CN110556003B - 无轨胶轮车速度的监控方法、装置、设备和存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及采矿技术领域，具体涉及一种无轨胶轮车速度的监控方法、装置、设备和存储介质。一种基于图像识别无轨胶轮车速度的监控方法，包括：确定无轨胶轮车进入监控范围；获取间隔预设时长的两个图像帧；根据所述两个图像帧确定所述无轨胶轮车在所述两个图像帧中经过的像素行；根据所述像素行和预设时长确定所述无轨胶轮车的速度；判断所述无轨胶轮车的速度是否超过预定的速度阈值；如果是，则发出报警信息。本申请的上述方法，利用图像帧来计算出车辆的速度，可以用机器监控取代了人力监控，提高了监控效果。

Description

无轨胶轮车速度的监控方法、装置、设备和存储介质

技术领域

本发明实施例涉及采矿技术领域，具体涉及一种无轨胶轮车速度的监控方法、装置、设备和存储介质。

背景技术

在井下煤矿生产中，无轨胶轮车是目前辅助运输的重要组成部分，在井下巷道环境中有着灵活性强、机动性高，具有很强的适应性，爬坡、转弯能力也很突出，应用范围广泛。巷道中的流动人员多，包括巷道冲洗工，通信系统维护人员安全员，带班领导，瓦斯检查员及其他走动逗留人员等。因为无轨胶轮车没有轨道限制，容易对巷道中的流动人员带来危险。如果无轨胶轮车车速过快，容易发生撞死撞伤的事故。目前缺乏对无轨胶轮车超速的监测措施。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种无轨胶轮车速度的监控方法、装置、设备和存储介质，用以解决现有技术无法对无轨胶轮车的速度进行监控的问题。

为实现上述目的，本发明实施例主要提供如下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供了一种无轨胶轮车速度的监控方法，包括：

确定无轨胶轮车进入监控范围；

获取间隔预设时长的两个图像帧；

根据所述两个图像帧确定无轨胶轮车在所述两个图像帧中经过的像素行；

根据所述像素行和预设时长确定所述无轨胶轮车的速度；

判断所述速度是否超过预定的速度阈值；

如果是，则发出报警信息。

在一种可能实施方式中，根据所述获取到的两个图像帧确定无轨胶轮车在两个图像帧中经过的像素行，包括：

确定所述两个图像帧中的目标车辆的对应块；

运用背景差法分别对两个图像帧进行差分，得到无轨胶轮车分别在两个图像帧中的第一像素行和第二像素行；

计算所述第一像素行和第二像素行的差得到所述无轨胶轮车在两个图像帧中经过的像素行。

在一种可能实施方式中，根据摄像机的视角、摄像机的高度和摄像机成像的总像素行确定每个像素行对应的实际距离wi，包括通过以下公式计算：

w_n＝l_n-l_n-1；其中，l_n为第n个像素行到摄像机的实际水平距离；

l_n-1为第n-1个像素行到摄像机的实际水平距离；

M为摄像机成像的像素总个数；

γ为摄像机视角；

H为摄像机的高度；

α_n是第n个像素行对应的成像角度；

θ为摄像机的盲区角度；

l_f为摄像机的盲区距离；

H为摄像机的高度；

n表示像素行的个数，大于或者等于2。

在一种实施方式中，根据像素行和预设时长确定无轨胶轮车的速度，包括：

根据所述像素行和所述每个像素行对应的实际距离计算得到无轨胶轮车移动的总的实际距离；

根据所述总的实际距离和所述预设时长计算得到所述无轨胶轮车的速度。

第二方面，本发明实施例还提供一种无轨胶轮车的监控装置，包括：

确定模块，用于确定无轨胶轮车进入监控范围；

获取间隔预设时长的两个图像帧；

根据所述两个图像帧确定无轨胶轮车在所述两个图像帧中经过的像素行；

计算模块，用于根据所述像素行和预设时长确定所述无轨胶轮车的速度；

判断模块，用于判断所述速度是否超过预定的速度阈值；

报警模块，用于如果判断模块确定所述速度超过预定的速度阈值，则发出报警信息。

在一种可能实施方式中，所述确定模块还用于，

确定所述两个图像帧中的目标车辆的对应块；

运用背景差法分别对两个图像帧进行差分，得到无轨胶轮车分别在两个图像帧中的第一像素行和第二像素行；

计算所述第一像素行和第二像素行的差得到所述无轨胶轮车在两个图像帧中经过的像素行。

在一种可能实施方式中，所述确定模块还用于，确定从图像帧中识别到无轨胶轮车之前，根据摄像机的视角、摄像机的高度和摄像机成像的总像素行确定每个像素行对应的实际距离。

在一种可能实施方式中，确定模块还用于通过以下公式计算：

w_n＝l_n-l_n-1；

在一种实施方式中，所述计算模块，还用于根据所述像素行和所述每个像素行对应的实际距离计算得到无轨胶轮车移动的总的实际距离；

根据所述总的实际距离和所述预设时长计算得到所述无轨胶轮车的速度。

第三方面，本发明实施例还提供一种电子设备，所述电子设备包括：至少一个处理器和至少一个存储器；

所述存储器用于存储一个或多个程序指令；

所述处理器，用于运行一个或多个程序指令，用以执行如上述任一项所述的方法。

第四方面，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机存储介质中包含一个或多个程序指令，所述一个或多个程序指令用于被执行如上述任一项所述的方法。

本发明实施例提供的技术方案至少具有如下优点：

本发明实施例提供的无轨胶轮车的监控方法，根据图像帧来计算所述无轨胶轮车的速度；判断所述无轨胶轮车的速度是否超过预定的速度阈值；如果超速，则发出报警信息。把人力监控变为了机器监控，提高了监控的效果。

附图说明

图1为本发明实施例提供的无轨胶轮车的监控方法流程图；

图2为本发明实施例提供的固定高度、角度的摄像机拍摄示意图。

图3为本发明实施例提供的单位像素与实际位移对应关系示意图；

图4为本发明实施例提供的无轨胶轮车的监控装置结构示意图；

图5为本发明实施例提供的无轨胶轮车的监控设备结构示意图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、接口、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

在无轨胶轮车的行驶的场景当中，无轨胶轮车的速度比较快，对巷道内的人员会有很大的危险，如果无轨胶轮车的速度过快，由于惯性的影响，一旦发现人员出现在前方的驾驶道路上，很难迅速停车，从而造成伤亡事故。

基于此，本申请提出了一种无轨胶轮车的监控方法，参见附图1所示的无轨胶轮车的监控方法流程图，该方法包括：

步骤S101，确定无轨胶轮车进入监控范围；其中，采用摄像头进行监控；

在无轨胶轮车行驶的主要路线巷道间隔1公里安装一部摄像机为宜，所有摄像头应安装在巷道顶部中央位置。安装角度倾角45度为宜。摄像头的视角有一个确定的范围，只有当无轨胶轮车进入到范围内，摄像头拍摄的图像中才能够有无轨胶轮车；确定无轨胶轮车进入监控范围有多种方式，一种方法是通过定时的方式，无轨胶轮车在某一个固定的时间时间段会经过监控范围；当时间进入到预定的时间段，确定无轨胶轮车进入到摄像监控范围；

一种方式是通过高频拍摄图像帧，利用目标检测算法对图像帧进行识别，判断图像帧中是否出现无轨胶轮车；如果上一帧图像中没有无轨胶轮车，而下一帧图像帧中有无轨胶轮车，则确定无轨胶轮车进入监控范围。

步骤S102，获取间隔预设时长的两个图像帧；

其中，上述预定时间间隔可以灵活设置，但是要保证两个图像帧中都有无轨胶轮车。

步骤S103，根据所述两个图像帧确定无轨胶轮车在所述两个图像帧中经过的像素行；

步骤S104，根据所述像素行和预设时长确定所述无轨胶轮车的速度；

步骤S105，判断所述速度是否超过预定的速度阈值；如果是，则执行步骤S106；如果否，则返回步骤S101；

其中，第一像素行和所述第二像素行的差是为图像距离；可以根据图像距离来换算成实际距离；第一图像帧和第二图像帧之间的时间间隔应该保证无轨胶轮车在两个图像帧中，都在摄像头的拍摄范围之内；

步骤S106，发出报警信息。

其中，可以语音通报司机已超速，控制汽车鸣笛，警告巷道作业人员，注意无轨胶轮车行驶。

上述方法，根据两个图像帧确定无轨胶轮车经过的像素行；根据像素行和预设时长确定无轨胶轮车的速度，进而判断无轨胶轮车是否超速；如果是，则发出报警信息；把人力监控变为了机器监控，提高了监控的效果。避免由于无轨胶轮车驾驶员超速而造成的撞死撞伤巷道作业人员，提高煤矿安全管理水平。

在一种实施方式中，确定从图像帧中识别到无轨胶轮车之前，还包括：根据摄像机的视角、摄像机的高度和摄像机成像的总像素行确定每个像素行对应的实际距离。为了说明摄像机的工作场景及基本的几何关系，参见附图2所示的固定高度、角度的摄像机拍摄示意图；以及参附图3所示的单位像素与实际位移对应关系示意图；

图2中，摄像机的高度为H；

摄像机的视角为角度AOD；用γ表示；

OC1是角度的平分线；

OA、OD是摄像机视角的两条边缘线；

角度O1OA为盲区角度对应图4中的θ；线段O1A的长度在图4中用l_f表示，为盲区距离；

在线段AD的成像范围内，包括多个像素，个数用M表示；

在一种实施方式中，根据摄像机的视角、摄像机的高度和摄像机成像的总像素行确定每个像素行对应的实际距离w_n，包括通过以下公式计算：

w_n＝l_n-l_n-1

其中，l_n为第n个像素行到摄像机的实际水平距离；

l_n-1为第n-1个像素行到摄像机的实际水平距离；

M为摄像机成像的像素总个数；

γ为摄像机视角；

H为摄像机的高度；

α_n是第n个像素行对应的成像角度；

n表示像素行的个数，大于或者等于2；

θ为摄像机的盲区角度，摄像机拍摄有一个视角范围，不在视角范围内，并且靠近摄像机的区域为盲区，视角范围包括视角的上边缘线和下边缘线；上边缘线图2中用OD表示；下边缘线图2中用OA表示；

l_f为摄像机的盲区距离；摄像机拍摄范围包括两个边缘点，图2中分别用点A和点D表示；靠近摄像头的边缘点A与摄像头的安装位置的水平距离；

其中，单个像素对应的成像角度α_n公式的具体推导过程说明如下：在图2中，角度AOD是摄像头拍摄的范围角度；OC是该角度的平分线；OC1垂直与A1D1；OA1等于OD。OB与OC的夹角为β。

其中，m为线段AB在成像中对应的像素行的个数；M为AD对应的像素个数，也就是成像的像素行的总数；

如果对于第一个像素，对应的角度是α1，因为像素只有1个，则m等于1，所以:

第一个像素对应的成像角度

如果有两个像素时，m＝2，计算第二个像素的成像角度α₂时，此时β缩小变为β₁，

第二个像素行对应的成像角度：

第n个像素行对应的成像角度：

其中，α₁表示第一行像素对应的摄像机的拍摄成像角度；

α₂示表示第二行像素对应的摄像机的拍摄成像角度；

在一种可能实施方式中，根据所述获取到的两个图像帧确定无轨胶轮车在两个图像帧中经过的像素行，包括：

确定所述两个图像帧中的所述无轨胶轮车的目标局部区域；

其中，目标局部区域可以是车头，车尾或者车上的一个显著的区域。

运用背景差法分别对两个图像帧进行差分，得到目标局部区域在两个图像帧中的像素行k和像素行m；

计算所述像素行k和像素行m的差得到所述无轨胶轮车在两个图像帧中经过的像素行。

根据图3可以直观得出：

l₁＝Htan(θ+α₁) w₁＝l₁-l_f

l₂＝Htan(θ+α₁+α₂) w₂＝l₂-l₁

……

l_n＝Htan(θ+α₁+α₂+…α_n) w_n＝l_n-l_n-1

其中，n表示像素的个数；w1、w2、w3……wn分别为单个像素对应的实际距离。

从以上的公式可以看出，只要摄像头的高度一定，角度一定，则图像帧里单位像素对应的实际距离w_n就是一个固定的定值。

得到w_n后，进行累加得到从第k行到第m行的实际位移：

最后用实际位移除以两个帧相隔的时间得到车速。

与方法对应，本申请还提出了一种无轨胶轮车速度的监控装置，参见附图4所示的无轨胶轮车的监控装置结构示意图，该装置包括：

确定模块41，用于确定无轨胶轮车进入监控范围；获取间隔预设时长的两个图像帧；

根据所述两个图像帧确定无轨胶轮车在所述两个图像帧中经过的像素行；

计算模块42，用于根据所述像素行和预设时长确定所述无轨胶轮车的速度；

判断模块43，用于判断所述速度是否超过预定的速度阈值；

报警模块44，用于如果判断模块确定所述速度超过预定的速度阈值，则发出报警信息。

在一种可能的实施方式中，所述确定模块41还用于，确定所述两个图像帧中的目标车辆的对应块；

运用背景差法分别对两个图像帧进行差分，得到无轨胶轮车分别在两个图像帧中的第一像素行和第二像素行；

计算所述第一像素行和第二像素行的差得到所述无轨胶轮车在两个图像帧中经过的像素行。

在一种可能的实施方式中，所述确定模块41还用于，确定从图像帧中识别到无轨胶轮车之前，根据摄像机的视角、摄像机的高度和摄像机成像的总像素行确定每个像素行对应的实际距离。

在一种可能实施方式中，确定模块41还用于通过以下公式计算：

w_n＝l_n-l_n-1

在一种可能的实施方式中，所述计算模块42，还用于根据所述像素行和所述每个像素行对应的实际距离计算得到无轨胶轮车移动的总的实际距离；

根据所述总的实际距离和所述预设时长计算得到所述无轨胶轮车的速度。第三方面，本申请还提出了一种电子设备，参见附图5所示的本发明实施例提供的无轨胶轮车的监控设备结构示意图，所述电子设备包括：至少一个处理器52和至少一个存储器51；

所述存储器51用于存储一个或多个程序指令；

所述处理器52，用于运行一个或多个程序指令，用以执行如上述任一项所述的方法。

第四方面，本申请还提出了一种计算机可读存储介质，所述计算机存储介质中包含一个或多个程序指令，所述一个或多个程序指令用于被执行如上述任一项所述的方法。

在本发明实施例中，处理器可以是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。处理器可以是通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，简称DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(FieldProgrammable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。

可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。处理器读取存储介质中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。

存储介质可以是存储器，例如可以是易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性和非易失性存储器两者。

其中，非易失性存储器可以是只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)、可编程只读存储器(Programmable ROM，简称PROM)、可擦除可编程只读存储器(Erasable PROM，简称EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(Electrically EPROM，简称EEPROM)或闪存。

易失性存储器可以是随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)，其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的RAM可用，例如静态随机存取存储器(Static RAM，简称SRAM)、动态随机存取存储器(Dynamic RAM，简称DRAM)、同步动态随机存取存储器(Synchronous DRAM，简称SDRAM)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(Double Data RateSDRAM，简称DDRSDRAM)、增强型同步动态随机存取存储器(EnhancedSDRAM，简称ESDRAM)、同步连接动态随机存取存储器(Synchlink DRAM，简称SLDRAM)和直接内存总线随机存取存储器(DirectRambus RAM，简称DRRAM)。

本发明实施例描述的存储介质旨在包括但不限于这些和任意其它适合类型的存储器。

本领域技术人员应该可以意识到，在上述一个或多个示例中，本发明所描述的功能可以用硬件与软件组合来实现。当应用软件时，可以将相应功能存储在计算机可读介质中或者作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是通用或专用计算机能够存取的任何可用介质。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的技术方案的基础之上，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种无轨胶轮车速度的监控方法，其特征在于，包括：

确定无轨胶轮车进入监控范围；

获取间隔预设时长的两个图像帧；

根据所述两个图像帧确定所述无轨胶轮车在所述两个图像帧中经过的像素行；

根据所述像素行和预设时长确定所述无轨胶轮车的速度；

判断所述速度是否超过预定的速度阈值；

如果是，则发出报警信息；

根据所述获取到的两个图像帧确定无轨胶轮车在两个图像帧中经过的像素行，包括：

确定所述两个图像帧中的所述无轨胶轮车的目标局部区域；

运用背景差法分别对两个图像帧进行差分，得到所述目标局部区域分别在两个图像帧中的第一像素行和第二像素行；

计算所述第一像素行和第二像素行的差得到所述无轨胶轮车在两个图像帧中经过的像素行；

确定从图像帧中识别到无轨胶轮车之前，还包括：根据摄像机的视角、摄像机的高度和摄像机成像的总像素行确定每个像素行对应的实际距离；

根据摄像机的视角、摄像机的高度和摄像机成像的总像素行确定每个像素行对应的实际距离wi，包括通过以下公式计算：

w_n＝l_n-l_n-1

其中，l_n为第n个像素行到摄像机的实际距离；

l_n-1为第n-1个像素行到摄像机的实际距离；

M为摄像机成像的像素总个数；

γ为摄像机视角；

H为摄像机的高度；

α_n是第n个像素行对应的成像角度；

θ为摄像机的盲区角度；

l_f为摄像机的盲区距离；

H为摄像机的高度；

n表示像素行的个数，大于或者等于2；

单个像素对应的成像角度α_n公式的具体推导过程说明如下：角度AOD是摄像头拍摄的范围角度；OC是该角度的平分线；OC1垂直与A1D1；OA1等于OD，OB与OC的夹角为β；

其中，m为线段AB在成像中对应的像素行的个数；M为AD对应的像素个数，也就是成像的像素行的总数；

如果对于第一个像素行，对应的成像角度是α₁，因为像素只有1个，则m等于1，所以:

第一个像素行对应的成像角度

如果有两个像素时，m＝2，计算第二个像素行对应的成像角度α₂时，此时β缩小变为β₁，

第二个像素行对应的成像角度：

第n个像素行对应的成像角度：

其中，α₁表示第一个像素行对应的成像角度；

α₂表示第二个像素行对应的成像角度；

根据像素行和预设时长确定无轨胶轮车的速度，包括：

根据所述像素行和所述每个像素行对应的实际距离计算得到无轨胶轮车移动的总的实际距离；

根据所述总的实际距离和所述预设时长计算得到所述无轨胶轮车的速度。

2.一种无轨胶轮车速度的监控装置，其特征在于，包括：

确定模块，用于确定无轨胶轮车进入监控范围；

获取间隔预设时长的两个图像帧；

根据所述两个图像帧确定无轨胶轮车在所述两个图像帧中经过的像素行；

计算模块，用于根据所述像素行和预设时长确定所述无轨胶轮车的速度；

判断模块，用于判断所述速度是否超过预定的速度阈值；

报警模块，用于如果判断模块确定所述速度超过预定的速度阈值，则发出报警信息；

所述确定模块还用于，

确定所述两个图像帧中的目标车辆的对应块；

运用背景差法分别对两个图像帧进行差分，得到无轨胶轮车分别在两个图像帧中的第一像素行和第二像素行；

计算所述第一像素行和第二像素行的差得到所述无轨胶轮车在两个图像帧中经过的像素行；

所述确定模块还用于，确定从图像帧中识别到无轨胶轮车之前，根据摄像机的视角、摄像机的高度和摄像机成像的总像素行确定每个像素行对应的实际距离；

根据摄像机的视角、摄像机的高度和摄像机成像的总像素行确定每个像素行对应的实际距离wi，包括通过以下公式计算：

w_n＝l_n-l_n-1

其中，l_n为第n个像素行到摄像机的实际距离；

l_n-1为第n-1个像素行到摄像机的实际距离；

M为摄像机成像的像素总个数；

γ为摄像机视角；

H为摄像机的高度；

α_n是第n个像素行对应的成像角度；

θ为摄像机的盲区角度；

l_f为摄像机的盲区距离；

H为摄像机的高度；

n表示像素行的个数，大于或者等于2；

单个像素对应的成像角度α_n公式的具体推导过程说明如下：角度AOD是摄像头拍摄的范围角度；OC是该角度的平分线；OC1垂直与A1D1；OA1等于OD，OB与OC的夹角为β；

其中，m为线段AB在成像中对应的像素行的个数；M为AD对应的像素个数，也就是成像的像素行的总数；

如果对于第一个像素行，对应的成像角度是α₁，因为像素只有1个，则m等于1，所以:

第一个像素行对应的成像角度

如果有两个像素时，m＝2，计算第二个像素行对应的成像角度α₂时，此时β缩小变为β₁，

第二个像素行对应的成像角度：

第n个像素行对应的成像角度：

其中，α₁表示第一个像素行对应的成像角度；

α₂表示第二个像素行对应的成像角度；

根据像素行和预设时长确定无轨胶轮车的速度，包括：

根据所述像素行和所述每个像素行对应的实际距离计算得到无轨胶轮车移动的总的实际距离；

根据所述总的实际距离和所述预设时长计算得到所述无轨胶轮车的速度。

3.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：至少一个处理器和至少一个存储器；

所述存储器用于存储一个或多个程序指令；

所述处理器，用于运行一个或多个程序指令，用以执行如权利要求1所述的方法。

4.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中包含一个或多个程序指令，所述一个或多个程序指令用于被执行如权利要求1所述的方法。

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