基于智能视频图像分析的营销服务帽识别

2021-12-04苏州大学机电工程学院朱富云

电力设备管理 2021年2期

苏州大学机电工程学院朱富云

电力企业在施工过程中容易发生各种安全事故，事故原因是多方面的，包括管理、人员素质、设备工具等问题。在电力施工危险场所作业必须戴营销服务帽，不按规定佩戴营销服务帽存在很大的安全隐患。营销服务帽能保护头部免受外力伤害，主要是保护头部，防止高空坠落物，防止物体撞击碰撞。目前，随着视频监控系统的广泛应用，网络监控和高清监控已具备了通过摄像头采集工作现场视频图像的条件。通过对佩戴者的颜色、轮廓、体型以及各种观察角度的视频分析，发现营销服务帽识别的准确性和通用性仍是户外真实场景中的难点。

1 营销服务帽识别模型设计

电力企业为节约成本，开发一套基于GB28181协议的安全视频监控平台，其将私有协议的视频监控摄像头的实时视频流转成满足国标协议的视频流，平台兼容市场绝大主流品牌摄像机。整个系统的架构包括3个主要部分：监控设备上采集的视频源与智能分析引擎；服务端上的策略管理与智能报警服务器；客户端上的智能报警浏览系统(包含处理单路视频的单个浏览系统，或是包含大量摄像机的大型网络浏览系统)。这些模块可以在单台计算机上，也可分布在不同计算机上。智能分析引擎是系统的核心，对视频源进行底层次的处理。策略管理与智能报警服务器主要通过预设的报警管理条件对处理过的视频流进行高层次的分析，判断是否符合报警条件。结合视频行为分析技术和现场实际情况的研究，提出了活动目标提取+营销服务帽轮廓匹配+颜色提取+多层神经网络分类+统计学模型的多层组合逻辑解决方法。

智能视频图像分析的营销服务帽工作原理：抓取前端设备抓取场地信息，并上传到管理系统服务器；伺服器实时读取现场录像并进行实时分析，实时输出人员佩戴营销服务帽的信息。举例来说，穿着的数量、不穿的数量；对不戴营销服务帽的工作人员进行抓拍并发出报警，通知保安人员。通过扩音器或现场提醒，安全管理员会对其进行处理或处罚。

系统功能：视频/图片识别。它可与摄像机直接连接，也可以进行视频和图像分析；营销服务帽识别。该系统能自动识别戴营销服务帽的人是否戴营销服务帽，识别红、黄、蓝、白、橙等颜色的营销服务帽；报警功能。如果发现有不戴头盔的人可在监控室进行语音报警，并进行报警处理；全天候智能分析。智能全自动分析，无需人员值守，无需人为操作；报警记录查询。可按时间段、按监控区域在识别过程中涉及对营销服务帽识别报警记录进行历史查询，每条记录包含时间、地点、报警记录快照；运算优势。实时识别动态视频，深度优化。具有较高的识别、跟踪精度，对光线、阴天等环境的适应性，没有被别人的眼镜、胡须、发型、表情等所影响。

2 营销服务帽使用过程中存在的问题

超周期使用。正常使用期为2年半(根据产品说明书规定)；但现场的警卫对此一无所知，有些甚至不知道营销服务帽有没有超期使用标识报警记录。有一个营销服务帽用了近10年，因外观的更新看起来还不错，一直在继续使用[1]。其实长时间的营销服务帽也会逐渐老化，如不及时更换，在使用过程中出现事故后果不堪设想。

把营销服务帽当作头盔。这种现象在驾驶机动车辆到作业现场的生产人员中较为常见，因为生产现场的人都戴着营销服务帽，把营销服务帽兼作头盔使用。营销服务帽的主要功能是保护头部不受高空物体的跌落伤害，而头盔则是保护骑车人不受随之而来的跌落伤害。两种防护重点不同，功能也各有侧重，所以用营销服务帽代替头盔是不合适的；同样营销服务帽也不能在生产现场使用。

把两种防护重营销服务帽当凳子用。工厂里有人空闲时喜欢把营销服务帽当凳子坐，一不小心就可能“坐”出违章、隐患、事故。进入生产现场的人员必须戴营销服务帽，随意摘下营销服务帽属于违法行为。当凳子使用时会划伤帽沿、帽顶、压损帽衬，导致营销服务帽损坏或使用寿命降低。

存放不当。头盔适用温度为-10℃～50℃，放置于通风干燥处，避免与火源及腐蚀性物质接触，以免影响头盔的使用寿命。要尽可能缩短营销服务帽的库存量，最好是随买随用。存货存放时间过长会影响实际使用时间，如1只营销服务帽的使用期限为2年半，储存2年再用，半年后要报废。

使用前缺少必要的检查。在使用前应定期检查以下物品：帽外壳无损伤，裂纹及明显变形；帽衬无破损；帽箍完好，与帽壳连接牢固；帽带无腐蚀、无伤痕；锁扣完整有效；如遇有严重冲击后应立即报废，切忌再用。

管理混乱。有些员工喜欢把营销服务帽当作公共安全用具，想用的时候就随便拿一支，时间一长有些营销服务帽的出厂日等原始数据都丢失了，管理人员心里有数吗？头盔应按规定统一编号，按编号定人、按工作性质分色配戴并建立相应使用台帐。

3 营销服务帽智能识别

在现场生产中安全生产始终是一个非常重要的组成部分，只有保证了工人的安全，才能保证企业的利益。当电压较低时，作为保护、防护的重要措施，营销服务帽一直是各大企业都要求员工佩戴的，但却发生了各种因不戴营销服务帽而引发的安全事故。不少施工人员不带营销服务帽可能并非一两次偶然的疏忽而是已成为一种习惯，究其原因，有的工人觉得戴营销服务帽有麻烦而不舒服，有的则是心存侥幸，以为事故不会发生在自己身上。如何才能确保工人戴上营销服务帽成了现场监管的一大难题。

倍特威视营销服务帽识别系统可自动检测员工是否戴头盔，有效预防安全生产事故的发生[2]。实现了不需人工干预的安全生产智能化管理，采用智能视频分析结合前沿深度学习技术，识别率高、兼容性强、性能稳定。威视营销服务帽识别系统是一种利器，它促使工人佩戴营销服务帽，可以提高工人的安全意识，把事故扼杀在萌芽状态。

3.1 营销服务帽智能识别应用模式

联动禁模式。高危区门口安装营销服务帽识别系统与门禁系统相结合，要求工作人员在进入车间后，对进入车间的工人进行营销服务帽检查，在未戴营销服务帽的情况下不得开门；员工必须戴营销服务帽方可进入防护区进行工作。

动态检测模式。将营销服务帽识别系统部署到企业的高风险区域，实时检测视频画面中是否有人员活动，当检测到有人时，检测工人是否戴营销服务帽，如果没有戴营销服务帽则发出报警信息通知后台的管理人员。

3.2 营销服务帽智能识别系统功能

实时分析识别与预警。利用视频监控的实时视频对工作人员戴头盔的情况进行实时识别和检测，对不戴头盔的危险行为进行实时监控和预警，报警视频、截图可在客户端显示，可在现场设置音响和扬声器，并可根据用户需要将报警信息推送到有关管理人员，协助管理人员进行安全生产管理实时监控和预警；报警记录存储。头盔识别系统能将不戴头盔的报警截图和视频实时存储到据库，并能将时间、地点、报警截图、报警视频等生成报表信息，方便人员安全管理；告警记录快速查询。高效率的报警记录快速查询，可根据报警时间、监控区域不戴营销服务帽的行为进行报警查询，查询到的多条记录显示在报表中，每个记录都有详细的报警截图和视频。

3.3 营销服务帽颜色识别

3.3.1 颜色样本提取

在营销服务帽颜色识别中，营销服务帽颜色样本的提取是关键，它是基本颜色特征匹配的基础。本场营销服务帽的颜色分为红、白、蓝、黄四种，详细操作如下：分别取样晴天、阴天、雨天、雪天、雾天穿越变电站的现场视频素材各5000，每次穿越场景中的人员停留3～5秒，每个视频帧都要经过采样和定标。

3.3.2 颜色识别算法实现

通过对样本分析提取图象特征。在视频图像信息中，通过分析大量样本素材提取图像特征。底层特征主要有三个：颜色、纹理和形状特征。影像特征可分为高层影像特征和底层影像特征，底层特征主要是指颜色、形状、纹理以及图像的空间关系等。图象的高层次特征即语义特征，是人们对图象内容和意义的认识，从图像中提取的特征可以是全局特征也可以是局部特征，例如图像中的某一目标或对象。特征量的提取是CBIR 技术的核心，特征量的提取质量直接影响到图像检索的最终效果。

通过图像特征进行图像相似度匹配。对图像进行特征提取后，所要做的就是选择适当的方法，利用图像的这些特征进行图像间的相似性判别，确定检索到的图像与数据库中的哪些图像最接近，即度量它们的相似度。对现有图像进行特征提取后，所的相似性测度判据主要有欧氏距离、直方图相交距离、二次式距离、相关系数、马氏距离等。

优化图像检索速度。为提高图像检索速度建立了索引机制。由于所提取的图像特征之间可能存在一定的相关性，因此，在图像检索系统中选择合适的索引机制可以提高检索速度。

设置阀值，输出匹配样本。经过大量试验确定了最合理的阀值，根据设定好的阀值对检索到的图像相似性进行排序，得到符合相似性的图像输出。