[发明专利]基于光流和动量法的化工运动目标监控方法

说明书

本发明提供一种基于光流和动量法的化工运动目标监控方法，包括截取一帧摄像头图像；获取摄像头拍摄的实时视频流；按设置的抓图帧率循环抓取图像，按感兴趣区域裁剪图像，并转换为灰度图像；计算当前帧和上一帧所得灰度图像的稀疏光流二维矢量；将二维矢量转换为二维图像，并计算二维图像中像素总和S；判断帧数是否小于等于预设的抓取帧数的目标阈值，如果是，则使用动量法计算当前帧的动量M_t，并实时更新；如果帧数超过预设的抓取帧数的目标阈值，计算得到的像素总和S与动量M_t二者的比值，根据比值判定运动目标检测是否异常。本发明可提高监控的效率与可靠性，对于化工产品生产的安全运行及管理提供重要的保障。

技术领域

本发明涉及运动目标检测技术领域，具体是一种基于光流和动量法的化工运动目标监控方法。

背景技术

化工产品的生产工艺复杂，在生产过程中，由于所用的材料有的含水量较大、有的粘性较大、有的粒度细，加之料仓结构的不合理等原因，出料时经常出现断料现象，使给料设备不能连续正常地给料，一个工序出现了问题，会影响后面的一系列生产工艺，严重影响了车间的正常生产，而且存在一定的安全隐患。

化工产品的流水线生产是运动目标检测的范畴。运动目标检测是指将视频图像中发生空间位置变化的物体作为前景提出并标示的过程。常用的检测算法包括帧间差分法、背景差分法、光流法等。

帧间差分法对时间上连续的两帧或三帧图像进行差分运算，不同帧对应的像素点相减，判断灰度差的绝对值，当绝对值超过一定阈值时，即可判断为运动目标。帧间差分法的原理简单，计算量小，能够快速检测出场景中的运动目标。但是该方法检测的目标不完整，内部可能产生“空洞”现象，运动目标速度过快或过慢，都会影响检测效果。

背景差分法基本思想是将当前每一帧图像与事先存储或实时获取的背景图像相减，计算出与背景偏离超过一定阀值的区域作为运动区域。该算法实现简单，相减结果直接给出目标的位置、大小、形状等信息，能够提供关于运动目标区域的完整描述，特别是对于摄像机静止的情况。但是由于化工生产区域场景复杂多变，而且存在各种噪声和干扰，造成背景建模和模拟的难度增加。

光流法是空间运动物体在观察成像平面上的像素运动的瞬时速度，是利用图像序列中像素在时间域上的变化以及相邻帧之间的相关性来找到上一帧跟当前帧之间存在的对应关系，从而计算出相邻帧之间物体的运动信息的一种方法。光流法的优点在于它能够检测出独立运动的对象，不需要预先知道场景的任何信息，并且可用于摄像机运动的情况。但是，在实际应用中，当复杂性与多变性的外界环境不满足光流场的约束条件时，就不能正确的求解出光流场；此外，光流法的算法复杂度高，用于运动检测实时性差。

化工运动目标存在颜色形状多种多样、场景复杂多变、光照噪声影响大和摄像机抖动等问题，目前的化工运动目标只针对一个特定的场景如罐区进行检测，不能适应复杂多变的场景如振动筛、热箱、冷箱、出料口等，因此迫切需要一种通用、高效、自动的运动目标检测方法。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种基于光流和动量法的化工运动目标监控方法，将最大限度的发挥视频监控技术的优势，做到视频图像人工智能分析判断，可节约大量的人力资源和成本，提高监控的效率与可靠性，对于化工产品生产的安全运行及管理提供了重要的保障。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于光流和动量法的化工运动目标监控方法，包括如下步骤：

步骤一，截取一帧摄像头图像，添加布控策略，所述布控策略包括设置抓图帧率r(单位：帧/秒)、从截取的摄像头图像中画出感兴趣区域；

步骤二，获取摄像头拍摄的实时视频流；

步骤三，按步骤一设置的抓图帧率r循环抓取图像，按感兴趣区域裁剪图像，并转换为灰度图像；

步骤四，计算当前帧和上一帧所得灰度图像的稀疏光流二维矢量；