有 行 人 与 行 人 未 跨 越 区域 的情 况 。图 6 C 、 d 表 示 行 人 从 四边 形 下 方 进 入 检测 区域 ， 并 从 r【 二 方 走 出检 测 区域 的 情 况 。在 图 6 c 中 ， 显示 的方 向字符 串为“ I n f r o m D o wn ” 和 “ i n v a s i o n ” ， 表示从 下 方入 侵 。在 罔 6 d 中 ， 显 示 的 方 向字 符 串 为 “ Ou t f r o m Up ” ， 表 示 从 I 方 侵 } { l 。 图 6 e 、 f 表 示 行人 从 四边 形 上方 进 入 检 测 区域 ， 并从 下方走 出检测 区域 的情 况 。在 网 6 e 中 ， 示 的方 向字 符 串 为 “ I n f r o m Up ” 和 “ i n v a s i o n ” 提 示 ， 表示 从 卜方 入侵 。在 图 6 f 中 ， 显示 的 方 向宁 符 串 为“ Ou t f r o m D o w n ” ， 表 示从 下 方 侵 lL f J 。整 个 来 同 表 示 行人 的往 返过 程 。 可 以发现 ， 系统 能 较好 地识 别行 人 目标 ， 且在 区 域 检 测模 式 下 ． 能 够 判 别 出是 否跨 越 区域 及 入 侵 和 侵 出的方 向 。一定 程度 上 ， 克 服 了行 人 手 中 电筒 和 瓷砖 墙 面反光 的影 响 。 a 监控场景 c 行 人从下方进 入区域 b 行人停 留控制面板 d 行 人从上方走 m区域 e 行 人 从上 方进 入 域 { 行 人 从 下 方 走 f“区域 网 6配 电室 检测 结 果 3 场 景 3 巷 道 分 辨 率 为 7 2 0 p ， 帧 率 为 5 O帧／ s 。 巷道检 测结 果 如图 7所示 。巷道选 择 区域检 测 模 式 ， 画面 中 央 ， 在巷 道靠 深处 的水 平线 标 记为设 置 的检 测 线 。此 模 式 下 的 检 测 方 法 与 场 景 1一 致 。 图 7 a 、 b 表 示行 人从 下方 进 入 视野 ． 并 跨 过 检 测 线 ， 图 7 b 巾显 示跨 线方 向为 1 2 。 此 视频 场 景 的分 辨 率 较 大 ， 且 帧 率 较 高 。通 行 巷 道场 景较 深 ． 所 以 ， 行 人 从开 始 进 入 场 景 到离 开 ， 目标 域 的大 小 变 化 巨 大 。 另 外 场 景 光 线 整 体 偏 暗 ， 光 照条件 差 ， 行人 与煤 墙背 景 的差异 小 。这些 不 利 因 素对行 人检 测造 成较 大 闲难 。但 系统依 然能 够 较 正确 地识 别 出行人 位置 ， 并检 测 行人 的越线 情况 。 通 过 VI C搭 建 RT S P服 务 器 ， 系 统 能 够 真 实 模 拟实 时视 频流 的解 码及 检测 算法 操作 。该 系统 已 经 部署 到 山 西 阳 煤 集 团 一 矿 ， 并 已实 际 运 行 了 近 6个 月 。 目前 ， 该系 统 能够 保 证 正 常 解 码 视 频 流 ， 并 运 行矿 井行 人越 界 检 测 算 法 ， 系统 检 测 画面 显示 正 常 、 连续 、 实时 。 通 过 实 验 室 测 试 和现 场 实 地 在 线 运 行 充分 证 明 r该系统 的 可行性 。 工矿 自动 化 2 0 1 7年 第 4 3卷 a 行 人 进 入 视 野 4 结 语 b 行人跨越线并走出视野 图 7巷 道 检 测 结 果 基 于 视频 的矿 井行人 越 界检 测系 统 以混合 高斯 背 景建 模 为基础 ， 建 立 了完整 的行 人越 界检 测算 法 。 系统 的行人 检测 部 分 可 完 成 对 前 景 和背 景 的分 离 ， 并 通过 I a b空 间 的亮 度 抑制 等 处理 滤 除 干扰 ， 较 完 整地 识 别 行人 运 动 目标 ； 系统 的 越 界判 断 部 分 采 用状 态缓 冲对识 别 的 行人 目标 进 行 跟 踪 ， 以便 进 行 跨线 或 者越 界状 态及 方 向判 断 。该 系统 已在 山 西 阳 煤集 团一 矿 投入 实 际应用 ， 运 行结 果表 明 ， 系统 能够 进行 主 动安 全监 测 ， 可有效 克 服灯 光闪 烁等 干扰 ， 快 速识 别 { { I 行 人位 置及跨 越方 向 ， 稳定 性好 ， 准 确性 较 高 。在 I l 及 7 2 0 p分 辨 率 、 2 5帧 ／ s的 高 清 监 控 下 可完 全实 现在 线实 时处 理 。 参 考 文 献 [1 ] [2] 苏 松志 ， 李绍 滋 ， 陈淑嫒 ， 等． 行人 检测技 术综 述E J ] ． 电 子 学 报 ， 2 O l 2 ， 4 O 4 8 l 4 - 8 2 0 ． D LI AR P， W -1 EK C， S CHI ELE B， e t a 1 ． Pe d e s t r i a n de t e c t i ona n ev a l u a t i on of t he s t a t e o f t he a r t [ J ] ．I E E E T r a n s a c t i o n s o n P a t t e r n An a l y s i s a n d M a c hi ne I nt e l l i ge nc e， 2 O1 2， 3 4 4 7 43 - 76 1 ． [ 3] Z HAN G S ．B E NE NS ON R，OMR AN M，e t a 1 ． Ho w f a r a r e we f r o m s o l v i n g p e d e s t r i a n De t e c t i o n [ 4] [5] [6] [7 ] [ 8] [9 ] [ 1 O ] [ 1 1 ] [ 1 2 ] [ 1 3 ] [ 1 4 ] [ 1 5 ] [ E B ／ O I ] ． 2 0 1 6 0 2 2 6 [ 2 o l 6 - 0 8 2 2 ] ． h t t p s ／ ／ a r x i v ． o r g ／ p d f ／ 1 6 0 2 ． 0 1 2 3 7 v 2 ． p d f ． DOI LAR P， BELONGI E S， PERONA P． The f a s t e s t p e d e s t r i a n d e t e c t o r i n t h e we s t [ E B ／ O I ] ． 2 0 1 4 - 0 2 0 2 [ 2 0 1 6 ～ 0 8 2 2 ] ．h t t p ／ ／ c i t e s e e r x ．i s t ． p s u ．e d u ／ v i e wd o c ／ d o wn l o a d d o i 1 0 ．1 _1 ．3 l O ． 8 5 7 8 r e p r e p I t y p e p d f ． 屈凡非 。 工智峰 ， 田建军 ． 基于背景配准的矿井 危险区 域视频 目标 检测算 法 [ J ] ． 工 矿 自动化 ， 2 0 1 1 ， 3 7 3 48 ～ 5O ． 程德强 ， 刘沽 ， 郭政． 基于分层光流的煤矿井下 运动 目 标跟踪算法[ J ] ． 工矿 自动化 ， 2 0 1 5 ， 4 1 3 7 5 7 9 ． 王峰 ， 刘蓓莉 ， 冯玉森． 基于 Hi 3 5 1 6的 we b视频监控 系统 的设 计 与 实 现 [ J ] ． 电 子 科 技 ， 2 0 1 3 ， 2 6 1 0 6 2 6 3． 普婕． 复 杂动 态场 景背 景建 模与 目标 检测 技术 研