CN114299413A

CN114299413A - 一种用于建筑工程的图像采集预警系统

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Publication number: CN114299413A
Application number: CN202111333399.1A
Authority: CN
Inventors: 罗水兰; 陈尚军; 刘锋易
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2021-11-11
Filing date: 2021-11-11
Publication date: 2022-04-08

Abstract

本发明涉及建筑工程技术领域，具体地说，涉及一种用于建筑工程的图像采集预警系统。其包括图像采集单元、特征提取单元、粉尘分析单元和预警提醒单元。本发明中通过图像采集单元采集建筑工程现场的图像视频，然后特征提取单元提取图像采集单元采集的图像特征，反映粉尘空间分布特征，方便后续判断粉尘浓度，粉尘分析单元接收特征提取单元反映粉尘空间分布特征的数据，判定粉尘浓度值，在粉尘浓度值超标时发布信号至预警提醒单元进行报警提醒，使建筑施工的幕后工作人员在对施工现场进行监控时，可以根据图像分析现场的粉尘浓度情况，避免危害工作人员健康和污染环境，实用性更强。

Description

一种用于建筑工程的图像采集预警系统

技术领域

本发明涉及建筑工程技术领域，具体地说，涉及一种用于建筑工程的图像采集预警系统。

背景技术

建筑工程为建设工程的一部分，指通过对各类房屋建筑及其附属设施的建造和与其配套的线路、管道、设备的安装活动所形成的工程实体，同时在建筑施工过程中会产生大量的粉尘，在粉尘浓度过高时需要及时洒水降低粉尘漂浮；

然而目前在进行建筑工程施工时，需要在现场安装监控设备，用于采集现场施工的图像，方便幕后工作人员及时跟踪工程进度，可以及时对建筑工程的后续工作安排。

但是目前在进行图像采集时，仅能观察到施工进度，无法根据图像对建筑施工的粉尘浓度进行判断，导致不能及时发现粉尘对工作人员和环境的危害，影响工作人员的生命健康和污染环境，需要加装粉尘传感器来进行检测，使施工现场安装多个设备，不仅占用空间，还增加了成本，在粉尘浓度过高时不能及时预警提醒易受到周围人的投诉，不利于工程的正常进行。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于建筑工程的图像采集预警系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种用于建筑工程的图像采集预警系统，包括图像采集单元、特征提取单元、粉尘分析单元和预警提醒单元，具体的：

所述图像采集单元用于采集建筑工程现场的图像视频；

所述特征提取单元用于提取图像采集单元采集的图像特征，通过图像特征反映粉尘空间分布特征，形成粉尘空间分布特征的数据，得到；

所述粉尘分析单元用于接收特征提取单元反映粉尘空间分布特征的数据，判定粉尘浓度值。

作为本技术方案的进一步改进，所述图像采集单元采用监控设备，监控设备包括前端设备和后端设备，其中：

所述前端设备通常包括摄像机、监听器和多功能解码器，前端设备通过传输媒介与中心控制系统的设备建立相应的连接，用以传输视音频信号。

作为本技术方案的进一步改进，所述传输媒介包括有线、无线和光纤。

作为本技术方案的进一步改进，所述特征提取单元包括图像截取模块、灰度处理模块和边缘提取模块，其中：

所述图像截取模块用于截取图像视频中的任意图像为图像帧；

所述灰度处理模块用于将图像截取模块截取的图像帧转化为黑白灰度图像；

所述边缘提取模块用于提取黑白灰度图像细节丢失特征的边缘总数。

作为本技术方案的进一步改进，所述灰度处理模块将图像帧转化为黑白灰度图像的转化公式如下：

Grey＝R*0.299+G*0.587+B*0.114；

其中，Grey为灰色集合，R为红色集合，G为绿色集合，B为蓝色集合。

作为本技术方案的进一步改进，所述边缘提取模块提取边缘总数采用Canny边缘检测算法，包括以下步骤：

应用高斯滤波来平滑图像；

寻找图像中粉尘的强度梯度；

用非最大抑制技术来消除边误检；

用滞后阈值算法跟踪边缘，提取图像细节丢失特征。

作为本技术方案的进一步改进，所述粉尘分析单元包括图像增强模块、复杂度分析模块和阈值对比模块，其中：

所述图像增强模块用于将增强粉尘空间分布特征图像的强度；

所述复杂度分析模块用于计算粉尘的密度；

所述阈值对比模块用于接收聚类分析模块的复杂度值与预先设置的阈值对比，在复杂度值大于等于阈值时发布粉尘浓度值超标的信号。

作为本技术方案的进一步改进，所述复杂度分析模块粉尘密度计算公式如下：

其中，C为粉尘复杂度；k为粉尘空间中大小不同颗粒的类型个数；n为特征值；i为单一的颗粒类型；N为边缘总数。

作为本技术方案的进一步改进，所述预警提醒单元用于接收粉尘分析单元粉尘浓度值超标的信号进行报警提醒，所述预警提醒单元包括声光报警器和语音报警器。

作为本技术方案的进一步改进，所述语音报警器内置讯响器喇叭。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

该用于建筑工程的图像采集预警系统中，通过图像采集单元采集建筑工程现场的图像视频，然后特征提取单元提取图像采集单元采集的图像特征，反映粉尘空间分布特征，方便后续判断粉尘浓度，粉尘分析单元接收特征提取单元反映粉尘空间分布特征的数据，判定粉尘浓度值，在粉尘浓度值超标时发布信号至预警提醒单元进行报警提醒，使建筑施工的幕后工作人员在对施工现场进行监控时，可以根据图像分析现场的粉尘浓度情况，避免危害工作人员健康和污染环境，实用性更强。

附图说明

图1为本发明的整体模块流程框图；

图2为本发明的特征提取单元、粉尘分析单元和预警提醒单元模块流程框图。

图中各个标号意义为：

100、图像采集单元；200、特征提取单元；300、粉尘分析单元；400、预警提醒单元。

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，所描述的实施例仅仅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。

本发明提供一种用于建筑工程的图像采集预警系统，请参阅图1所示，包括图像采集单元100、特征提取单元200、粉尘分析单元300和预警提醒单元400，具体的：

图像采集单元100用于采集建筑工程现场的图像视频，本实施例中图像采集单元100采用监控设备，监控设备包括前端设备和后端设备，其中：

前端设备通常包括摄像机、监听器和多功能解码器，前端设备通过传输媒介包括有线、无线和光纤传输媒介与中心控制系统的设备建立相应的连接，以传输视音频信号，方便建筑工程的幕后工作人员观看现场情况；

特征提取单元200用于提取图像采集单元100采集的图像特征，图像特征用于反映粉尘空间分布特征，形成粉尘空间分布特征的数据，以方便后续判断粉尘浓度，而特征提取单元200包括图像截取模块、灰度处理模块和边缘提取模块，首先图像截取模块截取图像视频中的任意图像为图像帧，然后灰度处理模块将图像截取模块截取的图像帧转化为黑白灰度图像，其转化公式如下：

Grey＝R*0.299+G*0.587+B*0.114；

其中，Grey为灰色集合；R为红色集合；G为绿色集合；B为蓝色集合；

转化完成后，边缘提取模块再提取黑白灰度图像细节丢失特征的边缘总数，在粉尘漂浮时，由于粉尘的遮挡，采集的图像中图案就会模糊，粉尘浓度越大，图像也会越来越模糊，而所谓模糊，其实就是使图像的细节丢失，粉尘越浓，细节丢失得越厉害，所以对细节的丢失特征进行分析，用以反映烟气的浓度，这里烟气的浓度也就是建筑工程场地中粉尘漂浮的浓度；

工作原理：

边缘提取模块采用Canny边缘检测算法，包括以下步骤：

S1、应用高斯滤波来平滑图像，目的是去除噪声；

S2、寻找图像中粉尘的强度梯度；

S3、用非最大抑制技术来消除边误检；

S4、用滞后阈值算法跟踪边缘，提取图像细节丢失特征，滞后阈值算法使用两个阈值来跟踪边缘,图像中的边缘一般都为连续曲线先利用较大的阈值标示出确信度高的边缘，考虑到这些边缘可能会出现间断,本实施例中再利用较小的阈值跟踪这些边缘周围的图像，并连接这些边缘得到图像细节丢失特征的边缘总数，反映出粉尘空间分布特征；

具体的，首先通过图像截取模块截取图像视频中的任意图像为图像帧，也就是截取一张照片，采用灰度处理模块将彩色的图像帧转化为黑白灰度图像，转化后，边缘提取模块将黑白灰度图像进行处理，提取图像细节丢失特征，反应粉尘空间分布特征，边缘提取模块采用Canny边缘检测算法提高图像中粉尘特征的提取效果，以便于后续更准确的分析粉尘。

上述粉尘分析单元300用于接收特征提取单元200反映粉尘空间分布特征的数据，判定粉尘浓度值，而粉尘分析单元300包括图像增强模块、复杂度分析模块和阈值对比模块，其中：

图像增强模块用于将增强粉尘空间分布特征图像的强度；

复杂度分析模块用于计算粉尘的密度，计算粉尘分布的复杂度，其计算公式如下：

其中，C为粉尘复杂度；k为粉尘空间中大小不同颗粒的类型个数；n为特征值；i为单一的颗粒类型；N为边缘总数，通过对图像细节丢失特征的复杂度反应粉尘的浓度值更准确；

阈值对比模块用于接收聚类分析模块的复杂度值与预先设置的阈值对比，在复杂度值大于等于阈值时发布粉尘浓度值超标的信号；

本实施例中，设阈值为K，其中K的取值范围为：2-10毫克/立方米，本实施例中K的取值优选为7毫克/立方米，在：

C≥K时，粉尘浓度危害工作人员健康；

C＜K时，粉尘浓度无危害；

预警提醒单元400用于接收粉尘分析单元300粉尘浓度值超标的信号进行报警提醒，预警提醒单元400包括声光报警器和语音报警器，其中：

声光报警器在接收到粉尘浓度值超标的信号时，控声光报警器发出强烈的声光报警信号，以达到提醒现场人员注意的目的，声光报警器利用音效芯片经三极管和变压器放大，推动扬声器发出声响，采用定时电路控制超高亮发光二极管发出闪亮的光信号；

语音报警器内置讯响器喇叭，具有报警功能，并存贮有八种声音信息，在接收到异常数据时内置的讯响器发出提取预设的声音警示他人，可以在粉尘浓度值超标时及时提醒他人进行处理，避免危害工作人员健康和污染环境，提高建筑工程现场的环境质量。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims

1.一种用于建筑工程的图像采集预警系统，其特征在于：包括图像采集单元(100)、特征提取单元(200)、粉尘分析单元(300)和预警提醒单元(400)，具体的：

所述图像采集单元(100)用于采集建筑工程现场的图像视频；

所述特征提取单元(200)用于提取图像采集单元(100)采集的图像特征，通过图像特征反映粉尘空间分布特征，形成粉尘空间分布特征的数据，得到；

所述粉尘分析单元(300)用于接收特征提取单元(200)反映粉尘空间分布特征的数据，判定粉尘浓度值。

2.根据权利要求1所述的用于建筑工程的图像采集预警系统，其特征在于：所述图像采集单元(100)采用监控设备，监控设备包括前端设备和后端设备，其中：

3.根据权利要求2所述的用于建筑工程的图像采集预警系统，其特征在于：所述传输媒介包括有线、无线和光纤。

4.根据权利要求1所述的用于建筑工程的图像采集预警系统，其特征在于：所述特征提取单元(200)包括图像截取模块、灰度处理模块和边缘提取模块，其中：

5.根据权利要求4所述的用于建筑工程的图像采集预警系统，其特征在于：所述灰度处理模块将图像帧转化为黑白灰度图像的转化公式如下：

Grey＝R*0.299+G*0.587+B*0.114；

6.根据权利要求4所述的用于建筑工程的图像采集预警系统，其特征在于：所述边缘提取模块提取边缘总数采用Canny边缘检测算法，包括以下步骤：

应用高斯滤波来平滑图像；

寻找图像中粉尘的强度梯度；

用非最大抑制技术来消除边误检；

用滞后阈值算法跟踪边缘，提取图像细节丢失特征。

7.根据权利要求1所述的用于建筑工程的图像采集预警系统，其特征在于：所述粉尘分析单元(300)包括图像增强模块、复杂度分析模块和阈值对比模块，其中：

所述复杂度分析模块用于计算粉尘的密度；

8.根据权利要求7所述的用于建筑工程的图像采集预警系统，其特征在于：所述复杂度分析模块粉尘密度计算公式如下：

9.根据权利要求7所述的用于建筑工程的图像采集预警系统，其特征在于：所述预警提醒单元(400)用于接收粉尘分析单元(300)粉尘浓度值超标的信号进行报警提醒，所述预警提醒单元(400)包括声光报警器和语音报警器。

10.根据权利要求9所述的用于建筑工程的图像采集预警系统，其特征在于：所述语音报警器内置讯响器喇叭。