一种基于视频的机车司机值乘状态检测方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于视频的机车司机值乘状态检测方法及系统，属于图像处理技术领域。本发明专利技术通过采集机车驾驶室的视频监控记录数据，在采集到的视频图像上匹配出机车操作台、驾驶座和车门部位；利用目标检测算法对采集到的视频图像进行人体检测，并框出检测到的人体；计算人体框所框出身体的宽高比及与匹配出的操纵台、驾驶座和车门部位的相对位置，并根据所计算的结果判断机车司机的动作姿态；获取机车的运行状态，根据设定的判断规则，判断机车司机在当前机车运行状态下的动作姿态是否存在违章行为，以实现对司机值乘状态的检测。通过上述过程，本发明专利技术能够快速准确检测出机车司机值乘状态，既提高检测的准确度，又提高了检测效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于视频的机车司机值乘状态检测方法及系统
本专利技术涉及一种基于视频的机车司机值乘状态检测方法及系统，属于图像处理

技术介绍
根据机车司机操作规范，在实际行车过程中，要求机车司机严格按照乘务作业标准执行，行车过程中不允许开关车门，不允许离岗，在关键区段司机需要站立瞭望，双司机值乘区段，随乘司机不允许睡觉等。如果机车司机没有按照乘务作业标准执行相应操作，会产生巨大行车安全的隐患，一旦发生行车事故，将造成很大的损失，因此，研究和开发机车司机值乘状态检测技术，能有效预防和减少机车司机值乘违章行为带来的安全隐患，对机车安全运行意义重大。目前机车视频监控数据的分析缺乏科技化的手段，没有自动化的检测方法，主要采用人工盯控、抽查方式，分析工作量大，分析覆盖率小，容易出现漏分析、误分析现象，分析效果差，分析数据利用率低，分析结论真实度不足，难以立体还原现场作业实际情况，对机车司机的值乘状态难以做到全面卡控。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于视频的机车司机值乘状态检测方法及系统，以解决现有机车视频监控数据人工分析工作量大、分析不全面等问题。本专利技术为解决上述技术问题提供了一种基于视频的机车司机值乘状态检测方法，该检测方法包括以下步骤：1)采集机车驾驶室的视频监控记录数据，在采集到的视频图像上匹配出机车操作台、驾驶座和车门部位；2)利用目标检测算法对采集到的视频图像进行人体检测，并框出检测到的人体；3)计算人体框所框出身体的宽高比及与匹配出的操纵台、驾驶座和车门部位的相对位置，并根据所计算的结果判断机车司机的动作姿态；4)获取机车的运行状态，根据设定的判断规则，判断机车司机在当前机车运行状态下的动作姿态是否存在违章行为，以实现对司机值乘状态的检测。所述步骤3)中机车司机动作姿态的判断过程如下：A.当人体框宽w与高h的比值在设定的站立位置宽高比范围内，且距离操纵台的距离s在设定的距离范围内，则判断司机姿态为站立；B.当人体框宽w与高h的比值在设定的站立位置宽高比范围内，距离操纵台的距离s在设定的距离范围外，但离车门的距离l在设定范围内，且车门处于敞开状态，则判断司机姿态为开车门；C.当人体框宽w与高h的比值在设定的坐下位置宽高比范围内，且距离操纵台的距离s在设定范围内，则判断司机姿态为坐下状态；D.当人体框的高h为零，且距离操作台的距离s在设定的平躺位置范围内，则判断司机姿态处于平躺状态。所述步骤4)中根据设定的判断规则是根据机车司机一次乘务作业标准设定的。所述步骤1)中机车操作台、驾驶座和车门部位的匹配是根据LKJ列车运行监控记录中的机车车型信息，从机车车型三维空间模型库中提取模型数据，在视频图像上匹配得到。所述步骤2)中人体检测是通过计算司机站立、坐下、平躺时的梯度方向直方图，利用训练得到司机值乘状态的梯度模型，并利用训练好的值乘状态梯度模型与目标进行匹配实现的。所述步骤2)中若没有检测到人体，则判断司机离岗。所述机车为单司机值乘时，不对正、副司机区分；当机车为双司机值乘时，步骤1)中需匹配出正、副司机座位，并根据人体框与司机座位的相对距离判断司机，距离正司机座近者为正司机，距离副司机坐近者为副司机。本专利技术还提供了一种基于视频的机车司机值乘状态检测系统，该检测系统包括机车部位匹配模块、人体检测模块、司机动作姿态判断模块和值乘状态判断模块，所述机车部位匹配模块用于在采集到的机车驾驶室视频图像上匹配出机车操作台、驾驶座和车门部位；所述人体检测模块用于利用对采集到的视频图像进行人体检测，并框出检测到的人体；所述司机动作姿态判断模块用于计算所框出身体的宽高比及与匹配出的操纵台、驾驶座和车门部位的相对位置，并根据所计算的结果判断机车司机的动作姿态；所述值乘状态判断模块用于根据设定的判断规则，判断机车司机在当前机车运行状态下的动作姿态是否存在违章行为，以实现对司机值乘状态的检测。所述的司机动作姿态判断模块的判断过程如下：当人体框宽w与高h的比值在设定的站立位置宽高比范围内，且距离操纵台的距离s在设定的距离范围内，则判断司机姿态为站立；当人体框宽w与高h的比值在设定的站立位置宽高比范围内，距离操纵台的距离s在设定的距离范围外，但离车门的距离l在设定范围内，且车门处于敞开状态，则判断司机姿态为开车门；当人体框宽w与高h的比值在设定的坐下位置宽高比范围内，且距离操纵台的距离s在设定范围内，则判断司机姿态为坐下状态；如果检测出的人体矩形框的高h为零，且距离操作台的距离s在设定的平躺位置范围内，则判断司机姿态处于平躺状态。所述值乘状态判断模块中采用的设定判断规则是根据机车司机一次乘务作业标准设定的。本专利技术的有益效果是:本专利技术通过采集机车驾驶室的视频监控记录数据，在采集到的视频图像上匹配出机车操作台、驾驶座和车门部位；利用目标检测算法对采集到的视频图像进行人体检测，并框出检测到的人体；计算人体框所框出身体的宽高比及与匹配出的操纵台、驾驶座和车门部位的相对位置，并根据所计算的结果判断机车司机的动作姿态；获取机车的运行状态，根据设定的判断规则，判断机车司机在当前机车运行状态下的动作姿态是否存在违章行为，以实现对司机值乘状态的检测。通过上述过程，本专利技术能够快速准确检测出机车司机值乘状态，既提高检测的准确度，又提高了检测效率，解决了现有的机车视频监控数据人工分析工作量大，分析不全面的问题。附图说明图1是本专利技术实施例中的司机值乘状态检测的示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做进一步的说明。本专利技术的一种基于视频的机车司机值乘状态检测方法的实施例本专利技术通过利用图像处理技术分析机车驾驶室的视频监控记录数据，结合LKJ列车运行监控记录数据，对机车乘务员值乘过程中的违章行为进行检测判断。该方法的具体实施过程如下：1.采集机车驾驶室的视频监控记录数据，在采集到的视频图像上匹配出机车操作台、驾驶座和车门部位。本实施例中机车各关键部位的匹配过程如下：首先根据LKJ列车运行监控记录中的机车车型信息，这里的LKJ列车运行记录与机车视频监控记录是一一对应的，是同一日期、同一车次、同一时间的数据记录；然后从事先建立的机车车型三维空间模型库中提取模型数据；最后在机车视频监控记录视频图像上匹配出机车操纵台、正副驾驶座、车门等关键部位。机车视频监控装置安装位置一定，根据机车车型操作台、驾驶座、车门在视频中的位置建立机车驾驶室内的三维空间线，并标记出驾驶室内的操作台、驾驶座和车门，一个车型对应一个三维模型，汇总所有车型得到机车车型三维模型库，根据LKJ列车运行监控记录中的机车车型信息，从机车车型三维空间模型库中提取模型数据，在视频图像上匹配得到机车操作台、驾驶座和车门的位置。当单司机值乘时，不对正、副司机区分；当为双司机值乘时，由三维模型得到正、副司机座位，本实施例总区分出机车关键部位如图1所示。2.利用目标检测算法对采集到的视频图像进行人体检测，并框出检测到的人体。为了方便后续计算，本实施例采用矩形框。本实施例中利用目标检测算法，先计算司机站立、坐下、平躺时的梯度方向直方图，然后训练得到司机值乘状态的梯度模型，利用训练好的值乘状态梯度模型与目标进行匹配，如果能够检测出人体，则利用矩形框将检测出的人体框出来，如果检测不出来，则判断司机离岗，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于视频的机车司机值乘状态检测方法，其特征在于，该检测方法包括以下步骤：1)采集机车驾驶室的视频监控记录数据，在采集到的视频图像上匹配出机车操作台、驾驶座和车门部位；2)利用目标检测算法对采集到的视频图像进行人体检测，并框出检测到的人体；3)计算人体框所框出身体的宽高比及与匹配出的操纵台、驾驶座和车门部位的相对位置，并根据所计算的结果判断机车司机的动作姿态；4)获取机车的运行状态，根据设定的判断规则，判断机车司机在当前机车运行状态下的动作姿态是否存在违章行为，以实现对司机值乘状态的检测。

【技术特征摘要】
1.一种基于视频的机车司机值乘状态检测方法，其特征在于，该检测方法包括以下步骤：1）采集机车驾驶室的视频监控记录数据，在采集到的视频图像上匹配出机车操作台、驾驶座和车门部位；2）利用目标检测算法对采集到的视频图像进行人体检测，并框出检测到的人体；3）计算人体框所框出身体的宽高比及与匹配出的操纵台、驾驶座和车门部位的相对位置，并根据所计算的结果判断机车司机的动作姿态；4）获取机车的运行状态，根据设定的判断规则，判断机车司机在当前机车运行状态下的动作姿态是否存在违章行为，以实现对司机值乘状态的检测；所述步骤3）中机车司机动作姿态的判断过程如下：A.当人体框宽w与高h的比值在设定的站立位置宽高比范围内，且距离操纵台的距离s在设定的距离范围内，则判断司机姿态为站立；B.当人体框宽w与高h的比值在设定的站立位置宽高比范围内，距离操纵台的距离s在设定的距离范围外，但离车门的距离l在设定范围内，且车门处于敞开状态，则判断司机姿态为开车门；C.当人体框宽w与高h的比值在设定的坐下位置宽高比范围内，且距离操纵台的距离s在设定范围内，则判断司机姿态为坐下状态；D.当人体框的高h为零，且距离操作台的距离s在设定的平躺位置范围内，则判断司机姿态处于平躺状态。2.根据权利要求1所述的基于视频的机车司机值乘状态检测方法，其特征在于，所述步骤4）中根据设定的判断规则是根据机车司机一次乘务作业标准设定的。3.根据权利要求2所述的基于视频的机车司机值乘状态检测方法，其特征在于，所述步骤1）中机车操作台、驾驶座和车门部位的匹配是根据LKJ列车运行监控记录中的机车车型信息，从机车车型三维空间模型库中提取模型数据，在视频图像上匹配得到。4.根据权利要求2所述的基于视频的机车司机值乘状态检测方法，其特征在于，所述步骤2）中人体检测是通过计算司机站立、坐下、平躺时的梯度方向直方图，利用训练得到司机值乘状态的梯度模型，并利用训练好的值乘状态梯度模型与目标进行匹配实现的。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：冯献华，艾彬，段秋广，王满苹，
申请(专利权)人：郑州畅想高科股份有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41