[发明专利]一种高校餐厅食品加工违规行为视频分析系统及方法

权利要求书

1.一种高校餐厅食品加工违规行为视频分析方法，其特征在于：采用一种高校餐厅食品加工违规行为视频分析系统，包括硬件系统和软件系统；其中，

硬件系统，包括摄像机、接入交换机、光模块、汇聚交换机、网络录像机、监视器和视频分析工作站；摄像机、接入交换机、光模块、汇聚交换机、网络录像机、监视器通过光缆或网线依次连接，视频分析工作站和汇聚交换机通过网线连接；

软件系统，包括视频分析子系统，其运行在视频分析工作站的硬件平台上；视频分析子系统包括实时视频读取模块、视频分析模块、违规行为图片存储模块、手机短信报警模块、日志记录模块和参数配置模块；

实时视频读取模块，被配置用于读取配置文件后从网络录像机实时读取视频；

视频分析模块，被配置用于对食品加工过程中可能出现的违规行为进行检测；

违规行为图片存储模块，被配置用于存储检测到的违规行为的图片；

手机短信报警模块，被配置用于检测到违规行为时自动向管理人员发送短信进行报警；

日志记录模块，被配置用于记录违规行为出现时的包括时间、地点、行为类型在内的信息，也用于自动维护和显示数据库的访问记录；

参数配置模块，被配置用于供用户进行各种参数的配置；设该系统布设有N台摄像机，视频分析工作站有M个CPU核，N＞＞M，N除以M的整数商是K、余数是L，0≤LM，i表示当前要进行视频读取和处理的CPU核编号，1≤i≤M；

当K和L确定后，P是与i有关的变量，且有：

当Li时，P＝K-1；

当L≥i时，P＝K；

第1个CPU核负责第1台、第M+1台、第2M+1台、…、第PM+1台摄像机所采集视频的视频分析工作，第2个CPU核负责第2台、第M+2台、第2M+2台、…、第PM+2台摄像机所采集视频的视频分析工作，…，第M个CPU核负责第M台、第2M台、第3M台、…、第(P+1)M台摄像机所采集视频的视频分析工作；

具体包括如下步骤：

步骤1：设i＝1；

步骤2：通过实时视频读取模块，读取配置文件，获取第i个CPU核所负责摄像机的各自的视频分析周期和需检测行为的编号，并将摄像机集合记为C_i；每台摄像机需检测的行为类型通过参数配置模块事先存储在配置文件中；

步骤3：通过实时视频读取模块，读取C_i中第1台摄像机第1个视频帧对应的图片，并根据该摄像机需检测的行为，通过视频分析模块，依次进行对应行为检测，当发现违规行为时，通过违规行为图片存储模块进行违规图片存储、通过手机短信报警模块向管理人员发送短信进行报警、通过日志记录模块完成日志记录；

步骤4：通过实时视频读取模块，依次读取C_i中其它摄像机第1个视频帧对应的图片，并根据这些摄像机需检测的行为，通过视频分析模块，依次进行对应行为检测，当发现违规行为时，通过违规行为图片存储模块进行违规图片存储、通过手机短信报警模块向管理人员发送短信进行报警、通过日志记录模块完成日志记录；

步骤5：根据C_i中各摄像机各自的视频分析周期，确定对这些摄像机进行视频分析的顺序；

步骤6：根据分析顺序，依次完成各摄像机其它视频帧的视频分析，当发现违规行为时通过违规行为图片存储模块进行违规图片存储、通过手机短信报警模块向管理人员发送短信进行报警、通过日志记录模块完成日志记录；

步骤7：令i＝i+1，重复步骤2-6，直至完成所有M个CPU核所负责摄像机的视频分析工作；

违规行为，包括员工不着工作服行为和用素食案板加工生肉行为；

员工不着工作服行为的视频分析方法如下：

步骤S01：读取摄像机视频帧，生成待分析图片；

步骤S02：读取数据库中有效区域的信息，仅保留待分析图片的有效区域；

步骤S03：对待分析图片进行人脸检测；

步骤S04：判断是否检测到人脸区域；

若：判断结果是检测到人脸区域，则根据检测到的人脸区域长度和宽度，按比例和间距可确定上衣区域，并完成灰度化；

或判断结果是没有检测到人脸区域，则判定无违规行为，结束；

步骤S05：读取工作服模板图片，并完成灰度化；

步骤S06：判断上衣区域是否小于工作服模板；

若：判断结果是上衣区域小于工作服模板，则对工作服模板图片的长度和宽度进行同比例缩小；

判断结果是上衣区域大于或者等于工作服模板，则执行步骤S07；

步骤S07：根据互相关公式(1)，计算互相关结果值，对上衣区域图片和工作服模板图片进行模板匹配；

其中，T为尺寸为M′×N′的灰度化后的模板图片，S为灰度化后上衣区域图片中左上方与同T尺寸的图片，S^i,j为灰度化后上衣区域图片中对S进行平移后的图片，i和j分别是行和列方向的平移像素数，为图片T所有像素灰度值的平均值，为图片S^i,j所有像素灰度值的平均值，corr(i,j)为互相关运算的结果值；

判断互相关结果中的最大值是否大于阈值；

若：判断结果是互相关结果中的最大值大于阈值，则判定无违规行为，结束；

或判断结果是互相关结果中的最大值小于或者等于阈值，则判定有违规行为；

用素食案板加工生肉行为的视频分析方法如下：

步骤S11：读取摄像机视频帧，生成待分析图片；

步骤S12：对图片进行二值化；

步骤S13：对图片进行降噪；

步骤S14：对图片进行边缘检测；

步骤S15：利用Hough变换，在预处理后的图片中进行案板检测，并在原始图片中截取案板区域；

采用Hough(霍夫)变换，将图像坐标空间变换到参数平面实现案板检测；圆形案板检测方法如下：圆形的方程表示为：

其中，(x₀,y₀)为圆心的坐标，r为圆的半径，(x,y)为圆上任意一点的坐标，θ为半径与x轴正向的夹角；

以xy平面为参数平面，参数平面上任意一点的强度值等于图像平面上以该任意一点为圆心，以r为半径的圆对应的像素点的强度值之和，参数平面上强度值最大的点对应检测到的圆心，在图像平面上以该参数平面上强度值最大的点为圆心，以已知的半径r画出的圆即为检测到的圆形物体；

步骤S16：对原始图片中截取的案板区域进行RGB分割；

步骤S17：判断是否检测到红色区域；若：判断结果是检测到红色区域，则读取生肉模板图片；或判断结果是没有检测到红色区域，则判定无违规行为，结束；

步骤S18：计算互相关结果值，将原始图片中截取的案板区域与生肉图片进行模板匹配；判断互相关结果中的最大值是否大于阈值；

若：判断结果是互相关结果中的最大值大于阈值，则判定有违规行为，结束；

或判断结果是互相关结果中的最大值小于或者等于阈值，则判定无违规行为。