[发明专利]智能化开放式道路施工作业监测预警方法及系统

权利要求书

1.一种智能化开放式道路施工作业监测预警方法，其特征在于：

包括以下过程：

获取道路视频帧图像数据；

根据获取的视频帧图像数据，得到移动对象的与施工作业现场的距离以及移动对象的移动速度；

根据移动对象的移动速度、信号传输时间和人的反应时间，得到安全距离；

当移动对象的与施工作业现场的距离小于或等于安全距离内时，得到安全预警信号；

安全距离为人的反应时间与信号传输时间的加和再与移动对象的移动速度的乘积；

根据获取的视频帧图像数据，得到移动对象的移动速度，包括：

获取高速公路视频帧图像数据，采用进化算法优化二维空间到三维空间反投影的相机参数，进行相机标定，得到标定后的相机参数；

采用神经网络进行车辆检测，得到车辆类型和二维边界框，采用标定后的相机参数将车辆二维边界框脚点回溯到三维空间，得到世界坐标系下的车辆坐标点；

根据世界坐标系下的车辆坐标点与相机确立的零点坐标采用欧氏距离计算车辆距离；

基于滑动时间窗口算法根据车辆距离计算车辆速度，判断速度方差是否小于给定的阈值，若速度太小的车辆判断为停止车辆；

优化的目标定义为最小化的重投影误差，如下：

其中，P_k和Q_k是3D地平面的选定线段的估计端点，和表示反向投影到3D地平面的选定线段的估计端点，Rng_P是每个要优化的相机参数的初始范围；

通过损失函数进行跟踪轨迹关联的自下而上的聚类，从而将轨迹关联到更长的轨迹中，实现车辆跟踪；损失函数包括轨迹平滑度损失、速度变化损失、时间间隔损失和外观变化损失。

2.如权利要求1所述的智能化开放式道路施工作业监测预警方法，其特征在于：

获取施工现场环境数据以及施工现场监控数据，根据获取的施工现场环境数据以及施工现场监控数据与预设阈值的对比，生成施工预警信号。

3.如权利要求2所述的智能化开放式道路施工作业监测预警方法，其特征在于：

施工预警信号包括单一指标预警信号；

对单一指标X进行赋分S，包括：第一阈值A、第二阈值B、第三阈值C和第四阈值D，如果SA，表示系统安全，无需预警；BS≤A，表示系统的警度为轻警；CS≤B，表示系统的警度为中警；DS≤C，表示系统的警度为重警；S≤D，表示系统处于巨警状态。

4.如权利要求2所述的智能化开放式道路施工作业监测预警方法，其特征在于：

施工预警信号包括综合指标预警信号；

定义X、Y、S、P和W分别为单一安全预警指标、综合安全预警指标、单一指标分值、综合指标分值和单一指标权重；

假设Y由m个单一指标X组成，Y＝{X}，对单一指标进行赋分为S1，…，Sm；

将安全预警阈值进行划分，令第一阈值为A，第二阈值为B，第三阈值为C，第四阈值为D；

计算综合安全预警指标Y的分值P，P等于所有单一指标的分值与其权重之积的和；

对于指标Y，如果PA，表示系统安全，无需预警；BP≤A，表示系统的警度为轻警；CP≤B，表示系统的警度为中警；DP≤C，表示系统的警度为重警；P≤D，表示系统处于巨警状态。

5.如权利要求1所述的智能化开放式道路施工作业监测预警方法，其特征在于：

根据获取的视频帧图像数据，得到移动对象的与施工作业现场的距离，包括：

采用进化算法优化二维空间到三维空间反投影的相机参数，进行相机标定，得到标定后的相机参数；

采用神经网络进行车辆检测，得到车辆类型和二维边界框，采用标定后的相机参数将车辆二维边界框脚点回溯到三维空间，得到世界坐标系下的车辆坐标点；

根据世界坐标系下的车辆坐标点与相机确立的零点坐标采用欧氏距离计算车辆距离。