[发明专利]一种卡口式视频分析未系安全带行为检测系统及其方法

权利要求书

1.一种卡口式视频分析未系安全带行为检测系统，其特征在于：包括

卡口高清摄像视频捕获单元，所述卡口高清摄像视频捕获单元将高清摄像机头置于交通道路杆上的，抓捕道路上行驶的车辆运动图像，

控制单元，所述控制单元获取已抓捕的运动图像对应车辆的特征，

卡口DSP行为分析单元，所述卡口DSP行为分析单元对获取的车辆运动图像预处理，算出大致运动目标的二值图；并利用改进的高斯混合模型构建背景模型，进行背景更新，并采用卡尔曼滤波的更新公式来改进图像平均模型检测未系安全带行为；最再利用灰度积分投影模型算法，通过水平积分投影和垂直投影建立数学模型，计算二值化图像的水平积分投影和垂直积分投影，并将水平积分投影和垂直积分投影与区域特征值作比较，判定未系安全带行为；

信号传输单元，所述信号传输单元包括信号传输单元和存储传输单元，所述信号传输单元包括交换机和光纤收发器，所述存储传输单元为插拔式存储器；

远程监控单元，所述卡口DSP行为分析单元的信息通过信号传输单元与远程监控单元通信。

2.根据权利要求1所述的一种卡口式视频分析未系安全带行为检测系统的检测方法：其特征在于：该方法包括如下步骤：

(1)、获取卡口摄像机抓捕的实时监控视屏图像；

(2)、获取步骤(1)实时监控的车辆运动图像对应的车辆数据；

(3)、动态视频图像预处理

(3.1)先将连续的多帧的监控视屏图像转换为灰度图像，提取两个或三个相邻帧，根据当前帧和相邻的前后帧的运动图像和背景图像的相对变化，再基于图像帧间差分法，算出大致运动目标的二值图；

(3.2)利用边缘检测法对步骤3.1中的二值图进行修正，再将修正后的二值图，划分为个区域，若某个区域的面积小于设定的阈值，则将其判定为背景和行为无明显变化的区域并抛弃，若区域的面积大于设定的阈值，则将其判定为背景和行为为明显变化的区域，预于保留且转入步骤4)；

(4)、未系安全带行为检测

获得一个初始的背景，利用改进的高斯混合模型构建背景模型，当有新的物体加入到背景中或者原来背景中的物体消失，把图像的像素值看成是前景高斯分布和背景高斯分布的混合体，若图像的某点像素值符合前景高斯分布时，则该点属于前景目标；若图像的某点像素值符合背景高斯分布，则该点属于背景，并进行背景更新采用基于卡尔曼滤波的更新公式来改进图像平均模型：

B_k+1(i)＝B_k(i)+(α₁×M_k(i)+α₂×(1-M_k(i)))(C_k(i)-B_k(i))

式中：B_k(i)为当前背景中像素i的值，B_k+1(i)为更新后背景中像素i的值，C_k(i)为当前图像中像素i的值，α₁、α₂为更新系数，M_k(i)定义如下：

Mk(i)=1if(|Ck(i)-Bk(i)|<Tb)0else]]>

由于噪声和背景的变化，当|C_k(i)-B_k(i)|＜T_b时，认为当前的图像值为背景，否则当前的图像值为前景；

(5)、未系安全带行为判定

采用基于灰度积分投影模型算法，将检测区域分割为不同区域，每个区域设置特征点，安全带有腰部横向佩戴和斜向上下方向佩戴两部分，

(5.1)通过水平积分投影和垂直投影建立数学模型，计算二值化图像的水平积分投影和垂直积分投影；

水平积分投影：垂直积分投影：

式中：n为行有效像素，m为列有效像素，x为像素在图像中的横坐标，y为像素在图像中的纵坐标，

(5.2)设定区域特征值，将步骤4.1中得到的水平积分投影和垂直积分投影与区域特征值对比，符合区域特征值则说明佩戴安全带，不符合区域特征值就说明未佩戴安全带。

3.根据权利要求2所述的一种卡口式视频分析未系安全带行为检测系统的检测方法，其特征在于：

更新系数α₁＝0.1、α₂＝0.01时，

B_k+1(i)＝B_k(i)+(α₁×M_k(i)+α₂×(1-M_k(i)))(C_k(i)-B_k(i))为最优模型，背景估计效果最优。