基于智能視頻圖像分析的營(yíng)銷服務(wù)帽識(shí)別

蘇州大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 朱富云

電力企業(yè)在施工過程中容易發(fā)生各種安全事故，事故原因是多方面的，包括管理、人員素質(zhì)、設(shè)備工具等問題。在電力施工危險(xiǎn)場(chǎng)所作業(yè)必須戴營(yíng)銷服務(wù)帽，不按規(guī)定佩戴營(yíng)銷服務(wù)帽存在很大的安全隱患。營(yíng)銷服務(wù)帽能保護(hù)頭部免受外力傷害，主要是保護(hù)頭部，防止高空墜落物，防止物體撞擊碰撞。目前，隨著視頻監(jiān)控系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控和高清監(jiān)控已具備了通過攝像頭采集工作現(xiàn)場(chǎng)視頻圖像的條件。通過對(duì)佩戴者的顏色、輪廓、體型以及各種觀察角度的視頻分析，發(fā)現(xiàn)營(yíng)銷服務(wù)帽識(shí)別的準(zhǔn)確性和通用性仍是戶外真實(shí)場(chǎng)景中的難點(diǎn)。

1 營(yíng)銷服務(wù)帽識(shí)別模型設(shè)計(jì)

電力企業(yè)為節(jié)約成本，開發(fā)一套基于GB28181協(xié)議的安全視頻監(jiān)控平臺(tái)，其將私有協(xié)議的視頻監(jiān)控?cái)z像頭的實(shí)時(shí)視頻流轉(zhuǎn)成滿足國(guó)標(biāo)協(xié)議的視頻流，平臺(tái)兼容市場(chǎng)絕大主流品牌攝像機(jī)。整個(gè)系統(tǒng)的架構(gòu)包括3個(gè)主要部分：監(jiān)控設(shè)備上采集的視頻源與智能分析引擎；服務(wù)端上的策略管理與智能報(bào)警服務(wù)器；客戶端上的智能報(bào)警瀏覽系統(tǒng)(包含處理單路視頻的單個(gè)瀏覽系統(tǒng)，或是包含大量攝像機(jī)的大型網(wǎng)絡(luò)瀏覽系統(tǒng))。這些模塊可以在單臺(tái)計(jì)算機(jī)上，也可分布在不同計(jì)算機(jī)上。智能分析引擎是系統(tǒng)的核心，對(duì)視頻源進(jìn)行底層次的處理。策略管理與智能報(bào)警服務(wù)器主要通過預(yù)設(shè)的報(bào)警管理?xiàng)l件對(duì)處理過的視頻流進(jìn)行高層次的分析，判斷是否符合報(bào)警條件。結(jié)合視頻行為分析技術(shù)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況的研究，提出了活動(dòng)目標(biāo)提取+營(yíng)銷服務(wù)帽輪廓匹配+顏色提取+多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類+統(tǒng)計(jì)學(xué)模型的多層組合邏輯解決方法。

智能視頻圖像分析的營(yíng)銷服務(wù)帽工作原理：抓取前端設(shè)備抓取場(chǎng)地信息，并上傳到管理系統(tǒng)服務(wù)器；伺服器實(shí)時(shí)讀取現(xiàn)場(chǎng)錄像并進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，實(shí)時(shí)輸出人員佩戴營(yíng)銷服務(wù)帽的信息。舉例來說，穿著的數(shù)量、不穿的數(shù)量；對(duì)不戴營(yíng)銷服務(wù)帽的工作人員進(jìn)行抓拍并發(fā)出報(bào)警，通知保安人員。通過擴(kuò)音器或現(xiàn)場(chǎng)提醒，安全管理員會(huì)對(duì)其進(jìn)行處理或處罰。

系統(tǒng)功能：視頻/圖片識(shí)別。它可與攝像機(jī)直接連接，也可以進(jìn)行視頻和圖像分析；營(yíng)銷服務(wù)帽識(shí)別。該系統(tǒng)能自動(dòng)識(shí)別戴營(yíng)銷服務(wù)帽的人是否戴營(yíng)銷服務(wù)帽，識(shí)別紅、黃、藍(lán)、白、橙等顏色的營(yíng)銷服務(wù)帽；報(bào)警功能。如果發(fā)現(xiàn)有不戴頭盔的人可在監(jiān)控室進(jìn)行語音報(bào)警，并進(jìn)行報(bào)警處理；全天候智能分析。智能全自動(dòng)分析，無需人員值守，無需人為操作；報(bào)警記錄查詢?？砂磿r(shí)間段、按監(jiān)控區(qū)域在識(shí)別過程中涉及對(duì)營(yíng)銷服務(wù)帽識(shí)別報(bào)警記錄進(jìn)行歷史查詢，每條記錄包含時(shí)間、地點(diǎn)、報(bào)警記錄快照；運(yùn)算優(yōu)勢(shì)。實(shí)時(shí)識(shí)別動(dòng)態(tài)視頻，深度優(yōu)化。具有較高的識(shí)別、跟蹤精度，對(duì)光線、陰天等環(huán)境的適應(yīng)性，沒有被別人的眼鏡、胡須、發(fā)型、表情等所影響。

2 營(yíng)銷服務(wù)帽使用過程中存在的問題

超周期使用。正常使用期為2年半(根據(jù)產(chǎn)品說明書規(guī)定)；但現(xiàn)場(chǎng)的警衛(wèi)對(duì)此一無所知，有些甚至不知道營(yíng)銷服務(wù)帽有沒有超期使用標(biāo)識(shí)報(bào)警記錄。有一個(gè)營(yíng)銷服務(wù)帽用了近10年，因外觀的更新看起來還不錯(cuò)，一直在繼續(xù)使用[1]。其實(shí)長(zhǎng)時(shí)間的營(yíng)銷服務(wù)帽也會(huì)逐漸老化，如不及時(shí)更換，在使用過程中出現(xiàn)事故后果不堪設(shè)想。

把營(yíng)銷服務(wù)帽當(dāng)作頭盔。這種現(xiàn)象在駕駛機(jī)動(dòng)車輛到作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)人員中較為常見，因?yàn)樯a(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的人都戴著營(yíng)銷服務(wù)帽，把營(yíng)銷服務(wù)帽兼作頭盔使用。營(yíng)銷服務(wù)帽的主要功能是保護(hù)頭部不受高空物體的跌落傷害，而頭盔則是保護(hù)騎車人不受隨之而來的跌落傷害。兩種防護(hù)重點(diǎn)不同，功能也各有側(cè)重，所以用營(yíng)銷服務(wù)帽代替頭盔是不合適的；同樣營(yíng)銷服務(wù)帽也不能在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)使用。

把兩種防護(hù)重營(yíng)銷服務(wù)帽當(dāng)?shù)首佑谩９S里有人空閑時(shí)喜歡把營(yíng)銷服務(wù)帽當(dāng)?shù)首幼?，一不小心就可能“坐”出違章、隱患、事故。進(jìn)入生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的人員必須戴營(yíng)銷服務(wù)帽，隨意摘下營(yíng)銷服務(wù)帽屬于違法行為。當(dāng)?shù)首邮褂脮r(shí)會(huì)劃傷帽沿、帽頂、壓損帽襯，導(dǎo)致營(yíng)銷服務(wù)帽損壞或使用壽命降低。

存放不當(dāng)。頭盔適用溫度為-10℃～50℃，放置于通風(fēng)干燥處，避免與火源及腐蝕性物質(zhì)接觸，以免影響頭盔的使用壽命。要盡可能縮短營(yíng)銷服務(wù)帽的庫存量，最好是隨買隨用。存貨存放時(shí)間過長(zhǎng)會(huì)影響實(shí)際使用時(shí)間，如1只營(yíng)銷服務(wù)帽的使用期限為2年半，儲(chǔ)存2年再用，半年后要報(bào)廢。

使用前缺少必要的檢查。在使用前應(yīng)定期檢查以下物品：帽外殼無損傷，裂紋及明顯變形；帽襯無破損；帽箍完好，與帽殼連接牢固；帽帶無腐蝕、無傷痕；鎖扣完整有效；如遇有嚴(yán)重沖擊后應(yīng)立即報(bào)廢，切忌再用。

管理混亂。有些員工喜歡把營(yíng)銷服務(wù)帽當(dāng)作公共安全用具，想用的時(shí)候就隨便拿一支，時(shí)間一長(zhǎng)有些營(yíng)銷服務(wù)帽的出廠日等原始數(shù)據(jù)都丟失了，管理人員心里有數(shù)嗎？頭盔應(yīng)按規(guī)定統(tǒng)一編號(hào)，按編號(hào)定人、按工作性質(zhì)分色配戴并建立相應(yīng)使用臺(tái)帳。

3 營(yíng)銷服務(wù)帽智能識(shí)別

在現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)中安全生產(chǎn)始終是一個(gè)非常重要的組成部分，只有保證了工人的安全，才能保證企業(yè)的利益。當(dāng)電壓較低時(shí)，作為保護(hù)、防護(hù)的重要措施，營(yíng)銷服務(wù)帽一直是各大企業(yè)都要求員工佩戴的，但卻發(fā)生了各種因不戴營(yíng)銷服務(wù)帽而引發(fā)的安全事故。不少施工人員不帶營(yíng)銷服務(wù)帽可能并非一兩次偶然的疏忽而是已成為一種習(xí)慣，究其原因，有的工人覺得戴營(yíng)銷服務(wù)帽有麻煩而不舒服，有的則是心存僥幸，以為事故不會(huì)發(fā)生在自己身上。如何才能確保工人戴上營(yíng)銷服務(wù)帽成了現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管的一大難題。

倍特威視營(yíng)銷服務(wù)帽識(shí)別系統(tǒng)可自動(dòng)檢測(cè)員工是否戴頭盔，有效預(yù)防安全生產(chǎn)事故的發(fā)生[2]。實(shí)現(xiàn)了不需人工干預(yù)的安全生產(chǎn)智能化管理，采用智能視頻分析結(jié)合前沿深度學(xué)習(xí)技術(shù)，識(shí)別率高、兼容性強(qiáng)、性能穩(wěn)定。威視營(yíng)銷服務(wù)帽識(shí)別系統(tǒng)是一種利器，它促使工人佩戴營(yíng)銷服務(wù)帽，可以提高工人的安全意識(shí)，把事故扼殺在萌芽狀態(tài)。

3.1 營(yíng)銷服務(wù)帽智能識(shí)別應(yīng)用模式

聯(lián)動(dòng)禁模式。高危區(qū)門口安裝營(yíng)銷服務(wù)帽識(shí)別系統(tǒng)與門禁系統(tǒng)相結(jié)合，要求工作人員在進(jìn)入車間后，對(duì)進(jìn)入車間的工人進(jìn)行營(yíng)銷服務(wù)帽檢查，在未戴營(yíng)銷服務(wù)帽的情況下不得開門；員工必須戴營(yíng)銷服務(wù)帽方可進(jìn)入防護(hù)區(qū)進(jìn)行工作。

動(dòng)態(tài)檢測(cè)模式。將營(yíng)銷服務(wù)帽識(shí)別系統(tǒng)部署到企業(yè)的高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，實(shí)時(shí)檢測(cè)視頻畫面中是否有人員活動(dòng)，當(dāng)檢測(cè)到有人時(shí)，檢測(cè)工人是否戴營(yíng)銷服務(wù)帽，如果沒有戴營(yíng)銷服務(wù)帽則發(fā)出報(bào)警信息通知后臺(tái)的管理人員。

3.2 營(yíng)銷服務(wù)帽智能識(shí)別系統(tǒng)功能

實(shí)時(shí)分析識(shí)別與預(yù)警。利用視頻監(jiān)控的實(shí)時(shí)視頻對(duì)工作人員戴頭盔的情況進(jìn)行實(shí)時(shí)識(shí)別和檢測(cè)，對(duì)不戴頭盔的危險(xiǎn)行為進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和預(yù)警，報(bào)警視頻、截圖可在客戶端顯示，可在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置音響和揚(yáng)聲器，并可根據(jù)用戶需要將報(bào)警信息推送到有關(guān)管理人員，協(xié)助管理人員進(jìn)行安全生產(chǎn)管理實(shí)時(shí)監(jiān)控和預(yù)警；報(bào)警記錄存儲(chǔ)。頭盔識(shí)別系統(tǒng)能將不戴頭盔的報(bào)警截圖和視頻實(shí)時(shí)存儲(chǔ)到據(jù)庫，并能將時(shí)間、地點(diǎn)、報(bào)警截圖、報(bào)警視頻等生成報(bào)表信息，方便人員安全管理；告警記錄快速查詢。高效率的報(bào)警記錄快速查詢，可根據(jù)報(bào)警時(shí)間、監(jiān)控區(qū)域不戴營(yíng)銷服務(wù)帽的行為進(jìn)行報(bào)警查詢，查詢到的多條記錄顯示在報(bào)表中，每個(gè)記錄都有詳細(xì)的報(bào)警截圖和視頻。

3.3 營(yíng)銷服務(wù)帽顏色識(shí)別

3.3.1 顏色樣本提取

在營(yíng)銷服務(wù)帽顏色識(shí)別中，營(yíng)銷服務(wù)帽顏色樣本的提取是關(guān)鍵，它是基本顏色特征匹配的基礎(chǔ)。本場(chǎng)營(yíng)銷服務(wù)帽的顏色分為紅、白、藍(lán)、黃四種，詳細(xì)操作如下：分別取樣晴天、陰天、雨天、雪天、霧天穿越變電站的現(xiàn)場(chǎng)視頻素材各5000，每次穿越場(chǎng)景中的人員停留3～5秒，每個(gè)視頻幀都要經(jīng)過采樣和定標(biāo)。

3.3.2 顏色識(shí)別算法實(shí)現(xiàn)

通過對(duì)樣本分析提取圖象特征。在視頻圖像信息中，通過分析大量樣本素材提取圖像特征。底層特征主要有三個(gè)：顏色、紋理和形狀特征。影像特征可分為高層影像特征和底層影像特征，底層特征主要是指顏色、形狀、紋理以及圖像的空間關(guān)系等。圖象的高層次特征即語義特征，是人們對(duì)圖象內(nèi)容和意義的認(rèn)識(shí)，從圖像中提取的特征可以是全局特征也可以是局部特征，例如圖像中的某一目標(biāo)或?qū)ο?。特征量的提取是CBIR 技術(shù)的核心，特征量的提取質(zhì)量直接影響到圖像檢索的最終效果。

通過圖像特征進(jìn)行圖像相似度匹配。對(duì)圖像進(jìn)行特征提取后，所要做的就是選擇適當(dāng)?shù)姆椒?，利用圖像的這些特征進(jìn)行圖像間的相似性判別，確定檢索到的圖像與數(shù)據(jù)庫中的哪些圖像最接近，即度量它們的相似度。對(duì)現(xiàn)有圖像進(jìn)行特征提取后，所的相似性測(cè)度判據(jù)主要有歐氏距離、直方圖相交距離、二次式距離、相關(guān)系數(shù)、馬氏距離等。

優(yōu)化圖像檢索速度。為提高圖像檢索速度建立了索引機(jī)制。由于所提取的圖像特征之間可能存在一定的相關(guān)性，因此，在圖像檢索系統(tǒng)中選擇合適的索引機(jī)制可以提高檢索速度。

設(shè)置閥值，輸出匹配樣本。經(jīng)過大量試驗(yàn)確定了最合理的閥值，根據(jù)設(shè)定好的閥值對(duì)檢索到的圖像相似性進(jìn)行排序，得到符合相似性的圖像輸出。

4 結(jié)語

智能視頻圖像分析中的營(yíng)銷服務(wù)帽識(shí)別，可實(shí)現(xiàn)對(duì)人員越權(quán)通過分析、站內(nèi)人員出入分析有效地利用視頻智能監(jiān)控，促進(jìn)變電站運(yùn)行管理水平的提高，保證變電站安全穩(wěn)定運(yùn)行。