[发明专利]工业现场指示灯状态的视频监测方法

说明书

技术领域

本发明涉及面向工业现场安全监测的智能视频分析技术领域，尤其是一种利用视频分析技术监测工业现场指示灯状态的技术方法。

背景技术

在工业现场，为了使人能够直观地、实时地了解和掌握工业系统的运行状态，便于人机交互，常常会设计各种指示灯显示各子系统、机器及仪表的工作状态并适时发出告警信息。指示灯一般可分为两类：第一类是组成工业系统的现场各机器自身的指示灯，包括电源、传感器、执行器、控制器和通信设备等的指示灯；第二类是位于控制室的监控与操作平台上的指示灯，可集中显示现场各机器及系统的运行状态。第一类指示灯需要人进入现场进行观察，而且数目众多，非常分散。实际上，很多工业现场往往由于环境恶劣、存在安全隐患或者不允许人进入引起干扰，从而给第一类指示灯带来了不便于观察的问题，这些指示灯的现场重要信息因此而得不到有效利用。第二类指示灯十分集中，数目庞大，指示灯的常开、常闭、闪烁及闪烁周期、不同颜色及颜色变化、多个指示灯组合显示等可以表达丰富多样的状态信息，控制室值班人员在连续观察这些指示灯时，可能存在着因工作量大而引起疲劳或漏过重要报警、难以同时注视所有指示灯、难以对各指示灯状态进行综合分析等问题。总之，在工业系统实际运行与监控过程中，利用人眼观察工业现场指示灯存在着不方便、效率低、易漏警以及难以对各指示灯状态进行综合分析的实际问题。

发明内容

本发明旨在至少解决上述技术问题之一。

为此，本发明提供一种利用视频分析技术监测指示灯状态的新方法，该方法无需人进入现场即可检测指示灯状态，而且能够对各指示灯状态进行综合分析并给出其含义，达到了省时、省力、安全、高效的效果。

为了实现上述目的，本发明的实施例公开了一种工业现场指示灯状态的视频监测方法，每个指示灯通过一个网络摄像机监测，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。

根据本发明实施例的工业现场指示灯状态的视频监测方法，无需人进入现场即可检测指示灯状态，而且能够对各指示灯状态进行综合分析并给出其含义，达到了省时、省力、安全、高效的效果。

另外，根据本发明上述实施例的工业现场指示灯状态的视频监测方法，还可以具有如下附加的技术特征：

进一步地，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。

进一步地，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。

进一步地，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。

进一步地，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。