【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及城市治理算法，具体提供一种违规操作电瓶告警方法及装置。
技术介绍
1、随着科技的发展和电动车的广泛使用，电瓶因其高能量密度成为电动车的核心部件。然而，在使用和管理过程中，电瓶的违规操作问题频繁发生，包括随意拆卸、私自携带等。这些行为不仅可能损坏设备，还可能引发严重的安全事故，如短路、起火甚至爆炸。因此，针对电瓶的违规操作，开发智能化告警方法已成为提升安全管理效率的重要方向。
2、传统的违规检测方法主要依赖人工监管和简单的监控设备，通过监控人员的实时观察发现违规行为。这种方式不仅劳动强度高，且无法保证检测的准确性和及时性，存在漏检和误判的风险。此外，随着智能化设备的普及，许多场景对于违规检测的自动化、实时性和精确度提出了更高要求，而人工监管难以满足在人员流动频繁、设备复杂的场所对违规行为进行实时、准确监测的需求。
技术实现思路
1、本专利技术是针对上述现有技术的不足，提供一种实用性强的违规操作电瓶告警方法。
2、本专利技术进一步的技术任务是提供一种设计合理，安全适用的违规操作电瓶告警装置。
3、本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
4、一种违规操作电瓶告警方法，基于机器视觉，具有如下步骤：
5、s1、获取社区监控视频流，将获取到的监控视频流转换为图像帧序列并作预处理；
6、s2、利用人体姿态估计算法，从图像帧序列中提取人体检测框及关键点坐标，通过分析人体躯干的弯曲角度和关节间的空间位置关系，
7、s3、集成电瓶目标检测算法，通过深度学习技术识别电瓶的独特外观特征，以确定帧序列中的电瓶位置，如果发现电瓶出现在人体检测框内，并且与该用户的手腕关节位置接近，即可判定该用户为违规携带电瓶；
8、s4、引入电瓶跟踪算法对电瓶目标进行持续跟踪，若在设定的时间段内未失去对电瓶的追踪，则可确认用户携带电瓶进行了移动，据此发出警报。
9、进一步的，在步骤s2中，采用yolov10-posenet人体姿态估计算法，首先，使用yolov10目标检测框架对帧序列中的行人进行快速定位，生成精确的人体检测框，进而为姿态估计提供输入，随后，posenet姿态估计网络提取人体17个部位的关键点坐标，从而建立完整的关节空间关系和人体骨架结构，计算人体躯干弯曲角度和关节空间位置关系，最终实现弯腰操作电瓶的行为逻辑判断，以下是弯腰操作电瓶行为逻辑判断的基本步骤：
10、(2-1)人体关键点坐标提取与预处理；
11、(2-2)计算人体躯干弯曲角度；
12、(2-3)计算关节空间位置关系。
13、进一步的，在步骤(2-1)中，提取头部、肩部、髋部和膝盖关节关键点的二维坐标，分别为：
14、(xhead、yhead)、(xshoulder、yshoulder)、(xhip、yhip)、(xknee、yknee)；
15、为了保证行为逻辑判断过程的稳定性，肩部中心坐标取左、右双肩横纵坐标的均值，计算公式如下：
16、
17、其中，(xshoulde_l、yshoulder_l)、(xshoulder_r、yshoulder_r)分别代表了左肩、右肩的横纵坐标；
18、在步骤(2-2)中，获取人体躯干弯曲角度的方法是构造从头部到髋部、髋部到膝盖的两个向量，计算它们之间的夹角，以此判断上半身的弯曲度，当人体直立时，头部、髋部和膝盖大致在一条垂直线上，头部到髋部的连线接近垂直；而在弯腰的情况下，头部前倾，导致头部到髋部的连线偏向水平方向；
19、假设向量表示头部到髋部的方向，向量表示髋部到膝盖的方向。夹角的计算公式如下：
20、
21、其中，θ代表了上半身与下半身之间的弯曲角度，通过取cos(θ)的反余弦值即可得到夹角，如果θ小于预设的弯腰角度阈值angle_blending_threshold，则认为上半身和下半身的夹角偏小，表明姿态符合弯腰特征；
22、在步骤(2-3)中，判断用户是否存在弯腰违规操作电瓶行为，除了计算人体躯干的弯曲角度外，还通过分析人体关键部位的空间位置关系来辅助判断弯腰；
23、具体而言，头部、髋部和膝盖的相对高度和水平位置变化揭示用户的上半身是否有前倾或下压的趋势，以垂直高度差比值法为例，利用头部、髋部和膝盖的垂直高度差来判断弯腰程度，用户正常站立时，头部到髋部的垂直高度应明显大于髋部到膝盖的垂直高度，定义一个垂直高度比值：
24、
25、其中，yhip、yknee分别代表了双髋、双膝的中心位置高度，在正常站立时，ry应大于预设垂直高度比例阈值vertical_ratio_threshold，而在弯腰时，头部接近髋部，导致yhead-yhip缩小，使得ry下降，如果ry低于预设阈值，判定为弯腰动作；
26、考虑到用户弯腰时头部会明显前移，还使用水平距离法计算头部和髋部的水平距离增量，其中，头部与髋部的水平距离计算公式如下：
27、dx＝|xhead-xhip|；
28、肩宽计算公式如下：
29、ws＝|xshoulder_l-xshoulder_r|；
30、当用户站立时，dx较小，而在弯腰时，dx会超出正常范围，如果dx超过预设的水平距离比例阈值horizontal_ratio_threshold，认为头部有明显前移，提示弯腰行为。
31、进一步的，在步骤s3中，集成电瓶目标检测算法采用yolov10电瓶目标检测算法，执行违规携带电瓶行为逻辑判断如下：
32、(3-1)电瓶目标与人体检测框交集判定；
33、(3-2)电瓶目标与用户近距离交互判定；
34、(3-3)违规携带电瓶行为持续判定。
35、进一步的，在步骤(3-1)中，假定人体检测框是一个矩形，通过左上角、右下角的坐标来划定区域，即人体检测框的左上角坐标为(xleft，ytop)，右下角坐标为(xright，ybottom)，而电瓶的坐标中心点为(xbattery,ybattery)；电瓶目标落入人体检测框内的条件是电瓶中心点的横、纵坐标都满足在人体检测框的范围内，即：
36、xleft≤xbattery≤xright；
37、ytop≤ybattery≤ybottom；
38、如果以上两个条件均成立，则说明电瓶的中心点落入人体检测框内，这作为电瓶位于用户活动范围的判断依据；
39、在步骤(3-2)中，之后，要证明电瓶目标与用户手腕关节保持较近的空间关系，通过计算电瓶中心点与用户手腕关节之间的距离，并判断是否低于设定的距离阈值distance_threshold；
40、如果两者的距离足够小，即认为它们具有较近的空间关系，假定用户左、右手腕关节的坐标分别为(x本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种违规操作电瓶告警方法，其特征在于，基于机器视觉，具有如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种违规操作电瓶告警方法，其特征在于，在步骤S2中，采用YOLOv10-PoseNet人体姿态估计算法，首先，使用YOLOv10目标检测框架对帧序列中的行人进行快速定位，生成精确的人体检测框，进而为姿态估计提供输入，随后，PoseNet姿态估计网络提取人体17个部位的关键点坐标，从而建立完整的关节空间关系和人体骨架结构，计算人体躯干弯曲角度和关节空间位置关系，最终实现弯腰操作电瓶的行为逻辑判断，以下是弯腰操作电瓶行为逻辑判断的基本步骤：
3.根据权利要求2所述的一种违规操作电瓶告警方法，其特征在于，在步骤(2-1)中，提取头部、肩部、髋部和膝盖关节关键点的二维坐标，分别为：
4.根据权利要求3所述的一种违规操作电瓶告警方法，其特征在于，在步骤S3中，集成电瓶目标检测算法采用YOLOv10电瓶目标检测算法，执行违规携带电瓶行为逻辑判断如下：
5.根据权利要求4所述的一种违规操作电瓶告警方法，其特征在于，在步骤(3-1)中，假定人体检测框是一
6.根据权利要求5所述的一种违规操作电瓶告警方法，其特征在于，在步骤S4中，采用ByteTrack电瓶跟踪算法，首先，使用上文提到的电瓶目标检测算法识别帧序列中的电瓶目标，得到每个目标的位置，然后，使用电瓶跟踪算法关联检测结果，形成连续的移动跟踪轨迹，其中，卡尔曼滤波器被设计用于预测和更新电瓶目标的空间位置和移动速度状态，以下是卡尔曼滤波器的基本计算步骤：
7.根据权利要求6所述的一种违规操作电瓶告警方法，其特征在于，所述匈牙利算法的基本计算步骤为：
8.根据权利要求7所述的一种违规操作电瓶告警方法，其特征在于，在步骤(1)中，为每一个监控视频帧中的电瓶对象和上一帧中的已知轨迹计算一个关联成本，所述关联成本为基于某种度量，来确定不同帧中的电瓶目标是否为同一个对象；采用欧式距离衡量电瓶目标的跨帧空间距离关联成本，这些关联成本构成了一个代价矩阵C；
9.根据权利要求8所述的一种违规操作电瓶告警方法，其特征在于，在步骤(5)中，如果经过调整后仍未能找到足够多的独立零，则需要标记一条增广路径，从一个未标记的行开始，找到一个未标记的列中的零，然后沿着该列向上找到另一个未标记的行中的零，依此类推，直到到达一个已标记的行或者找不到更多零为止，在这条路径上交替地取消和添加标记，以更新电瓶目标与轨迹的匹配状态；
10.一种违规操作电瓶告警装置，其特征在于，包括：至少一个存储器和至少一个处理器；
...【技术特征摘要】
1.一种违规操作电瓶告警方法，其特征在于，基于机器视觉，具有如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种违规操作电瓶告警方法，其特征在于，在步骤s2中，采用yolov10-posenet人体姿态估计算法，首先，使用yolov10目标检测框架对帧序列中的行人进行快速定位，生成精确的人体检测框，进而为姿态估计提供输入，随后，posenet姿态估计网络提取人体17个部位的关键点坐标，从而建立完整的关节空间关系和人体骨架结构，计算人体躯干弯曲角度和关节空间位置关系，最终实现弯腰操作电瓶的行为逻辑判断，以下是弯腰操作电瓶行为逻辑判断的基本步骤：
3.根据权利要求2所述的一种违规操作电瓶告警方法，其特征在于，在步骤(2-1)中，提取头部、肩部、髋部和膝盖关节关键点的二维坐标，分别为：
4.根据权利要求3所述的一种违规操作电瓶告警方法，其特征在于，在步骤s3中，集成电瓶目标检测算法采用yolov10电瓶目标检测算法，执行违规携带电瓶行为逻辑判断如下：
5.根据权利要求4所述的一种违规操作电瓶告警方法，其特征在于，在步骤(3-1)中，假定人体检测框是一个矩形，通过左上角、右下角的坐标来划定区域，即人体检测框的左上角坐标为(xleft，ytop)，右下角坐标为(xright，ybottom)，而电瓶的坐标中心点为(xbattery,ybattery)；电瓶目标落入人体检测框内的条件是电瓶中心点的横、纵坐标都满足在人体检测框的...
【专利技术属性】
技术研发人员：翟翰林，翟海涛，马立道，刘彬，王越，
申请(专利权)人：浪潮智慧城市科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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