[发明专利]一种基于改进S2ANet与轨迹跟踪的传送带站人违规行为检测方法

权利要求书

1.一种基于改进S2ANet与轨迹跟踪的传送带站人违规行为检测方法，其特征在于，包括：

S1、获取视频并按帧分割为图像，将图像输入S2ANet-CBAM算法进行传送带目标检测得到传送带数据信息；

S2、将图像输入YOLOv5算法进行工人目标检测，得到工人数据信息；

S3、通过传送带数据信息与工人数据信息判断判断传送带是否属于水平状态，否则进行下一步；若是，则计算工人目标检测框与传送带的重合面积是否小于预设的重合阈值，若小于则进行下一步，若大于，则结束；

S4、利用卡尔曼滤波器预测下一帧图像中工人和传送带的位置信息，并利用匈牙利关联算法进行工人和传送带的轨迹匹配和跟踪，最后进行轨迹修正并绘制工人轨迹和传送带轨迹；

S5、通过分析工人轨迹与传送带轨迹得到工人轨迹角度与传送带角度，并判断是否存在违规行为。

2.根据权利要求1所述的一种基于改进S2ANet与轨迹跟踪的传送带站人违规行为检测方法，其特征在于，所述获取视频并按帧分割为图像，将图像输入S2ANet-CBAM算法进行传送带目标检测得到传送带数据信息具体包括：

获取工厂终端设备拍摄的视频，设定视频时间、分割帧率，以分割帧率分割视频获得图像；

在S²ANet-CBAM算法中加入改进的CBAM注意力模块；

将图像输入S2ANet-CBAM算法，对目标检测框进行旋转，并进行传送带目标检测，得到传送带数据信息。

3.根据权利要求2所述的一种基于改进S2ANet与轨迹跟踪的传送带站人违规行为检测方法，其特征在于，所述在S²ANet-CBAM算法中加入改进的CBAM注意力模块具体包括：

改进的CBAM注意力模块包括通道注意力和空间注意力，两个模块以通道注意力在前，空间注意力在后的顺序组合在一块；

在通道注意力的基础上，在对特征池化进行操作时，增加了一个池化分配权重。

4.根据权利要求1所述的一种基于改进S2ANet与轨迹跟踪的传送带站人违规行为检测方法，其特征在于，所述通过传送带数据信息与工人数据信息判断判断传送带是否属于水平状态具体包括：

根据传送带数据信息，以传送带中心点为原点,右方向为正向横坐标轴和上方向为正向纵坐标轴建立坐标系，传送带与右方向坐标轴的夹角即为模型输出的传送带的角度信息；

设定一个角度阈值，通过比较传送带传送角度的绝对值与角度阈值判断传送带水平；若传送带不水平，则结束检测；若传送带水平，则计算工人目标框下半部分与传送带目标框的重合面积，预设一个重合阈值，通过比较重合面积与重合阈值来判断工人沿着水平传送带方向行走。

5.根据权利要求1所述的一种基于改进S2ANet与轨迹跟踪的传送带站人违规行为检测方法，其特征在于，所述S4具体包括：

初始化卡尔曼滤波器，并预测下一帧图像中传送带和工人两个目标的位置信息；

设定预测下一帧图像中的目标为预测目标；当预测下一帧图像成为当前检测帧时，产生实际检测目标，使用运动关联代价计算预测目标与实际检测目标的IOU(交并比)值构建轨迹关联概率矩阵，将最终轨迹关联概率融入匈牙利关联算法中，完成轨迹关联匹配与跟踪。

6.根据权利要求5所述的一种基于改进S2ANet与轨迹跟踪的传送带站人违规行为检测方法，其特征在于，所述轨迹关联匹配包括：

当匈牙利关联算法进行匹配存在未匹配的检测结果时，则判定该目标由于S2ANet-CBAM漏检而未被检测到，同时记录历史漏检帧数；预设一个漏检帧数上限，当漏检帧数大于漏检帧数上限，则认为目标消失。

7.根据权利要求1所述的一种基于改进S2ANet与轨迹跟踪的传送带站人违规行为检测方法，其特征在于，所述轨迹和角度修正具体包括：

获取每一帧目标的中心点坐标；然后以三个相邻中心点为一批次，前后批次只有上一批次第三点和下一批次第一点是同一点，计算前两点和后两点形成的两条直线角度，设置一个阈值，若低于阈值则可以由首尾两点形成的直线代替，再处理下一批次，这样不断迭代，最终得到一条去除抖动的轨迹；若高于阈值则维持原状，继续判断下一批中心点；

角度修正针对传送带，首先获取每一帧传送带的角度，然后求取中值和平均值，最后通过下述公式得到修正后的角度：

式中，w_o为中值的权重，w_av为平均值的权重，mid()为中值函数，average()为平均值函数，θ_i为每一帧传送带的角度，θ为修正后的角度。