[发明专利]一种基于计算机视觉的道路井盖监控装置及监控方法

权利要求书

1.一种基于计算机视觉的道路井盖监控方法，该监控方法所使用的监控装置包括摄像机、通信电缆和上位计算机，所述的摄像机安装在支架上，井盖位于摄像机监控范围内；通信电缆的一端与摄像机连接，另一端与上位计算机连接；

所述摄像机用于采集井盖的视频信息，通信电缆用于将摄像机采集到的视频数据信号传送至上位计算机，上位计算机对接收到的数据信号进行处理和分析，并在井盖处于异常状态时，进行报警提示；

其特征在于，包括如下步骤：

(1)通过监控装置采集包含井盖的城市道路视频图像，并通过通信电缆线路传递给上位计算机进行相关算法的处理；

(2)利用井盖的先验颜色信息对步骤(1)中采集到的包含井盖的图像帧进行处理，将其转换成灰度图像；

(3)对得到的灰度图像进行二值化处理；

对于图像中某个位置上像素的灰度值，如果其值大于阈值A，则在二值图像上该位置上像素的值置为255，否则值置为0；

(4)从步骤(3)中得到的二值化图像中，找到该二值化图像中区域的像素值都为255且面积最大的区域，若最大区域内像素的数量大于阈值B，则判定该最大区域就是井盖的位置，称之为井盖背景区域，否则表明所监控的范围内没有井盖；

(5)采集当前的视频图像帧，根据步骤(4)所得到的井盖背景区域确定当前视频图像帧中所对应的相同的区域，称之为井盖前景区域，并分别构造井盖前景区域的直方图H_o((s)和井盖背景区域的直方图H_b((s)，其中s∈[1,m]，m是直方图的级数；

(6)计算井盖前景区域直方图和井盖背景区域直方图的距离：

若D(H_o,H_b)大于阈值C，则表明井盖已丢失或被移动；若D(H_o,H_b)小于阈值D，则表明井盖处于正常状态；若D(H_o,H_b)大于阈值D且小于阈值C，则表明井盖有破损或井盖上有覆盖物。

2.根据权利要求1所述的一种基于计算机视觉的道路井盖监控方法，其特征在于，所述的步骤(2)中，将包含井盖的图像帧转换成灰度图像的步骤为：

1)假设井盖的先验颜色值集合为C_s，计算图像中每个像素在圆形区域内的显著值，其计算公式为：

其中，r为圆形区域的半径，S(i)为图像中第i个位置像素在半径r范围内的显著值，C_r为以位置i为圆心而以r为半径的圆形区域内像素集合，w_r(i,j)表示在半径r范围内的第j个位置的像素对第i个位置像素的作用值；

2)计算作用值w_r(i,j)，其计算公式为：

w_r(i,j)＝γ+λ(1-δ_ij)，

其中，γ、λ均为常量值，δ_ij的计算过程为：若第i个位置和第j个位置的像素颜色值都属于井盖的先验颜色值集合C_s，则δ_ij＝0，否则δ_ij＝1；

3)根据求得的S(i)的值，并对S(i)的值进行归一化，变换到0到255之间，进而得到由原始图像帧计算转换的灰度图像。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于计算机视觉的道路井盖监控方法，其特征在于，所述步骤(2)中对井盖先验颜色的设置与井盖周围的颜色具有明显区别。

4.根据权利要求3所述的一种基于计算机视觉的道路井盖监控方法，其特征在于，所述步骤(1)到(4)中，通过监控装置采集多帧不受干扰且光线条件好的包含井盖的城市道路视频图像进行处理，并将每帧图像处理后获得的结果进行交集运算，交集运算得出的区域位置作为后续的井盖背景区域使用。

5.根据权利要求4所述的一种基于计算机视觉的道路井盖监控方法，其特征在于，所述步骤(5)和(6)中，连续采集多帧当前的视频图像进行判断，并以大多数图像帧判断的结果作为最终的井盖状态的判断结果。