试论煤矿智能视频监控系统关键技术

高穆

摘 要：当前视频监控系统正在朝着数字化以及智能化的方向发展，并且在许多领域之中，视频监控系统都已经得到了非常广泛的应用。对于煤矿企业而言，在进行煤矿开采的过程中，对于智能视频监控系统加以引进，往往能够更好地保证煤矿开采活动的进行。而在将智能视频监控系统应用于煤矿之中的时候，必须要掌握其关键技术，煤矿智能视频监控系统的关键技术主要包括尘雾图像清晰化技术、运动目标检测技术以及单目标跟踪技术等，因此在本文的研究中，主要就煤矿智能视频监控系统的关键技术进行了相应的说明，以期智能视频监控系统能够在煤矿开采的过程中得到更好地应用。

关键词：煤矿；智能视频监控系统；关键技术

中图分类号：TP391 文献标识码：A

1.智能视频监控系统的应用现状

智能视频监控系统自出现至今，已经取得了较好的发展，而且在许多领域之中都得到了广泛的应用，比如说在公共安全监控、交通管理、运动跟踪以及智能家居等诸多领域都有着非常深入的应用。而就智能视频监控系统的应用领域而言，主要可以将其划分为安全相关类的应用和非安全相关类的应用两个方面。其中安全相关类的应用主要包括高级视频运动检测、运动跟踪、人物面部识别、车辆识别以及智能监护等，智能视频监控系统在这些安全相关类应用中的主要作用就是保证安全。而非安全相关类的应用则主要包括人数统计与人群控制、交通流量控制等，智能视频监控系统的非安全相关类应用依据其具体用途的不同，所发挥的作用也不一样。由此可见，智能视频监控系统无论是在生活安全方面、交通方面，还是在军事方面都有着非常广泛的应用，而且其也有着得天独厚的优势。

2.煤矿智能视频监控系统总体设计

2.1 系统结构

煤矿智能视频监控系统主要由4个部分构成，分别是前端视频的采集、网络传输、视频控制管理以及视频显示记录，其中全段视频的采集主要是完成对于视频信号的采集，而网络传输则是对于采集的视频信号进行传输以及切换，视频控制管理以及视频显示记录则是完成视频的显示以及存储等监控功能。在整个煤矿智能视频监控系统之中，前端设备主要包括网络摄像机以及交换机，而智能视频分析服务器、监视器以及报警设备等则主要负责完成对于前端设备采集的视频信息进行传输、转换、处理以及储存。

2.2 系统的主要功能

煤矿智能视频监控系统的主要功能包括警戒线入侵报警、警戒线跨越报警、目标出现报警以及目标离开报警。其中警戒线入侵报警指的是在有运动目标进入到设置的警戒区域时，系统会自动进行报警并且提示工作人员，而且煤矿智能视频监控系统能够对警戒区中多个需要关注的目标做出报警提示。而警戒线跨越报警则是指在视频图像之中设定一条警戒线，一旦有人或者是物超过了该警戒线，系统就会进行报警提示，而且对于警戒线的穿越发现也可以设置成为单向穿越或者是双向穿越。目标出现报警所指的是在设置的区域内如果出现了人或者是其他的运动物体，系统将会自动进行报警，而且煤矿智能视频监控系统还支持警戒区中多个所需要关注的目标同时进行报警。最后目标离开报警则是指的当目标离开指定的区域的时候系统自动进行报警提示。

3 煤矿智能视频监控系统关键技术

3.1 尘雾图像清晰化技术

因为在进行煤矿生产的过程中，由于开采以及运输活动的进行，往往会使得矿井中存在大量的粉尘颗粒，而且随着当前煤矿开采过程中机械化程度的不断提高，矿井中的粉尘浓度也变得越来越大。而为了使得空气中的粉尘的含量得到有效地控制，许多煤矿企业往往会在矿井中设置大量的喷雾降尘装置，而这些喷雾装置会产生大量的雾气以及水滴，从而使得光线在到达监控成像设备之前就被散射或者是吸收，使得监控场景的能见度严重地降低。而且在视频监控图像的采集以及传输的过程中，往往也会受到其他随机噪声的干扰，进而使得监控图像的质量严重下降，不利于对运动目标的检测、识别以及跟踪。所以要想取得更好地监控效果，就必须要使得尘雾图像变得更加清晰化，而近些年来所提出的基于单幅图像去雾的方法取得了良好的复原效果，利用该方法能够获得较好的去雾图像，从而使得原本模糊的图像能够变得更加的清晰。所以尘雾图像清晰化技术是煤矿智能视频监控系统的一个关键技术，其对于提高监控的质量有着非常重要的意义。

3.2 运动目标检测技术

当前许多煤矿企业在选用视频监控系统的过程中，往往都是采用的固定式摄像机进行定点监测，其拍摄的背景也属于相对静止不变的类型，在此基础之上，利用运用背景减除算法就能够较为容易地实现对于完整运动目标的捕获。但是由于煤矿工作环境较为复杂，监控图像常常会受到自然光照以及人工照明的影响，所以在对于前景进行检测的过程中，往往不仅仅包含了运动目标，同时还伴随着相应的阴影区域，而阴影又与背景有着较为明显的区别，并且其是与目标相连通的，也与目标具有相同的运动规律，这样在对于运动目标进行检测的过程中，就非常容易使得前景中运动目标的几何形状出现较大的偏差，使得多个运动目标粘连融合在一起，甚至导致目标丢失以及虚假目标的出现等情况。因此在对于运动目标进行检测的过程中，阴影的检测与去除技术是一个非常关键的问题。正是考虑到采用传统的背景减除法的运动目标检测存在许多的问题，同时结合煤矿智能视频监控系统背景环境的特点以及目标检测的实际需求，在对于前景进行检测的过程中，一方面可以采用联合信息来进行前景检测，进而减少前景和背景之间的错检，另一方面也可以自动进行差分阈值的设置，从而获得较高的前景检测率，除此之外，在对于运动阴影进行检测的过程中，还可以设计多特征融合的阴影检测方法，从而使得运动目标检测的结果更为准确。

3.3 单目标跟踪技术

在煤矿智能视频监控系统之中，单目标跟踪技术也是一个非常重要的技术，通过对于该技术的应用，可以对于感兴趣运动目标实现鲁棒的目标跟踪。但是对于煤矿视频监控图像来说，因为其目标的运动情况往往較为复杂，而且光照也会发生变化，同时还存在遮挡等问题，所以使得目标以及背景可能会随时发生变化，所以要事先建立起恰当的外观模型对于有效的目标进行描述往往较为困难。为了实现单目标跟踪，近年来基于二元分类的单目标跟踪方法得到了广泛的关注，通过对于该方法的应用，能够同时对于目标与背景信息加以考虑，通过判别边界使得运动目标能够从背景中被分辨出来，从而实现对于单目标的跟踪。在煤矿智能视频监控系统之中对于单目标跟踪技术有效地加以应用，可以获得更为全面和准确的监测目标的情况，从而更加有利于煤矿生产活动的开展。

结语

在煤矿生产的过程中，通过对于煤矿智能视频监控系统的应用，能够更好地提高煤矿生产管理的水平。但是在对于煤矿智能视频监控系统加以应用的过程中，必须要掌握系统的基本结构，同时还要把握实现智能监控的一些关键技术，比如说尘雾图像清晰化技术、运动目标检测技术、单目标跟踪技术等，只有合理地对于这些关键技术加以应用，才能够更好地保证监控的质量。

参考文献

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