一种泳池防溺水监测预警系统技术方案

本发明专利技术涉及图像处理技术领域，具体涉及一种泳池防溺水监测预警系统，该系统包括：图像采集模块、图像处理模块、疑似水波纹边缘线选取模块、检测效果获取模块以及预警模块，通过图像采集模块获取游泳图像，利用图像处理模块对游泳图像处理得到边缘图像及边缘线的聚类簇，利用疑似水波纹边缘线选取模块获取疑似水波纹边缘线，利用检测效果获取模块获取初始双阈值边缘检测的效果值，最终利用预警模块确定最终水波纹边缘线所在的聚类簇的数量，并判断是否进行预警。本发明专利技术实现对最终水波纹边缘线的准确检测，使得对泳池中的用户状态的进行准确分析，提高用户溺水监测的准确度。提高用户溺水监测的准确度。提高用户溺水监测的准确度。

【技术实现步骤摘要】
一种泳池防溺水监测预警系统


[0001]本专利技术涉及图像处理
，具体涉及一种泳池防溺水监测预警系统。

技术介绍

[0002]由于在游泳场地人员众多，救生员与游客并不能及时察觉溺水者，故现有技术通过溺水监测来获取用户状态，现有的检测方法大多是通过边缘检测提取水波纹边缘来判断用户在水中的状态，然而水中情况复杂，根据溺水人员拍打水花形成水波纹进行分析用户状态，在提取水波纹的过程中发现，使用一般边缘检测时可以获取许多边缘，受水中其他波纹干扰，很难从这些边缘中很难提取出用户拍打水面的水波纹边缘，故从中提取水波纹边缘效果并不理想，使得提取的水波纹不准确，导致用户状态的分析准确，进而影响溺水监测准确度。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供一种泳池防溺水监测预警系统，以解决现有的溺水监测准确度低的问题。
[0004]本专利技术的一种泳池防溺水监测预警系统采用如下技术方案：
[0005]图像采集模块，用于获取用户游泳过程中的游泳图像；
[0006]图像处理模块，用于对游泳图像进行初始双阈值边缘检测得到边缘图像；获取边缘图像中每条边缘线的弯曲程度和弯曲方向，根据边缘线的弯曲程度、弯曲方向及位置对边缘线进行聚类得到多个聚类簇；
[0007]疑似水波纹边缘线选取模块，用于根据每条边缘线上每两个相邻边缘点处的切线斜率获取边缘线的变化均匀性，根据每个聚类簇内的边缘线的变化均匀性、边缘线在游泳图像中的灰度均值得到聚簇内的边缘线为水波纹边缘线的可能性值，根据可能性值获取疑似水波纹边缘线；
[0008]检测效果获取模块，用于将疑似水波纹边缘线所在的聚类簇作为目标聚类簇，根据目标聚类簇与非目标聚类簇内对应的边缘线的弯曲程度、弯曲方向及聚类中心的位置，获取目标聚类簇与非目标聚类簇的差异值，获取目标聚类簇中的边缘线与聚类中心的变化均匀性差异值，获取边缘线在游泳图像中的灰度均值与边缘线所在的目标聚类簇的聚类中心的灰度差异值；根据每个目标聚类簇对应的变化均匀性差异值、灰度差异值，以及目标聚类簇与非目标聚类簇的差异值获取初始双阈值边缘检测的效果值；
[0009]预警模块，用于根据初始双阈值边缘检测的效果值与设定条件，确定是否调整初始双阈值边缘检测的阈值，若效果值不满足设定条件，则调整边缘检测的阈值，并计算调整后的阈值的效果值，直至效果值满足设定条件时，将疑似水波纹边缘线作为最终水波纹边缘线，根据最终水波纹边缘线所在的聚类簇的数量判断是否进行预警。
[0010]优选的，获取边缘图像中每条边缘线的弯曲程度和弯曲方向，包括：
[0011]获取边缘图像中每条边缘线上的边缘点到边缘线的两个端点的连线的距离和，根
据边缘线的长度与边缘线上所有边缘点到边缘线的两个端点的距离和的累加和的比值，得到边缘线的弯曲程度；
[0012]获取边缘线上的边缘点到边缘线的两个端点的连线夹角的法线，根据法线与水平线的夹角值得到边缘线的弯曲方向。
[0013]优选的，获取边缘线的变化均匀性，包括：
[0014]获取边缘线上每两个相邻边缘点处的切线斜率的斜率变化率；
[0015]将边缘线对应的所有斜率变化率的和值作为边缘线的变化均匀性。
[0016]优选的，得到聚簇内的边缘线为水波纹边缘线的可能性值，包括：
[0017]获取聚类簇内的所有边缘线对应的变化均匀性和值，
[0018]获取聚类簇内的所有边缘线在游泳图像中的灰度均值和值；
[0019]将聚类簇的所有边缘线对应的灰度均值和值与变化均匀性和值的比值作为聚类簇内的边缘线为水波纹边缘线的可能性值。
[0020]优选的，获取目标聚类簇中的边缘线与聚类中心的变化均匀性差异值，获取边缘线在游泳图像中的灰度均值与边缘线所在的目标聚类簇的聚类中心的灰度差异值，包括：
[0021]将目标聚类簇中的边缘线的变化均匀性与目标聚类簇对应的所有边缘线的变化均匀性均值做差，得到目标聚类簇中的边缘线与聚类中心的变化均匀性差异值；
[0022]将目标聚类簇中边缘线在游泳图像中的灰度均值与目标聚类簇中所有边缘线在游泳图像中的总灰度值均值做差，得到目标聚类簇中的边缘线与聚类中心的灰度差异值。
[0023]优选的，获取目标聚类簇与非目标聚类簇的差异值，包括：
[0024]根据目标聚类簇与非目标聚类簇内边缘线的弯曲程度、弯曲方向及聚类中心的位置，获取目标聚类簇与非目标聚类簇的欧式距离，并将欧式距离作为目标聚类簇与非目标聚类簇的差异值。
[0025]优选的，获取初始双阈值边缘检测的效果值，包括：
[0026]将所有目标聚类簇对应的变化均匀性差异值的绝对值的和值与所有灰度差异值的绝对值的和值求和得到第一差异值和值；
[0027]将每个目标聚类簇与每个对应的非目标聚类簇的差异值的绝对值求和得到第二差异值和值；
[0028]将第一差异值和值与第二差异值和值的比值进行负相关计算得到初始双阈值边缘检测的效果值。
[0029]优选的，调整边缘检测的阈值，包括：
[0030]初始双阈值为：初始第一阈值和初始第二阈值，其中，初始第一阈值大于初始第二阈值；
[0031]对初始第二阈值每次加预设的调整值，得到调整后的第二阈值；
[0032]其中，每次调整边缘检测的阈值时，是在前一次调整后的第二阈值的基础上加预设的调整值。
[0033]优选的，根据最终水波纹边缘线所在的聚类簇的数量判断是否进行预警，包括：
[0034]对最终水波纹边缘线所在的聚类簇的数量进行负相关计算得到目标值；
[0035]将预设目标值阈值与目标值的差值作为危险值；
[0036]根据危险值与预设的危险阈值确定用户状态，其中，用户状态为正常状态和溺水
状态；
[0037]根据用户状态判断是否进行预警。
[0038]优选的，根据边缘线的弯曲程度、弯曲方向及位置，并利用密度聚类算法对边缘线进行聚类得到多个聚类簇，其中，边缘线的位置为边缘线中点的坐标。
[0039]本专利技术的一种泳池防溺水监测预警系统的有益效果是：
[0040]由于一般边缘检测受水中其他波纹干扰，从波纹中提取水波纹边缘效果并不理想，使得提取的水波纹不准确，故本专利技术通过对游泳图像进行初始双阈值边缘检测得到边缘图像，然而双阈值检测过程中，阈值设置不合理会导致检测结果不准确，本专利技术通过对水波纹的形状特征进行分析，得到水波纹具有弯曲的特征，故基于边缘图像中每条边缘线的弯曲程度、弯曲方向及位置对边缘线进行聚类得到多个聚类簇，其次，通过对用户拍打水形成的水波纹进行分析，由于用户拍打水使得水流变快以后，水面会有更大的波动，水面的波动导致增大了水流与空气的接触面，进而会产生掺气(微小气泡进入水体)现象，当水流增大到一定程度，剧烈的掺气使水体含有大量气泡，使水变成白色，因为用户拍打水面游泳造成的水波纹在开始时是呈现白色，所以需要结合边缘线在游泳图像中的灰度值来对水波纹进行判断，从而得到更为准确的疑似水波本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种泳池防溺水监测预警系统，其特征在于，包括：图像采集模块，用于获取用户游泳过程中的游泳图像；图像处理模块，用于对游泳图像进行初始双阈值边缘检测得到边缘图像；获取边缘图像中每条边缘线的弯曲程度和弯曲方向，根据边缘线的弯曲程度、弯曲方向及位置对边缘线进行聚类得到多个聚类簇；疑似水波纹边缘线选取模块，用于根据每条边缘线上每两个相邻边缘点处的切线斜率获取边缘线的变化均匀性，根据每个聚类簇内的边缘线的变化均匀性、边缘线在游泳图像中的灰度均值得到聚簇内的边缘线为水波纹边缘线的可能性值，根据可能性值获取疑似水波纹边缘线；检测效果获取模块，用于将疑似水波纹边缘线所在的聚类簇作为目标聚类簇，根据目标聚类簇与非目标聚类簇内对应的边缘线的弯曲程度、弯曲方向及聚类中心的位置，获取目标聚类簇与非目标聚类簇的差异值，获取目标聚类簇中的边缘线与聚类中心的变化均匀性差异值，获取边缘线在游泳图像中的灰度均值与边缘线所在的目标聚类簇的聚类中心的灰度差异值；根据每个目标聚类簇对应的变化均匀性差异值、灰度差异值，以及目标聚类簇与非目标聚类簇的差异值获取初始双阈值边缘检测的效果值；预警模块，用于根据初始双阈值边缘检测的效果值与设定条件，确定是否调整初始双阈值边缘检测的阈值，若效果值不满足设定条件，则调整边缘检测的阈值，并计算调整后的阈值的效果值，直至效果值满足设定条件时，将疑似水波纹边缘线作为最终水波纹边缘线，根据最终水波纹边缘线所在的聚类簇的数量判断是否进行预警。2.根据权利要求1所述的一种泳池防溺水监测预警系统，其特征在于，获取边缘图像中每条边缘线的弯曲程度和弯曲方向，包括：获取边缘图像中每条边缘线上的边缘点到边缘线的两个端点的连线的距离和，根据边缘线的长度与边缘线上所有边缘点到边缘线的两个端点的距离和的累加和的比值，得到边缘线的弯曲程度；获取边缘线上的边缘点到边缘线的两个端点的连线夹角的法线，根据法线与水平线的夹角值得到边缘线的弯曲方向。3.根据权利要求1所述的一种泳池防溺水监测预警系统，其特征在于，获取边缘线的变化均匀性，包括：获取边缘线上每两个相邻边缘点处的切线斜率的斜率变化率；将边缘线对应的所有斜率变化率的和值作为边缘线的变化均匀性。4.根据权利要求1所述的一种泳池防溺水监测预警系统，其特征在于，得到聚簇内的边缘线为水波纹边缘线的可能性值，包括：获取聚类簇内的所有边缘线对应的变化均匀性和值，获取聚类簇内的所有边缘线在游泳图像中的灰度均值和值；将聚类簇的所有边缘线...

【专利技术属性】
技术研发人员：于中阳，陈平，王亚菁，张萌飞，
申请(专利权)人：上海旺链信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：