CN109842787B - 一种监测高空抛物的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种监测高空抛物的方法及系统，其方法包括：设置摄像模块于近地面处，使用摄像模块仰视对楼宇外侧面进行摄像监控，并将监控数据发送至数据处理模块；数据处理模块将所述监控数据实时进行处理；判断是否选择实时警报；其系统包括摄像模块、数据处理模块和警报模块；本发明近地设置少量摄像模块监控楼宇上的抛物，运维成本低，能够对有高空抛物发生的情况下进行实时警报，有效避开抛物；通过摄像模块监控在事故发生后追溯高空抛物责任人，有效定责。
Description
〖技术领域〗
本发明属于安全监控领域，特别涉及一种监测高空抛物的方法及系统。
〖背景技术〗
在当前高空抛物监测已有很多系统在应用，一般采用摄像头拍摄物体图像和背景对比快速识别出来。现有技术中摄像头放置在高楼顶部，往下拍摄抛物，这些现有技术方案中的缺陷有：(1)如果抛物的楼层和楼顶有较大距离，那刚抛出时就只占摄像头画面很小的比例，抛物坠落时，落下多层后速度就非常快了，画面比例更不断缩小且带有残影，摄像头难以拍到物体的清晰轮廓，因此也难以准确识别和追踪；(2)不好监测楼顶处的抛物，但楼顶其实很容易出现抛物或脱落物体；(3)摄像头视角有限，放置在楼顶时只能监测到有限的几个顶层窗户，因此楼房比较宽时就得平行放置多个摄像头，才能完整监测所有的顶层窗户；因此实际系统里往往每隔数层楼房就装几个摄像头，保证总有摄像头能拍到清晰轮廓以便识别，但这样一来，整个系统的成本就急剧上升。
〖发明内容〗
本发明提供一种监测高空抛物的方法和系统，主要采用光流法、主成分分析和最大似然分析来检测抛物，快速得到抛物的信息并实时警报，而且本发明在接近地面的地方放置少数仰视摄像模块，极大降低了安装和运维成本。其具体技术方案如下。
一种监测高空抛物的方法，包括以下步骤：
步骤1：设置摄像模块于近地面处，使用摄像模块仰视对楼宇外侧面进行摄像监控，并将监控数据发送至数据处理模块；
步骤2：数据处理模块将所述监控数据实时进行处理，包括：采用光流法对所述监控数据相邻帧图像进行分析，得到各像素点的移动信息；对所述移动信息采用主成分分析，识别背景的整体漂移得到可疑的前景局部漂移信息；对所述前景局部漂移信息采用最大似然值估算，分析可疑前景局部漂移是抛物移动的可信度；
对所述前景局部漂移信息采用最大似然值估算，分析可疑前景局部漂移是抛物移动的可信度的具体方法为：得到可疑的前景局部漂移信息后，先假设确实有物体移动，初始水平和垂直速度分别为Vh0和Vv0；根据重力加速度规律，物体的水平速度大致不变，垂直速度会随时间线性增加；然后将这个运动规律套在对应位置的像素点上，计算像素点通过光流法算得的运动特性和假定的Vh0/Vv0参数的似然函数；在合理数值范围内改变Vh0和Vv0参数重复计算似然函数；如果遍历所有合理的Vh0/Vv0组合后，得到的最大似然函数就确定有抛物的可信度；
步骤3：判断所述可信度是否超过预设阈值来选择实时警报。
进一步地，所述阈值设置范围为0.1～0.95。
本发明还提供一种监测高空抛物的系统，包括
摄像模块，设置于近地面处，用于采集监控数据；
数据处理模块，与所述摄像模块电连接，用于将所述监控数据实时进行处理，包括：采用光流法对所述监控数据相邻帧图像进行分析，得到各像素点的移动信息；对所述移动信息实行主成分分析，识别背景的整体飘移得到可疑的前景局部漂移信息；对所述前景局部漂移信息实行最大似然值估算，分析可疑前景局部漂移是抛物移动的可信度；判断所述可信度是否超过预设阈值；
其中，对所述前景局部漂移信息采用最大似然值估算，分析可疑前景局部漂移是抛物移动的可信度的具体方法为：得到可疑的前景局部漂移信息后，先假设确实有物体移动，初始水平和垂直速度分别为Vh0和Vv0；根据重力加速度规律，物体的水平速度大致不变，垂直速度会随时间线性增加；然后将这个运动规律套在对应位置的像素点上，计算像素点通过光流法算得的运动特性和假定的Vh0/Vv0参数的似然函数；在合理数值范围内改变Vh0和Vv0参数重复计算似然函数；如果遍历所有合理的Vh0/Vv0组合后，得到的最大似然函数就确定有抛物的可信度；
警报装置，与所述数据处理模块电连接，用于实时警报。
进一步地，所述阈值设置范围为0.1～0.95。
本发明中通过设置少量摄像模块在近地的位置检测楼宇上对抛物情况，降低运维成本；能够有效对有高空抛物发生的情况下进行实时警报，有效避开抛物；通过摄像模块监控在事故发生后追溯高空抛物责任人，有效定责。
〖附图说明〗
图1为本发明实施例监测高空抛物的方法的流程图；
图2为本发明实施例监测高空抛物的系统的结构示意图。
〖具体实施方式〗
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
本发明提供一种监测高空抛物的方法及系统，其监测精确度高、运维成本低、能够有效预警。
监测高空抛物的方法，包括：
步骤1：设置摄像模块于近地面处，使用摄像模块仰视对楼宇外侧面进行摄像监控，并将监控数据发送至数据处理模块；
步骤2：数据处理模块将所述监控数据实时进行处理，包括：采用光流法对所述监控数据相邻帧图像进行分析，得到各像素点的移动信息；对所述移动信息采用主成分分析，识别背景的整体飘移得到可疑的前景局部漂移信息；对所述前景局部漂移信息采用最大似然值估算，分析可疑前景局部漂移是抛物移动的可信度；
步骤3：判断所述可信度是否超过预设阈值来选择实时警报。
其中，采用光流法对监控数据相邻帧图像做分析，得到各像素点的移动。像素点的移动主要包括三类：1)因摄像模块和建筑物的相对角度发生微小漂移，像素点会出现整体性的同向移动；2)摄像模块噪声，环境光和照明光变化引起的随机移动；3)画中抛物移动时造成的局部像素点的移动，移动方向接近相同。
对像素点采用主成分分析，识别背景的整体漂移，然后找到可疑的前景局部漂移信息，而可疑的前景局部漂移信息很可能不止一块，而是多块。
对可疑的前景局部漂移信息采用最大似然估算，分析可疑前景局部漂移是真的物体移动的可信度，最大似然分析是基于随机信号处理做的概率分析；得到可疑的前景局部漂移信息后，先假设确实有物体移动，初始水平和垂直速度分别为Vh0和Vv0。根据重力加速度规律，物体的水平速度大致不变，垂直速度会随时间线性增加。然后将这个运动规律套在对应位置的像素点上，计算像素点通过光流法算得的运动特性和假定的Vh0/Vv0参数的似然函数。在合理数值范围内改变Vh0和Vv0参数重复计算似然函数。如果遍历所有合理的Vh0/Vv0组合后，得到的最大似然函数就确定有抛物的可信度。如果这个可信度超过预设阈值，例如超过某一预设阈值为0.8，那就判断很大几率确实发生抛物情况。
如果所述可信度超过预设阈值，选择实时警报或追踪定责；所述预设阈值一般在0.1-0.95间，本发明中对预设阈值对设置根据现场对灵敏度和误报的需求来均衡来设置合适的阈值。
在本发明实施例中因为采用少量摄像模块，例如摄像模块的数量要满足两个条件：(1)能够完整看到所有的高于3米以上楼宇侧面以及楼顶；(2)如果楼房侧面面积相对较小，则在楼宇各个侧面接近地面处安置一个70-90度仰视角的摄像模块；如果楼房侧面面积相对较大，则在楼宇各个侧面接近地面处设置两个70-90度仰视角的摄像模块距离一段距离安放；如果楼房侧面面积相对非常大，则根据楼宇各个侧面接近地面处设置多个100-150度仰视视角的摄像模块。
本发明还提供一种监测高空抛物的系统，包括：
摄像模块，设置于近地面处，用于采集监控数据；
数据处理模块，与所述摄像模块电连接，用于将所述监控数据实时进行处理，包括：采用光流法对所述监控数据相邻帧图像进行分析，得到各像素点的移动信息；对所述移动信息实行主成分分析，识别背景的整体飘移得到可疑的前景局部漂移信息；对所述前景局部漂移信息实行最大似然值估算，分析可疑前景局部漂移是抛物移动的可信度；判断所述可信度是否超过预设阈值；
警报装置，与所述数据处理模块电连接，用于实时警报。
其中，所述阈值设置范围为0.1～0.95。
本发明中通过设置少量摄像模块在近地的位置检测楼宇上对抛物情况，降低运维成本；能够有效对有高空抛物发生的情况下进行实时警报，有效避开抛物；通过摄像模块监控在事故发生后追溯高空抛物责任人，有效定责。
以上实施例仅为充分公开而非限制本发明，凡基于本发明的创作主旨、未经创造性劳动的等效技术特征的替换，应当视为本申请揭露的范围。
Claims (4)
1.一种监测高空抛物的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：设置摄像模块于近地面处，使用摄像模块仰视对楼宇外侧面进行摄像监控，并将监控数据发送至数据处理模块；
步骤2：数据处理模块将所述监控数据实时进行处理，包括：采用光流法对所述监控数据相邻帧图像进行分析，得到各像素点的移动信息；对所述移动信息采用主成分分析，识别背景的整体漂移得到可疑的前景局部漂移信息；对所述前景局部漂移信息采用最大似然值估算，分析可疑前景局部漂移是抛物移动的可信度；
对所述前景局部漂移信息采用最大似然值估算，分析可疑前景局部漂移是抛物移动的可信度的具体方法为：得到可疑的前景局部漂移信息后，先假设确实有物体移动，初始水平和垂直速度分别为Vh0和Vv0；根据重力加速度规律，物体的水平速度大致不变，垂直速度会随时间线性增加；然后将这个运动规律套在对应位置的像素点上，计算像素点通过光流法算得的运动特性和假定的Vh0/Vv0参数的似然函数；在合理数值范围内改变Vh0和Vv0参数重复计算似然函数；如果遍历所有合理的Vh0/Vv0组合后，得到的最大似然函数就确定有抛物的可信度；
步骤3：判断所述可信度是否超过预设阈值来选择实时警报。
2.根据权利要求1所述的监测高空抛物的方法，其特征在于，所述阈值设置范围为0.1～0.95。
3.一种监测高空抛物的系统，其特征在于，包括：
摄像模块，设置于近地面处，用于采集监控数据；
数据处理模块，与所述摄像模块电连接，用于将所述监控数据实时进行处理，包括：采用光流法对所述监控数据相邻帧图像进行分析，得到各像素点的移动信息；对所述移动信息实行主成分分析，识别背景的整体漂移得到可疑的前景局部漂移信息；对所述前景局部漂移信息实行最大似然值估算，分析可疑前景局部漂移是抛物移动的可信度；判断所述可信度是否超过预设阈值；
对所述前景局部漂移信息采用最大似然值估算，分析可疑前景局部漂移是抛物移动的可信度的具体方法为：得到可疑的前景局部漂移信息后，先假设确实有物体移动，初始水平和垂直速度分别为Vh0和Vv0；根据重力加速度规律，物体的水平速度大致不变，垂直速度会随时间线性增加；然后将这个运动规律套在对应位置的像素点上，计算像素点通过光流法算得的运动特性和假定的Vh0/Vv0参数的似然函数；在合理数值范围内改变Vh0和Vv0参数重复计算似然函数；如果遍历所有合理的Vh0/Vv0组合后，得到的最大似然函数就确定有抛物的可信度；
警报装置，与所述数据处理模块电连接，用于实时警报。
4.根据权利要求3所述的监测高空抛物的系统，其特征在于，所述阈值设置范围为0.1～0.95。
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