(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202210339973.2 (22)申请日 2022.04.02 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114727063 A (43)申请公布日 2022.07.08 (73)专利权人 清华大学 地址 100084 北京市海淀区清华园 专利权人 北京城建集团有限责任公司 (72)发明人 方东平　古博韬　岳清瑞　李建华　 黄玥诚　郭红领　王尧　曹思涵　 刘云飞　曹海涛　 (74)专利代理 机构 北京中和立达知识产权代理 有限公司 1 1756 专利代理师 孟姣 (51)Int.Cl. H04N 7/18(2006.01) H04N 5/232(2006.01)G06V 40/10(2022.01) G06V 20/10(2022.01) G06V 10/762(2022.01) G06V 10/764(2022.01) G06V 10/82(2022.01) G06K 9/62(2022.01) G06N 3/04(2006.01) G06N 3/08(2006.01) G06T 7/20(2017.01) G06T 7/70(2017.01) (56)对比文件 CN 113536935 A,2021.10.2 2 CN 113160510 A,2021.07.23 CN 113762171 A,2021.12.07 CN 111275923 A,2020.0 6.12 CN 113869245 A,2021.12.31 CN 111145479 A,2020.0 5.12 审查员 李方芳 (54)发明名称 施工现场的路径安全监测系统、 方法及装置 (57)摘要 本发明是关于一种施工现场 的路径安全监 测系统、 方法及装置， 系统包括： 数据采集模块， 用于通过摄像装置采集施工 现场的图像数据； 识 别模块， 用于对 所述施工 现场的图像数据进行识 别， 以确定施工现场的每个工人坐标点和工程机 械的中心坐标点， 每日工人的移动路径和所述施 工现场的作业区域； 风险评测模块， 用于根据每 日工人的移动路径、 工人坐标点、 工程机械的中 心坐标点和所述作业区域， 确定移动路径的风险 指数和风险工程机械， 以及每个工人当日是否存 在异常移动或进 入非作业区域。 权利要求书4页 说明书13页 附图10页 CN 114727063 B 2022.11.25 CN 114727063 B 1.一种施工现场的路径安全监测系统， 其特 征在于， 包括： 数据采集模块， 用于通过摄 像装置采集施工现场的图像数据； 识别模块， 用于对所述施工现场的图像数据进行识别， 以确定施工现场的每个工人坐 标点和工程机 械的中心坐标点， 每日工人的移动路径和所述施工现场的作业区域； 风险评测模块， 用于根据每日工人的移动路径、 工人坐标点、 工程机械的中心坐标点和 所述作业区域， 确定移动路径的风险指数和风险工程机械， 以及每个工人当日是否存在异 常移动或进入非作业区域； 所述识别模块包括： 要素识别单 元、 路径识别单元和作业识别单 元； 所述要素识别单元， 用于通过预先收集和标注的施工图像， 基于YOLO算法对工人和工 程机械进 行训练， 以分钟为单位在所述图像数据中识别每个工人坐标点和工程机械的种类 及中心坐标点； 所述路径识别单元， 用于对所述施工现场的图像数据进行识别， 采用聚类方法确定每 日工人的移动路径； 所述作业识别单元， 用于采用背景差分算法对所述施工现场的图像数据进行识别， 以 确实施工现场的作业区域； 所述路径 识别单元具体用于： 将施工现场一平方米按比例尺换算， 向上 取整得到对应 像素数量， 具体公式为： 以np为单位将当日相机拍摄的最后1小时的第一张图像划分为 N个np×np的像素块； 将每日所有图像数据中的每分钟工人移动坐标点数据集融合， 统计每个像素块中的工 人数量， 并统计整张图像的栅格数据的工人 数量中位数值M； 采用DBSCAN聚类算法， 将np定为邻域半径(eps)， 定为最少点数目， 扫描图像中所有 的工人坐标点， 如果目标工人坐标点的半径范围内其余工人数量大于或等于 则将其纳 入路径点 集并将其密度直达的工人坐标点构成临时聚类簇； 对于一个临时聚类簇， 遍历其中的所有工人坐标点， 判断该工人坐标点是否还位于另 一个临时聚类簇； 如果位于， 则将两个临时聚类簇合并为一个， 对每一个临时聚类簇重复此操作， 直到没 有可合并的临时聚类簇则停止， 以获得不同的聚类簇； 将不同的聚类簇编号， 记为Ci＝[(Xj， Yj)]， 其中i为聚类簇编号， i＝1， 2， 3...n， j为i类 聚类簇中的工人坐标点， j＝1， 2， 3. ..m； 以 为邻域半径(eps)， 为最少点 数据， 扫描图像中所有的工人坐 标点， 重新进行聚 类， 以得到聚类簇组(C ′i)； 将聚类簇组(C ′i)中所有(Ci)包括的工人坐标点剔除， 将聚类簇组剩余坐标合并到数组 Cl， 以得到工人移动主路径的聚类簇集(Ci)， 辅路径的数据集Cl， 并进行逻辑回归， 得到聚类 的决策边界。 2.根据权利要求1的施工现场的路径安全监测系统， 其特征在于， 所述作业识别单元具 体用于：权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 114727063 B 2遍历所述图像数据所有的像素点； 计算全像素点RGB三分量亮度中的最大值， 将最大值记录为灰度值； 将所述摄像装置拍摄的图像每秒存储一帧， 以60秒为滑动窗口求每一帧灰度图中对应 像素的平均值， 将其记录为BGi， i＝0， 1， ......n， 其中第一个6 0秒对应BG0； 将BGi+1与BGi做灰度值减运 算并求其绝对值， 得到每 个像素点的灰度差值； 当像素点的灰度差值大于灰度判定阈值时， 则将该像素点记录为变动点， 并存储对应 的坐标； 将存储的所有坐标做K ‑means无监督聚类， 通过轮廓系数最大值对应的聚类n值判定聚 类数量， 并通过逻辑回归计算每 类的决策边界。 3.根据权利要求1的施工现场的路径安全监测系统， 其特征在于， 所述风险评测模块包 括： 第一风险评估单元， 用于以分钟为单位统计出现在施工现场的主路径与辅路径的工程 机械数量以及像素 数量， 采用以下公式计算路径风险指数： 其中， R为路径风险指数， Nm为当日出现在主路径的工程机械数量， Na为当日出现在辅路 径的工程机 械数量， Nrm为主路径 覆盖的像素 数量， Nra为辅路径 覆盖的像素 数量； 工程机械按类别统计其中心点坐标出现在主路径与辅路径的频数， 其中， 辅路径的频 数乘以0.5的系数与主路径加和获得该类别工程机械的人机交互频数， 记录频数最高的工 程机械为风险工程机 械。 4.根据权利要求1的施工现场的路径安全监测系统， 其特征在于， 所述风险评测模块包 括： 第二风险评估单元， 用于将工人移动 坐标点数据集与主路径覆盖的工人坐标点集和辅 路径覆盖的工人坐标点集做补集运算， 得到剩余的空间坐标点， 将所述剩余的空间坐标点 确定为第一异常移动坐标点； 和 将主路径与辅路径每类中出现的工人移动坐标点对应的时间通过K ‑mean数据挖掘算 法做聚类， 并用最大轮廓系数确定聚类的类别数， 统计每个聚类簇中含的数据量， 计算所有 聚类簇的平均数据数量N‑， 然后计聚类簇中数据量小 于N‑/2的聚类簇， 以得到异常聚类簇及 其中的工人坐标点与时间数据， 将所述异常聚类簇中的工人移动坐标点确定为第二异常移 动坐标点。 5.根据权利要求1的施工现场的路径安全监测系统， 其特征在于， 所述风险评测模块包 括： 第三风险评估单元， 用于从BIM系统中获取施工计划图， 确定所述主路径中的工人移动 坐标点在所述施工计划图中对应的区域； 对于非预设路径区及非作业区域的主路径坐标所 对应的区域， 在所述施工计划图中突出显示， 以进行 预警。 6.根据权利要求1的施工现场的路径安全监测系统， 其特 征在于， 所述系统还 包括： 校准模块， 用于每日对摄 像装置进行 校准。 7.一种施工现场的路径安全监测方法， 其特 征在于， 包括： 通过摄像装置采集施工现场的图像数据；权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 114727063 B 3