[发明专利]工业现场指示灯状态的视频监测方法

权利要求书

1.一种工业现场指示灯状态的视频监测方法，其特征在于，每个指示灯通过一个网络摄像机监测，采用单目网络摄像机监测固定机器上的指示灯，采用双目网络摄像机监测可动机器上的指示灯，所述方法包括：

对所述网络摄像机进行标定，以建立网络摄像机图像像素位置与场景点位置之间的关系；

在网络摄像机正常监控相应指示灯前启动各网络摄像机拍摄视频，将视频中略过几帧之后的连续的几帧的平均作为背景图像，其中，背景图像中各指示灯均为熄灭状态；

计算视频图像序列中的每一帧图像与所述背景图像之间的差值；

判断每一帧图像中指示灯的亮灭及颜色；

对所述指示灯亮灭及颜色变化结果进行关联分析；

将关联分析的结果向用户反馈；

其中，计算视频图像序列中的每一帧图像与所述背景图像之间的差值是对所有的所述机器及所述机器上安装的指示灯的运动情形下的动态图像，先将所述动态图像与背景图像进行图像匹配和透视变换，使两幅图像中所述机器所在图像区域重合之后，再与背景图像求差值；经过形态学腐蚀和膨胀对差分图像进行预处理，再做二值化处理，得到显示指示灯亮灭状态的黑白图像；对图像像素进行扫描，对所有黑色的像素点标记为0；对于白色的像素点标记为c，并扫描该白色像素相邻四个像素，若为黑色像素则标记为0，若为白色像素则标记为c并继续扫描其相邻四个像素，直至获得由相邻白色像素组成的连通域，该连通域即对应一个亮起的指示灯；当所扫描像素点位于图像边缘时，其相邻像素点数目为3个或2个；此后，继续扫描图像上的其他像素点，若遇到新的白色连通域，则标记为c+1；对首次扫描遇到的白色连通域，c取为1；判断得到哪些指示灯为亮、哪些指示灯为灭；对那些亮起的指示灯，从当前图像上相应位置获取其颜色值，从而得知该指示灯的颜色。

2.根据权利要求1所述的工业现场指示灯状态的视频监测方法，其特征在于，对所述摄像机进行标定，使用张正友标定法对所有网络摄像机分别进行标定，采用基于长度的双目视觉测量标定法计算双目网络摄像机的结构参数，采用SGBM算法计算指示灯和指示灯所安装的机器的三维位置坐标。

3.根据权利要求1所述的工业现场指示灯状态的视频监测方法，其特征在 于，对所述背景图像进行周期性地更新，每个周期中，取视频中新的连续几帧的平均作为新的背景图像；新背景图像中指示灯的状态是基于新背景图像与旧背景图像的差分及图像分析得到的；对新背景图像之后的视频图像序列的分析，是使用新背景图像并利用新背景图像时刻已求得的指示灯状态结果求取的。

4.根据权利要求1所述的工业现场指示灯状态的视频监测方法，其特征在于，在判断每一帧图像中指示灯的亮灭及颜色时，对所有指示灯，综合分析关于所述指示灯状态的历史数据，判断该指示灯是常亮、常闭，还是闪烁；若指示灯常亮或常闭，则计算其自起开始变化为亮或灭以来累计常亮或常闭的时间；若指示灯为闪烁，则计算其闪烁的周期；若指示灯颜色发生变化，则求取其颜色变化的序列；对于有内在联系的指示灯的组合，综合分析关于该组合包含的各指示灯状态的历史数据，并判断其含义；对于随着机器运动而运动的指示灯，当其亮灭或颜色的状态发生变化时，计算和存储状态变化时刻机器及指示灯所处的空间位置，该位置是根据已经标定的双目网络摄像机内外参数和SGBM算法计算得到的。

5.根据权利要求1所述的工业现场指示灯状态的视频监测方法，其特征在于，对所述指示灯亮灭及颜色变化结果进行关联分析，将各电源箱、机器、仪表等的电源指示灯开关状态进行关联分析，判断是否存在供电故障，若存在供电故障则定位产生故障的环节；将执行器的指示灯状态与工业过程进行比对，判断执行器是否发生工作异常；根据工业系统运行过程及信号传递过程，关联分析有关指示灯的状态，判断系统运行过程是否异常，判断是否存在信号传输故障，判断执行器是否正常执行传感器的输出控制命令，判断系统运行过程是否存在入侵行为，判断系统是否存在可优化和可节能的环节。

6.根据权利要求1所述的工业现场指示灯状态的视频监测方法，其特征在于，对关联分析的反馈信息包括：系统及各组成部分供电、负荷、运行过程等状况；系统中信号是否存在传输故障，若存在故障则指出故障发生的位置；控制器的控制规律是否合理，控制命令是否被外部入侵行为篡改；执行器的实际输出幅度是否到位，实际输出是否与控制器的控制命令一致；是否存在外部入侵行为使得执行器输出反馈信号与执行器实际输出不一致；系统中是否存在闲置或可复用的资源；系统中是否存在可优化、可节能的环节；对于运动部件指出当其运动至什么位置时系统状态发生转换；根据工业系统说明书中关于指示灯或指示灯组合状态的含义，给出系统当前状态的说明，必要时给出警告或错误提示信息，以上所有状态描述都在指示灯集中监控软件界面通过文字或图 形的方式给予显示，并存储到数据库供检索。