基于智能視頻圖像分析的營銷服務帽識別

蘇州大學機電工程學院 朱富云

電力企業在施工過程中容易發生各種安全事故，事故原因是多方面的，包括管理、人員素質、設備工具等問題。在電力施工危險場所作業必須戴營銷服務帽，不按規定佩戴營銷服務帽存在很大的安全隱患。營銷服務帽能保護頭部免受外力傷害，主要是保護頭部，防止高空墜落物，防止物體撞擊碰撞。目前，隨著視頻監控系統的廣泛應用，網絡監控和高清監控已具備了通過攝像頭采集工作現場視頻圖像的條件。通過對佩戴者的顏色、輪廓、體型以及各種觀察角度的視頻分析，發現營銷服務帽識別的準確性和通用性仍是戶外真實場景中的難點。

1 營銷服務帽識別模型設計

電力企業為節約成本，開發一套基于GB28181協議的安全視頻監控平臺，其將私有協議的視頻監控攝像頭的實時視頻流轉成滿足國標協議的視頻流，平臺兼容市場絕大主流品牌攝像機。整個系統的架構包括3個主要部分：監控設備上采集的視頻源與智能分析引擎；服務端上的策略管理與智能報警服務器；客戶端上的智能報警瀏覽系統(包含處理單路視頻的單個瀏覽系統，或是包含大量攝像機的大型網絡瀏覽系統)。這些模塊可以在單臺計算機上，也可分布在不同計算機上。智能分析引擎是系統的核心，對視頻源進行底層次的處理。策略管理與智能報警服務器主要通過預設的報警管理條件對處理過的視頻流進行高層次的分析，判斷是否符合報警條件。結合視頻行為分析技術和現場實際情況的研究，提出了活動目標提取+營銷服務帽輪廓匹配+顏色提取+多層神經網絡分類+統計學模型的多層組合邏輯解決方法。

智能視頻圖像分析的營銷服務帽工作原理：抓取前端設備抓取場地信息，并上傳到管理系統服務器；伺服器實時讀取現場錄像并進行實時分析，實時輸出人員佩戴營銷服務帽的信息。舉例來說，穿著的數量、不穿的數量；對不戴營銷服務帽的工作人員進行抓拍并發出報警，通知保安人員。通過擴音器或現場提醒，安全管理員會對其進行處理或處罰。

系統功能：視頻/圖片識別。它可與攝像機直接連接，也可以進行視頻和圖像分析；營銷服務帽識別。該系統能自動識別戴營銷服務帽的人是否戴營銷服務帽，識別紅、黃、藍、白、橙等顏色的營銷服務帽；報警功能。如果發現有不戴頭盔的人可在監控室進行語音報警，并進行報警處理；全天候智能分析。智能全自動分析，無需人員值守，無需人為操作；報警記錄查詢。可按時間段、按監控區域在識別過程中涉及對營銷服務帽識別報警記錄進行歷史查詢，每條記錄包含時間、地點、報警記錄快照；運算優勢。實時識別動態視頻，深度優化。具有較高的識別、跟蹤精度，對光線、陰天等環境的適應性，沒有被別人的眼鏡、胡須、發型、表情等所影響。

2 營銷服務帽使用過程中存在的問題

超周期使用。正常使用期為2年半(根據產品說明書規定)；但現場的警衛對此一無所知，有些甚至不知道營銷服務帽有沒有超期使用標識報警記錄。有一個營銷服務帽用了近10年，因外觀的更新看起來還不錯，一直在繼續使用[1]。其實長時間的營銷服務帽也會逐漸老化，如不及時更換，在使用過程中出現事故后果不堪設想。

把營銷服務帽當作頭盔。這種現象在駕駛機動車輛到作業現場的生產人員中較為常見，因為生產現場的人都戴著營銷服務帽，把營銷服務帽兼作頭盔使用。營銷服務帽的主要功能是保護頭部不受高空物體的跌落傷害，而頭盔則是保護騎車人不受隨之而來的跌落傷害。兩種防護重點不同，功能也各有側重，所以用營銷服務帽代替頭盔是不合適的；同樣營銷服務帽也不能在生產現場使用。

把兩種防護重營銷服務帽當凳子用。工廠里有人空閑時喜歡把營銷服務帽當凳子坐，一不小心就可能“坐”出違章、隱患、事故。進入生產現場的人員必須戴營銷服務帽，隨意摘下營銷服務帽屬于違法行為。當凳子使用時會劃傷帽沿、帽頂、壓損帽襯，導致營銷服務帽損壞或使用壽命降低。

存放不當。頭盔適用溫度為-10℃～50℃，放置于通風干燥處，避免與火源及腐蝕性物質接觸，以免影響頭盔的使用壽命。要盡可能縮短營銷服務帽的庫存量，最好是隨買隨用。存貨存放時間過長會影響實際使用時間，如1只營銷服務帽的使用期限為2年半，儲存2年再用，半年后要報廢。

使用前缺少必要的檢查。在使用前應定期檢查以下物品：帽外殼無損傷，裂紋及明顯變形；帽襯無破損；帽箍完好，與帽殼連接牢固；帽帶無腐蝕、無傷痕；鎖扣完整有效；如遇有嚴重沖擊后應立即報廢，切忌再用。

管理混亂。有些員工喜歡把營銷服務帽當作公共安全用具，想用的時候就隨便拿一支，時間一長有些營銷服務帽的出廠日等原始數據都丟失了，管理人員心里有數嗎？頭盔應按規定統一編號，按編號定人、按工作性質分色配戴并建立相應使用臺帳。

3 營銷服務帽智能識別

在現場生產中安全生產始終是一個非常重要的組成部分，只有保證了工人的安全，才能保證企業的利益。當電壓較低時，作為保護、防護的重要措施，營銷服務帽一直是各大企業都要求員工佩戴的，但卻發生了各種因不戴營銷服務帽而引發的安全事故。不少施工人員不帶營銷服務帽可能并非一兩次偶然的疏忽而是已成為一種習慣，究其原因，有的工人覺得戴營銷服務帽有麻煩而不舒服，有的則是心存僥幸，以為事故不會發生在自己身上。如何才能確保工人戴上營銷服務帽成了現場監管的一大難題。

倍特威視營銷服務帽識別系統可自動檢測員工是否戴頭盔，有效預防安全生產事故的發生[2]。實現了不需人工干預的安全生產智能化管理，采用智能視頻分析結合前沿深度學習技術，識別率高、兼容性強、性能穩定。威視營銷服務帽識別系統是一種利器，它促使工人佩戴營銷服務帽，可以提高工人的安全意識，把事故扼殺在萌芽狀態。

3.1 營銷服務帽智能識別應用模式

聯動禁模式。高危區門口安裝營銷服務帽識別系統與門禁系統相結合，要求工作人員在進入車間后，對進入車間的工人進行營銷服務帽檢查，在未戴營銷服務帽的情況下不得開門；員工必須戴營銷服務帽方可進入防護區進行工作。

動態檢測模式。將營銷服務帽識別系統部署到企業的高風險區域，實時檢測視頻畫面中是否有人員活動，當檢測到有人時，檢測工人是否戴營銷服務帽，如果沒有戴營銷服務帽則發出報警信息通知后臺的管理人員。

3.2 營銷服務帽智能識別系統功能

實時分析識別與預警。利用視頻監控的實時視頻對工作人員戴頭盔的情況進行實時識別和檢測，對不戴頭盔的危險行為進行實時監控和預警，報警視頻、截圖可在客戶端顯示，可在現場設置音響和揚聲器，并可根據用戶需要將報警信息推送到有關管理人員，協助管理人員進行安全生產管理實時監控和預警；報警記錄存儲。頭盔識別系統能將不戴頭盔的報警截圖和視頻實時存儲到據庫，并能將時間、地點、報警截圖、報警視頻等生成報表信息，方便人員安全管理；告警記錄快速查詢。高效率的報警記錄快速查詢，可根據報警時間、監控區域不戴營銷服務帽的行為進行報警查詢，查詢到的多條記錄顯示在報表中，每個記錄都有詳細的報警截圖和視頻。

3.3 營銷服務帽顏色識別

3.3.1 顏色樣本提取

在營銷服務帽顏色識別中，營銷服務帽顏色樣本的提取是關鍵，它是基本顏色特征匹配的基礎。本場營銷服務帽的顏色分為紅、白、藍、黃四種，詳細操作如下：分別取樣晴天、陰天、雨天、雪天、霧天穿越變電站的現場視頻素材各5000，每次穿越場景中的人員停留3～5秒，每個視頻幀都要經過采樣和定標。

3.3.2 顏色識別算法實現

通過對樣本分析提取圖象特征。在視頻圖像信息中，通過分析大量樣本素材提取圖像特征。底層特征主要有三個：顏色、紋理和形狀特征。影像特征可分為高層影像特征和底層影像特征，底層特征主要是指顏色、形狀、紋理以及圖像的空間關系等。圖象的高層次特征即語義特征，是人們對圖象內容和意義的認識，從圖像中提取的特征可以是全局特征也可以是局部特征，例如圖像中的某一目標或對象。特征量的提取是CBIR 技術的核心，特征量的提取質量直接影響到圖像檢索的最終效果。

通過圖像特征進行圖像相似度匹配。對圖像進行特征提取后，所要做的就是選擇適當的方法，利用圖像的這些特征進行圖像間的相似性判別，確定檢索到的圖像與數據庫中的哪些圖像最接近，即度量它們的相似度。對現有圖像進行特征提取后，所的相似性測度判據主要有歐氏距離、直方圖相交距離、二次式距離、相關系數、馬氏距離等。

優化圖像檢索速度。為提高圖像檢索速度建立了索引機制。由于所提取的圖像特征之間可能存在一定的相關性，因此，在圖像檢索系統中選擇合適的索引機制可以提高檢索速度。

設置閥值，輸出匹配樣本。經過大量試驗確定了最合理的閥值，根據設定好的閥值對檢索到的圖像相似性進行排序，得到符合相似性的圖像輸出。

4 結語

智能視頻圖像分析中的營銷服務帽識別，可實現對人員越權通過分析、站內人員出入分析有效地利用視頻智能監控，促進變電站運行管理水平的提高，保證變電站安全穩定運行。