試論煤礦智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

高穆

摘 要：當(dāng)前視頻監(jiān)控系統(tǒng)正在朝著數(shù)字化以及智能化的方向發(fā)展，并且在許多領(lǐng)域之中，視頻監(jiān)控系統(tǒng)都已經(jīng)得到了非常廣泛的應(yīng)用。對(duì)于煤礦企業(yè)而言，在進(jìn)行煤礦開采的過程中，對(duì)于智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)加以引進(jìn)，往往能夠更好地保證煤礦開采活動(dòng)的進(jìn)行。而在將智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用于煤礦之中的時(shí)候，必須要掌握其關(guān)鍵技術(shù)，煤礦智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)主要包括塵霧圖像清晰化技術(shù)、運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)技術(shù)以及單目標(biāo)跟蹤技術(shù)等，因此在本文的研究中，主要就煤礦智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了相應(yīng)的說明，以期智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)能夠在煤礦開采的過程中得到更好地應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：煤礦；智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)；關(guān)鍵技術(shù)

中圖分類號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1.智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀

智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)自出現(xiàn)至今，已經(jīng)取得了較好的發(fā)展，而且在許多領(lǐng)域之中都得到了廣泛的應(yīng)用，比如說在公共安全監(jiān)控、交通管理、運(yùn)動(dòng)跟蹤以及智能家居等諸多領(lǐng)域都有著非常深入的應(yīng)用。而就智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域而言，主要可以將其劃分為安全相關(guān)類的應(yīng)用和非安全相關(guān)類的應(yīng)用兩個(gè)方面。其中安全相關(guān)類的應(yīng)用主要包括高級(jí)視頻運(yùn)動(dòng)檢測(cè)、運(yùn)動(dòng)跟蹤、人物面部識(shí)別、車輛識(shí)別以及智能監(jiān)護(hù)等，智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)在這些安全相關(guān)類應(yīng)用中的主要作用就是保證安全。而非安全相關(guān)類的應(yīng)用則主要包括人數(shù)統(tǒng)計(jì)與人群控制、交通流量控制等，智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的非安全相關(guān)類應(yīng)用依據(jù)其具體用途的不同，所發(fā)揮的作用也不一樣。由此可見，智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)無論是在生活安全方面、交通方面，還是在軍事方面都有著非常廣泛的應(yīng)用，而且其也有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。

2.煤礦智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

煤礦智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要由4個(gè)部分構(gòu)成，分別是前端視頻的采集、網(wǎng)絡(luò)傳輸、視頻控制管理以及視頻顯示記錄，其中全段視頻的采集主要是完成對(duì)于視頻信號(hào)的采集，而網(wǎng)絡(luò)傳輸則是對(duì)于采集的視頻信號(hào)進(jìn)行傳輸以及切換，視頻控制管理以及視頻顯示記錄則是完成視頻的顯示以及存儲(chǔ)等監(jiān)控功能。在整個(gè)煤礦智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)之中，前端設(shè)備主要包括網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)以及交換機(jī)，而智能視頻分析服務(wù)器、監(jiān)視器以及報(bào)警設(shè)備等則主要負(fù)責(zé)完成對(duì)于前端設(shè)備采集的視頻信息進(jìn)行傳輸、轉(zhuǎn)換、處理以及儲(chǔ)存。

2.2 系統(tǒng)的主要功能

煤礦智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能包括警戒線入侵報(bào)警、警戒線跨越報(bào)警、目標(biāo)出現(xiàn)報(bào)警以及目標(biāo)離開報(bào)警。其中警戒線入侵報(bào)警指的是在有運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)入到設(shè)置的警戒區(qū)域時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)進(jìn)行報(bào)警并且提示工作人員，而且煤礦智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)鋮^(qū)中多個(gè)需要關(guān)注的目標(biāo)做出報(bào)警提示。而警戒線跨越報(bào)警則是指在視頻圖像之中設(shè)定一條警戒線，一旦有人或者是物超過了該警戒線，系統(tǒng)就會(huì)進(jìn)行報(bào)警提示，而且對(duì)于警戒線的穿越發(fā)現(xiàn)也可以設(shè)置成為單向穿越或者是雙向穿越。目標(biāo)出現(xiàn)報(bào)警所指的是在設(shè)置的區(qū)域內(nèi)如果出現(xiàn)了人或者是其他的運(yùn)動(dòng)物體，系統(tǒng)將會(huì)自動(dòng)進(jìn)行報(bào)警，而且煤礦智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)還支持警戒區(qū)中多個(gè)所需要關(guān)注的目標(biāo)同時(shí)進(jìn)行報(bào)警。最后目標(biāo)離開報(bào)警則是指的當(dāng)目標(biāo)離開指定的區(qū)域的時(shí)候系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行報(bào)警提示。

3 煤礦智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

3.1 塵霧圖像清晰化技術(shù)

因?yàn)樵谶M(jìn)行煤礦生產(chǎn)的過程中，由于開采以及運(yùn)輸活動(dòng)的進(jìn)行，往往會(huì)使得礦井中存在大量的粉塵顆粒，而且隨著當(dāng)前煤礦開采過程中機(jī)械化程度的不斷提高，礦井中的粉塵濃度也變得越來越大。而為了使得空氣中的粉塵的含量得到有效地控制，許多煤礦企業(yè)往往會(huì)在礦井中設(shè)置大量的噴霧降塵裝置，而這些噴霧裝置會(huì)產(chǎn)生大量的霧氣以及水滴，從而使得光線在到達(dá)監(jiān)控成像設(shè)備之前就被散射或者是吸收，使得監(jiān)控場(chǎng)景的能見度嚴(yán)重地降低。而且在視頻監(jiān)控圖像的采集以及傳輸?shù)倪^程中，往往也會(huì)受到其他隨機(jī)噪聲的干擾，進(jìn)而使得監(jiān)控圖像的質(zhì)量嚴(yán)重下降，不利于對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的檢測(cè)、識(shí)別以及跟蹤。所以要想取得更好地監(jiān)控效果，就必須要使得塵霧圖像變得更加清晰化，而近些年來所提出的基于單幅圖像去霧的方法取得了良好的復(fù)原效果，利用該方法能夠獲得較好的去霧圖像，從而使得原本模糊的圖像能夠變得更加的清晰。所以塵霧圖像清晰化技術(shù)是煤礦智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，其對(duì)于提高監(jiān)控的質(zhì)量有著非常重要的意義。

3.2 運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)技術(shù)

當(dāng)前許多煤礦企業(yè)在選用視頻監(jiān)控系統(tǒng)的過程中，往往都是采用的固定式攝像機(jī)進(jìn)行定點(diǎn)監(jiān)測(cè)，其拍攝的背景也屬于相對(duì)靜止不變的類型，在此基礎(chǔ)之上，利用運(yùn)用背景減除算法就能夠較為容易地實(shí)現(xiàn)對(duì)于完整運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的捕獲。但是由于煤礦工作環(huán)境較為復(fù)雜，監(jiān)控圖像常常會(huì)受到自然光照以及人工照明的影響，所以在對(duì)于前景進(jìn)行檢測(cè)的過程中，往往不僅僅包含了運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，同時(shí)還伴隨著相應(yīng)的陰影區(qū)域，而陰影又與背景有著較為明顯的區(qū)別，并且其是與目標(biāo)相連通的，也與目標(biāo)具有相同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，這樣在對(duì)于運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)的過程中，就非常容易使得前景中運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的幾何形狀出現(xiàn)較大的偏差，使得多個(gè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)粘連融合在一起，甚至導(dǎo)致目標(biāo)丟失以及虛假目標(biāo)的出現(xiàn)等情況。因此在對(duì)于運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)的過程中，陰影的檢測(cè)與去除技術(shù)是一個(gè)非常關(guān)鍵的問題。正是考慮到采用傳統(tǒng)的背景減除法的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)存在許多的問題，同時(shí)結(jié)合煤礦智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)背景環(huán)境的特點(diǎn)以及目標(biāo)檢測(cè)的實(shí)際需求，在對(duì)于前景進(jìn)行檢測(cè)的過程中，一方面可以采用聯(lián)合信息來進(jìn)行前景檢測(cè)，進(jìn)而減少前景和背景之間的錯(cuò)檢，另一方面也可以自動(dòng)進(jìn)行差分閾值的設(shè)置，從而獲得較高的前景檢測(cè)率，除此之外，在對(duì)于運(yùn)動(dòng)陰影進(jìn)行檢測(cè)的過程中，還可以設(shè)計(jì)多特征融合的陰影檢測(cè)方法，從而使得運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)的結(jié)果更為準(zhǔn)確。

3.3 單目標(biāo)跟蹤技術(shù)

在煤礦智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)之中，單目標(biāo)跟蹤技術(shù)也是一個(gè)非常重要的技術(shù)，通過對(duì)于該技術(shù)的應(yīng)用，可以對(duì)于感興趣運(yùn)動(dòng)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)魯棒的目標(biāo)跟蹤。但是對(duì)于煤礦視頻監(jiān)控圖像來說，因?yàn)槠淠繕?biāo)的運(yùn)動(dòng)情況往往較為復(fù)雜，而且光照也會(huì)發(fā)生變化，同時(shí)還存在遮擋等問題，所以使得目標(biāo)以及背景可能會(huì)隨時(shí)發(fā)生變化，所以要事先建立起恰當(dāng)?shù)耐庥^模型對(duì)于有效的目標(biāo)進(jìn)行描述往往較為困難。為了實(shí)現(xiàn)單目標(biāo)跟蹤，近年來基于二元分類的單目標(biāo)跟蹤方法得到了廣泛的關(guān)注，通過對(duì)于該方法的應(yīng)用，能夠同時(shí)對(duì)于目標(biāo)與背景信息加以考慮，通過判別邊界使得運(yùn)動(dòng)目標(biāo)能夠從背景中被分辨出來，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)于單目標(biāo)的跟蹤。在煤礦智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)之中對(duì)于單目標(biāo)跟蹤技術(shù)有效地加以應(yīng)用，可以獲得更為全面和準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)目標(biāo)的情況，從而更加有利于煤礦生產(chǎn)活動(dòng)的開展。

結(jié)語

在煤礦生產(chǎn)的過程中，通過對(duì)于煤礦智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用，能夠更好地提高煤礦生產(chǎn)管理的水平。但是在對(duì)于煤礦智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)加以應(yīng)用的過程中，必須要掌握系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)，同時(shí)還要把握實(shí)現(xiàn)智能監(jiān)控的一些關(guān)鍵技術(shù)，比如說塵霧圖像清晰化技術(shù)、運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)技術(shù)、單目標(biāo)跟蹤技術(shù)等，只有合理地對(duì)于這些關(guān)鍵技術(shù)加以應(yīng)用，才能夠更好地保證監(jiān)控的質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]趙艷芹，王振翀，付喜輝，等.基于煤礦視頻監(jiān)控系統(tǒng)的圖像增強(qiáng)方法研究[J].煤礦機(jī)械，2012，33（5）：63-65.

[2]任子暉，周萌萌，顧靚雨，等.新型煤礦視頻監(jiān)控系統(tǒng)圖像增強(qiáng)算法[J].煤礦機(jī)械，2015（8）：34-35.

[3]王巖.現(xiàn)代煤礦視頻監(jiān)控系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)要點(diǎn)[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2016（9）：269-270.endprint