CN110002305B - 一种基于计算机视觉技术的电梯门缝线检测方法与系统 - Google Patents
一种基于计算机视觉技术的电梯门缝线检测方法与系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种基于计算机视觉技术的电梯门缝线检测方法与系统，其中方法包括以下步骤：包括以下步骤：视频采集单元采集电梯门上出现门缝线的中间区域的电梯门图像；门缝线检测单元根据视频采集传输过来的电梯门上出现门缝线的中间区域的电梯门图像确定的检测区域，依据门缝位置颜色较暗的特质，对检测区域进行颜色扫描，判定区域中是否有完整的门缝线特征，若存在门缝线，输出检测到门缝线信号，如果不在预设范围，输出未检测到门缝线信号；告警逻辑单元根据门缝线检测单元实时传输过来的门缝线状态，进行时域的累积分析，从而得到电梯是否正常关闭的结果。
Description
技术领域
本发明属于视觉检测技术领域，具体涉及一种基于计算机视觉技术的电梯门缝线检测方法与系统。
背景技术
电梯作为当前社会重要的工具，由于其使用的频繁性以及本身环境的密闭性，具备很强的图像监控需求，同时也是监控设备安装的热点场景。传统的电梯监控只有录像和显示功能，当电梯发生故障时，受困人员通过呼救按钮通知小区相关物业人员组织救援，具有一定的滞后性和风险性。而对于电梯本身，常常因为电梯门间的异物(瓶盖、垃圾等)卡住造成门关闭不到位，产生门缝线现象。在电梯上升过程中，门缝线较大的电梯容易出现抖动、下坠等事故。
中国发明专利申请CN 106144824A公开了一种基于移动终端的电梯智能安全防护系统，包括以下步骤：(1)粘贴传感装置到电梯门缝内侧；(2)通过传感装置中的红外传感检测电梯门中是否有异物信息；(3)通过传感装置中的无线收发器，将电梯门存在异物卡夹信息发送到无线移动终端装置；(4)无线终端对于接收到的异物卡夹事件进行报警。该技术方案有两个显著的缺点：
(1)该方法在电梯里安装了其他传感器，需要增加一定的硬件成本和安装成本；
(2)该方法使用的传感器安装在电梯门上后，随着电梯门频繁开关过程，其传感器本身位置会逐渐移动，硬件传感器精度容易减损，算法的感知准确度也会伴随下降。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于计算机视觉技术的电梯门缝线检测方法与系统，用于提出一种实时有效的检测门缝线的技术方案，准确检测出被监控电梯的门缝线情况。
为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：
本发明的一个方面，提出了一种基于计算机视觉技术的电梯门缝线检测方法，包括以下步骤：
视频采集单元采集电梯门上出现门缝线的中间区域的电梯门图像；
门缝线检测单元根据视频采集传输过来的电梯门上出现门缝线的中间区域的电梯门图像确定的检测区域，依据门缝位置颜色较暗的特质，对检测区域进行颜色扫描，判定区域中是否有完整的门缝线特征，若存在门缝线，输出检测到门缝线信号，如果不在预设范围，输出未检测到门缝线信号，其中所述判定区域中是否有完整的门缝线特征进一步包括以下步骤：
对于输入的检测区域的彩色图像，先将三通道的彩色图像转化为单通道的灰度图；
对于上一步的灰度图进行逐像素扫描，如果灰度值不大于一定阈值就将其像素值置为0，如果高于一定阈值将其像素值置为255；
对于二值化模式图，从左到右依次统计每列中白色像素的个数，存储为固定序列；
已知当前检测区域的高以及二值图中每列的白色像素值，依次统计每列白色像素值在列长的占比，如果比例超过一定阈值，则认为此列为有效门缝列；
统计上一步中判定得到的有效门缝列数，如果最终的列数值在预设范围内，认为当前帧存在门缝线，输出检测到门缝线信号；如果不在预设范围，输出未检测到门缝线信号；
告警逻辑单元根据门缝线检测单元实时传输过来的门缝线状态，进行时域的累积分析，从而得到电梯是否正常关闭的结果。
优选地，所述得到电梯是否正常关闭的结果具体包含的判定条件如下：
当前时刻，接收到的门缝线检测信号，是否判定电梯门存在门缝线，若是，进入下一步骤，若否，则返回；
统计一定时间区段，累计接收到的检测到门缝线的信号，每检测到一次累积计数加1；如果中间出现未检测到门缝线的信号，累积计数器清零；
若本时间区段，计数器计数大于一定阈值，则发出告警信息。
优选地，对于每台电梯，在初始化检测系统时，通过人工标定的方式，标定电梯门中间出现门缝线的矩形区域作为检测区域。
优选地，所述视频采集单元包括监控摄相机或深度相机的视频采集设备，所述视频采集设备安装在电梯轿厢内顶部。
优选地，所述门缝线检测单元包括CPU，ARM，DSP，GPU，FPGA，ASIC和单片机之一的通用处理设备。
优选地，所述告警逻辑单元包括CPU，ARM，DSP，GPU，FPGA，ASIC，单片机之一的通用处理设备。
本发明的另一方面，提供了一种基于计算机视觉技术的电梯门缝线检测系统，包括：
视频采集单元，用于采集电梯门上出现门缝线的中间区域的电梯门图像；
门缝线检测单元，用于根据视频采集传输过来的电梯门上出现门缝线的中间区域的电梯门图像确定的检测区域，依据门缝位置颜色较暗的特质，对检测区域进行颜色扫描，判定区域中是否有完整的门缝线特征，若存在门缝线，输出检测到门缝线信号，如果不在预设范围，输出未检测到门缝线信号，其中所述判定区域中是否有完整的门缝线特征进一步包括以下步骤：
对于输入的检测区域的彩色图像，先将三通道的彩色图像转化为单通道的灰度图；
对于上一步的灰度图进行逐像素扫描，如果灰度值不大于一定阈值就将其像素值置为0，如果高于一定阈值将其像素值置为255；
对于二值化模式图，从左到右依次统计每列中白色像素的个数，存储为固定序列；
已知当前检测区域的高以及二值图中每列的白色像素值，依次统计每列白色像素值在列长的占比，如果比例超过一定阈值，则认为此列为有效门缝列；
统计上一步中判定得到的有效门缝列数，如果最终的列数值在预设范围内，认为当前帧存在门缝线，输出检测到门缝线信号；如果不在预设范围，输出未检测到门缝线信号；
告警逻辑单元，用于根据门缝线检测单元实时传输过来的门缝线状态，进行时域的累积分析，从而得到电梯是否正常关闭的结果。
优选地，所述得到电梯是否正常关闭的结果具体包含的判定条件如下：
当前时刻，接收到的门缝线检测信号，是否判定电梯门存在门缝线，若是，进入下一步骤，若否，则返回；
统计一定时间区段，累计接收到的检测到门缝线的信号，每检测到一次累积计数加1；如果中间出现未检测到门缝线的信号，累积计数器清零；
若本时间区段，计数器计数大于一定阈值，则发出告警信息。
优选地，对于每台电梯，在初始化检测系统时，通过人工标定的方式，标定电梯门中间出现门缝线的矩形区域作为检测区域。
优选地，所述视频采集单元包括监控摄相机或深度相机的视频采集设备，所述视频采集设备安装在电梯轿厢内顶部。
采用本发明具有如下的有益效果：本发明针对电梯关闭不到位而出现的门缝线现象，基于计算机视觉的方法提出一种实时有效的检测门缝线的技术方案。本方案可以准确检测出被监控电梯的门缝线情况，及时通知乘客离开电梯轿厢，避免事故发生，同时通知维保部门来进行电梯修理，解决事故隐患。
附图说明
图1为本发明实施例的基于计算机视觉技术的电梯门缝线检测系统的原理框图；
图2为本发明实施例的基于计算机视觉技术的电梯门缝线检测系统的检测区域标示图；
图3为本发明实施例的基于计算机视觉技术的电梯门缝线检测系统中判定区域中是否有完整的门缝线特征的步骤流程图；
图4为本发明实施例的基于计算机视觉技术的电梯门缝线检测系统中处理后的灰度模式图；
图5为本发明实施例的基于计算机视觉技术的电梯门缝线检测系统中处理后的二值化模式图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参照图1，本发明实施例公开了一种基于计算机视觉技术的电梯门缝线检测系统，包括视频采集单元、门缝检测单元和告警逻辑单元，其中：
A.视频采集单元，用于采集电梯门上出现门缝线的中间区域的电梯门图像。为了更有效的采集待分析的图像数据，在电梯中安装监控摄像头时，保证相机视角能够完整覆盖电梯门区域；为了提高运算速度，对于每台电梯，在初始化检测系统时，通过人工标定的方式，标定电梯门中间会出现门缝线的矩形区域作为检测区域，图2中线框所示即为检测区域。
B.门缝线检测单元，用于根据视频采集传输过来的电梯门上出现门缝线的中间区域的电梯门图像确定的检测区域，依据门缝位置颜色较暗的特质，对检测区域进行颜色扫描，判定区域中是否有完整的门缝线特征，若存在门缝线，输出检测到门缝线信号，如果不在预设范围，输出未检测到门缝线信号，其中所述判定区域中是否有完整的门缝线特征进一步包括以下步骤，如图3所示：
B1.对于输入的检测区域的彩色图像，先将三通道的彩色图像转化为单通道的灰度图；具体转换过程如下：
设(r，g，b)分别代表彩色图像中，一个像素在红绿蓝三个通道的数值，它们的值都在[0，255]范围内，根据要把这个像素转为单独的灰度通道v，具体转换公式为：
v＝r*0.299+g*0.587+b*0.114
通过上述公式，可将原始彩色模式的检测区域转化为灰度模式图，转换后的具体效果如图4所示。
B2.鉴于门缝线区域本身基本都接近黑色，而黑色像素在灰度模式图上数值较小且稳定，对于上一步转换获得的灰度模式图进行逐像素扫描，如果某一像素点的灰度值不大于一定阈值就将其像素值置为0(黑色)，如果高于一定阈值将其像素值置为255(白色)，具体判定公式如下：
上式中的th表示判定灰度模式图中像素点为门缝线像素的阈值，具体数值依据从大量门缝线场景中的标定统计获得。通过上述公式，灰度模式图将转化为二值化模式图，具体如图5所示。
B3.对于图5中的二值化模式图，从左到右依次统计每列中白色像素的个数，存储为固定序列；
B4.已知当前检测区域的高H以及二值图中每列的白色像素值hn，依次统计每列白色像素值在列长的占比
如果比例超过一定阈值，则认为此列为有效门缝列；
B5.统计上一步中判定得到的有效门缝列数n，如果最终的列数值在预设范围[min，max]内，认为当前帧存在门缝线，输出检测到门缝线信号；如果不在预设范围，输出未检测到门缝线信号。
C.告警逻辑单元，用于根据门缝线检测单元实时传输过来的门缝线状态，进行时域的累积分析，从而得到电梯是否正常关闭的结果。具体包含的判定条件如下：
C1.当前时刻，接收到的门缝线检测信号，是否判定电梯门存在门缝线，若是，进入下一步骤，若否，则返回；
C2.统计一定时间区段(假设t分钟)，累计接收到的检测到门缝线的信号，每检测到一次累积计数加1；如果中间出现未检测到门缝线的信号，累积计数器清零；
C3.若本时间区段，计数器计数大于一定阈值(N次)，则发出告警。
进一步的，在具体应用实例中，告警信号发出时，电梯中乘客收到实时报警后，需及时离开电梯轿厢；电梯维保部门收到告警信号后，可查看电梯轿厢视频，进行进一步确认，若当前电梯门确实存在异物卡夹，关闭不紧的情况，可迅速前往现场进行电梯修理。
进一步的，具体应用实例中，视频采集单元包括但不限于监控摄相机，深度相机等获取图像数据的设备，其安装在电梯轿厢内顶部，用于采集轿厢内的视频图像信息，用于后续单元分析。
门缝线检测单元包括但不限于CPU，ARM，DSP，GPU，FPGA，ASIC，单片机等通用处理设备，根据采集到的图像信息进行分析，判断当前检测区域中的电梯门图像是否出现门缝线情况，将检测结果传给告警逻辑单元。
告警逻辑单元包括但不限于CPU，ARM，DSP，GPU，FPGA，ASIC，单片机等通用处理设备，不断来自门缝线检测单元的检测信息，通过逻辑判断的当前电梯门是否关闭正常，在电梯轿厢内发出相应告警信号，同时传送给维保部门。
与本发明系统实施例对应的，本发明实施例公开了一种基于计算机视觉技术的电梯门缝线检测方法，包括以下步骤：
视频采集单元采集电梯门上出现门缝线的中间区域的电梯门图像。为了更有效的采集待分析的图像数据，在电梯中安装监控摄像头时，保证相机视角能够完整覆盖电梯门区域；为了提高运算速度，对于每台电梯，在初始化检测系统时，通过人工标定的方式，标定电梯门中间会出现门缝线的矩形区域作为检测区域，图2中线框所示即为检测区域。
门缝线检测单元根据视频采集传输过来的电梯门上出现门缝线的中间区域的电梯门图像确定的检测区域，依据门缝位置颜色较暗的特质，对检测区域进行颜色扫描，判定区域中是否有完整的门缝线特征，若存在门缝线，输出检测到门缝线信号，如果不在预设范围，输出未检测到门缝线信号，其中所述判定区域中是否有完整的门缝线特征进一步包括以下步骤，如图3所示：
B1.对于输入的检测区域的彩色图像，先将三通道的彩色图像转化为单通道的灰度图；具体转换过程如下：
设(r，g，b)分别代表彩色图像中，一个像素在红绿蓝三个通道的数值，它们的值都在[0，255]范围内，根据要把这个像素转为单独的灰度通道V，具体转换公式为：
v＝r*0.299+g*0.587+b*0.114
通过上述公式，可将原始彩色模式的检测区域转化为灰度模式图，转换后的具体效果如图4所示。
B2.鉴于门缝线区域本身基本都接近黑色，而黑色像素在灰度模式图上数值较小且稳定，对于上一步转换获得的灰度模式图进行逐像素扫描，如果某一像素点的灰度值不大于一定阈值就将其像素值置为0(黑色)，如果高于一定阈值将其像素值置为255(白色)，具体判定公式如下：
上式中的th表示判定灰度模式图中像素点为门缝线像素的阈值，具体数值依据从大量门缝线场景中的标定统计获得。通过上述公式，灰度模式图将转化为二值化模式图，具体如图5所示。
B3.对于图5中的二值化模式图，从左到右依次统计每列中白色像素的个数，存储为固定序列；
B4.已知当前检测区域的高H以及二值图中每列的白色像素值hn，依次统计每列白色像素值在列长的占比
如果比例超过一定阈值，则认为此列为有效门缝列；
B5.统计上一步中判定得到的有效门缝列数n，如果最终的列数值在预设范围[min，max]内，认为当前帧存在门缝线，输出检测到门缝线信号；如果不在预设范围，输出未检测到门缝线信号。
C.告警逻辑单元根据门缝线检测单元实时传输过来的门缝线状态，进行时域的累积分析，从而得到电梯是否正常关闭的结果。具体包含的判定条件如下：
C1.当前时刻，接收到的门缝线检测信号，是否判定电梯门存在门缝线，若是，进入下一步骤，若否，则返回；
C2.统计一定时间区段(假设t分钟)，累计接收到的检测到门缝线的信号，每检测到一次累积计数加1；如果中间出现未检测到门缝线的信号，累积计数器清零；
C3.若本时间区段，计数器计数大于一定阈值(N次)，则发出告警。
进一步的，在具体应用实例中，告警信号发出时，电梯中乘客收到实时报警后，需及时离开电梯轿厢；电梯维保部门收到告警信号后，可查看电梯轿厢视频，进行进一步确认，若当前电梯门确实存在异物卡夹，关闭不紧的情况，可迅速前往现场进行电梯修理。
进一步的，具体应用实例中，视频采集单元包括但不限于监控摄相机，深度相机等获取图像数据的设备，其安装在电梯轿厢内顶部，用于采集轿厢内的视频图像信息，用于后续单元分析。
门缝线检测单元包括但不限于CPU，ARM，DSP，GPU，FPGA，ASIC，单片机等通用处理设备，根据采集到的图像信息进行分析，判断当前检测区域中的电梯门图像是否出现门缝线情况，将检测结果传给告警逻辑单元。
告警逻辑单元包括但不限于CPU，ARM，DSP，GPU，FPGA，ASIC，单片机等通用处理设备，不断来自门缝线检测单元的检测信息，通过逻辑判断的当前电梯门是否关闭正常，在电梯轿厢内发出相应告警信号，同时传送给维保部门。
应当理解，本文所述的示例性实施例是说明性的而非限制性的。尽管结合附图描述了本发明的一个或多个实施例，本领域普通技术人员应当理解，在不脱离通过所附权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以做出各种形式和细节的改变。
Claims (8)
1.一种基于计算机视觉技术的电梯门缝线检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
视频采集单元采集电梯门上出现门缝线的中间区域的电梯门图像；
门缝线检测单元根据视频采集传输过来的电梯门上出现门缝线的中间区域的电梯门图像确定的检测区域，依据门缝位置颜色较暗的特质，对检测区域进行颜色扫描，判定区域中是否有完整的门缝线特征，若存在门缝线，输出检测到门缝线信号，如果不在预设范围，输出未检测到门缝线信号，其中所述判定区域中是否有完整的门缝线特征进一步包括以下步骤：
对于输入的检测区域的彩色图像，先将三通道的彩色图像转化为单通道的灰度图；
对于上一步的灰度图进行逐像素扫描，如果灰度值不大于一定阈值就将其像素值置为0，如果高于一定阈值将其像素值置为255；
对于二值化模式图，从左到右依次统计每列中白色像素的个数，存储为固定序列；
已知当前检测区域的高以及二值图中每列的白色像素值，依次统计每列白色像素值在列长的占比，如果比例超过一定阈值，则认为此列为有效门缝列；
统计上一步中判定得到的有效门缝列数，如果最终的列数值在预设范围内，认为当前帧存在门缝线，输出检测到门缝线信号；如果不在预设范围，输出未检测到门缝线信号；
告警逻辑单元根据门缝线检测单元实时传输过来的门缝线状态，进行时域的累积分析，从而得到电梯是否正常关闭的结果，
所述得到电梯是否正常关闭的结果具体包含的判定条件如下：
当前时刻，接收到的门缝线检测信号，是否判定电梯门存在门缝线，若是，进入下一步骤，若否，则返回；
统计一定时间区段，累计接收到的检测到门缝线的信号，每检测到一次累积计数加1；如果中间出现未检测到门缝线的信号，累积计数器清零；
若本时间区段，计数器计数大于一定阈值，则发出告警信息。
2.根据权利要求1所述的基于计算机视觉技术的电梯门缝线检测方法，其特征在于，对于每台电梯，在初始化检测系统时，通过人工标定的方式，标定电梯门中间出现门缝线的矩形区域作为检测区域。
3.根据权利要求1所述的基于计算机视觉技术的电梯门缝线检测方法，其特征在于，所述视频采集单元包括监控摄相机或深度相机的视频采集设备，所述视频采集设备安装在电梯轿厢内顶部。
4.根据权利要求1所述的基于计算机视觉技术的电梯门缝线检测方法，其特征在于，所述门缝线检测单元包括CPU，ARM，DSP，GPU，FPGA，ASIC和单片机之一的通用处理设备。
5.根据权利要求1所述的基于计算机视觉技术的电梯门缝线检测方法，其特征在于，所述告警逻辑单元包括CPU，ARM，DSP，GPU，FPGA，ASIC，单片机之一的通用处理设备。
6.一种基于计算机视觉技术的电梯门缝线检测系统，其特征在于，包括：
视频采集单元，用于采集电梯门上出现门缝线的中间区域的电梯门图像；
门缝线检测单元，用于根据视频采集传输过来的电梯门上出现门缝线的中间区域的电梯门图像确定的检测区域，依据门缝位置颜色较暗的特质，对检测区域进行颜色扫描，判定区域中是否有完整的门缝线特征，若存在门缝线，输出检测到门缝线信号，如果不在预设范围，输出未检测到门缝线信号，其中所述判定区域中是否有完整的门缝线特征进一步包括以下步骤：
对于输入的检测区域的彩色图像，先将三通道的彩色图像转化为单通道的灰度图；
对于上一步的灰度图进行逐像素扫描，如果灰度值不大于一定阈值就将其像素值置为0，如果高于一定阈值将其像素值置为255；
对于二值化模式图，从左到右依次统计每列中白色像素的个数，存储为固定序列；
已知当前检测区域的高以及二值图中每列的白色像素值，依次统计每列白色像素值在列长的占比，如果比例超过一定阈值，则认为此列为有效门缝列；
统计上一步中判定得到的有效门缝列数，如果最终的列数值在预设范围内，认为当前帧存在门缝线，输出检测到门缝线信号；如果不在预设范围，输出未检测到门缝线信号；
告警逻辑单元，用于根据门缝线检测单元实时传输过来的门缝线状态，进行时域的累积分析，从而得到电梯是否正常关闭的结果，
所述得到电梯是否正常关闭的结果具体包含的判定条件如下：
当前时刻，接收到的门缝线检测信号，是否判定电梯门存在门缝线，若是，进入下一步骤，若否，则返回；
统计一定时间区段，累计接收到的检测到门缝线的信号，每检测到一次累积计数加1；如果中间出现未检测到门缝线的信号，累积计数器清零；
若本时间区段，计数器计数大于一定阈值，则发出告警信息。
7.根据权利要求6所述的基于计算机视觉技术的电梯门缝线检测系统，其特征在于，对于每台电梯，在初始化检测系统时，通过人工标定的方式，标定电梯门中间出现门缝线的矩形区域作为检测区域。
8.根据权利要求6所述的基于计算机视觉技术的电梯门缝线检测系统，其特征在于，所述视频采集单元包括监控摄相机或深度相机的视频采集设备，所述视频采集设备安装在电梯轿厢内顶部。
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| 基于机器视觉的电解加工对刀间隙检测;冯恩娟;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》;20120531;B023-34 * |
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