[发明专利]一种基于语义网络的施工场景空间冲突检测与预警方法

权利要求书

1.一种基于语义网络的施工场景空间冲突检测与预警方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，采集施工场景图像；

步骤2，提取图像中的目标，包括危险源主体及其状态、危险源客体及其状态；

步骤3，提取危险源区域；将危险源主体和危险源客体进行图像空间变换，使原摄像机视角下的图像位置变化到俯视角下的二维平面图中，并将危险源主体和危险源客体以图元化方式展示，之后根据图元信息，提取危险源主体与危险源客体之间的空间位置距离信息；

步骤4，语义推理；根据事先制定的语义规则，将步骤2和步骤3提取到的信息进行语义推理，判定识别出险兆信息。

2.根据权利要求1所述的预警方法，其特征在于：所述危险源主体为工程机械，工程机械的状态分为活动和静止；所述危险源客体为装载车和人员，其中装载车的状态分为活动和静止，人员的状态分为佩戴安全护具和未佩戴安全护具。

3.根据权利要求2所述的预警方法，其特征在于，步骤3包括：

步骤3.1，对施工场景图像进行平面变换，将图像平面转换到地面平面，其中图像坐标与地面坐标之间的变换公式为：

其中u和v为原图像的像素坐标，m为原图像宽度，n为原图像高度，X和Y为变化后的地面坐标，α_r为1/2相机垂直视场角，α_c为1/2相机水平视场角，θ₀为相机的倾斜角，h为相机距地面高度；

步骤3.2，将目标转换为图元；首先将步骤3.1变换后的图像进行灰度化处理和二值化处理，之后根据步骤2提取的各目标的外形轮廓绘制图元，并以图元形式替换各目标；其中工程机械以其最小外包圆作为其图元，装载车以其最小外包矩形作为其图元，人员以其最小外包圆的圆心点作为其图元；

步骤3.3，根据图元信息，提取各目标之间的空间位置距离信息。

4.根据权利要求2所述的预警方法，其特征在于：所述步骤4采用Protege推理软件实现，其中在推理之前，先对软件进行本体构建和语义规则制定操作。

5.根据权利要求4所述的预警方法，其特征在于：所述语义规则根据空间冲突规则编写，所述空间冲突规则为：

对于工程机械：

以工程机械图元的圆心点作为基点划定各风险区域，其中半径a米范围内的区域划为危险区域，半径a至a+b米的区域划为警示区域，半径a+b至a+b+c米的区域划为戒备区域；

对于装载车：

装载车未处于风险区域，则判定为安全；

静止状态的装载车处于任意风险区域，均判定为安全；

活动状态的装载车处于戒备区域，且工程机械为活动状态，则判定为戒备；

活动状态的装载车处于警示区域，且工程机械为活动状态，则判定为警示；

对于人员：

人员未佩戴安全护具，则判定为危险；

佩戴安全护具的人员未处于风险区域，则判定为安全；

佩戴安全护具的人员处于任意风险区域，且工程机械为静止状态，则判定为安全；

佩戴安全护具的人员处于戒备区域，且工程机械为活动状态，则判定为戒备；

佩戴安全护具的人员处于警示区域，且工程机械为活动状态，则判定为警示。

6.根据权利要求1所述的预警方法，其特征在于：步骤2中利用Yolo X目标检测算法提取图像中的目标。

7.根据权利要求1所述的预警方法，其特征在于：步骤1中采用Mosiac数据增广手段扩充数据集，并通过匀光处理和去噪处理增强图像质量。

8.根据权利要求2所述的预警方法，其特征在于：工程机械的状态以及装载车的状态通过视频流中目标帧间差异进行识别判断。