一种斑马线行人安全预警方法及装置与流程

本发明涉及数据处理，特别是指一种斑马线行人安全预警方法及装置。

背景技术：

1、在某大型城市的繁忙交通路口，虽然已安装了一套包括多个摄像头和传感器的传统交通监控系统，旨在监测交通流量和行人活动，但在实际应用过程中，该系统却显露出其局限性，特别是在数据采集的布局上存在一些缺陷。

2、举例来说，该系统的数据采集布局在应对交通流量的动态波动时显得稍显不足。在交通高峰期间，随着行人与车辆数量的显著增加，固定的摄像头视角和传感器覆盖范围并未能做出相应的灵活调整，因此在一定程度上影响了系统对每个移动目标的精确识别能力。这种在布局上相对固定且缺乏足够适应性的问题，导致系统在处理多变且复杂的交通场景时，其性能表现并未能达到合理状态。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是提供一种斑马线行人安全预警方法，能够实时监测斑马线区域的行人活动，并准确捕捉行人的动态。

2、为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

3、第一方面，一种斑马线行人安全预警方法，所述方法包括：

4、定义一个基因编码方案，用于表示传感器的位置和角度；

5、随机生成一个初始种群，其中每个个体都是根据基因编码方案随机生成的传感器布局和角度配置；

6、确定用于评估每种传感器布局和角度配置优劣的适应度函数；

7、根据适应度函数，确定对应的个体进入下一代，随机配对确定的个体，并进行交叉操作以产生新的个体；对新生成的个体进行变异操作，直到达到预设的迭代次数，以得到最终的个体；根据最终的个体，确定最终的传感器布局和角度；

8、根据最终的传感器布局和角度安装传感器，以使传感器实时监测斑马线区域的行人活动数据；

9、对所述行人活动数据进行处理，以得到处理数据，并根据处理数据，提取关键特征；

10、根据关键特征，当检测到有行人进入斑马线区域时，通过无线通讯将行人进入斑马线区域的信息实时发送给显示设备，以向驾驶员发出警告。

11、进一步的，适应度函数的计算公式为：

12、；

13、其中，表示实际为行人且被正确检测的数量；表示实际非行人但被错误检测为行人的数量；表示实际非行人且未被错误检测的数量；表示实际为行人但未被检测的数量；、、和分别是覆盖率、误报率、漏报率和准确性的权重系数；、、和表示权重。

14、进一步的，对所述行人活动数据进行处理，以得到处理数据，包括：

15、对所述行人活动数据通过进行滤波，以得到滤波数据；

16、其中，表示滤波后的输出信号，表示当前时刻n的滤波结果；n表示移动平均的窗口大小，表示在计算当前滤波结果时考虑的数据点数量；表示高斯权重的均值，位于窗口的中心；表示高斯权重的标准差；表示原始输入信号，表示当前时刻n之前k个时刻的数据点；b表示偏置项，n是当前时刻的索引；k是窗口内数据点的索引，从0变化到n-1，在求和符号中，k用于遍历窗口内的所有数据点；i是窗口内数据点的索引，在求和符号中，i用于遍历窗口内的所有数据点，以计算权重的总和；表示在当前时刻n之前k个时刻的数据点索引；和表示的是窗口内每个数据点索引与高斯分布均值之间的距离；

17、将滤波后的输出信号进行处理，以得到处理数据。

18、进一步的，将滤波后的输出信号进行处理，以得到处理数据，包括：

19、将滤波后的输出信号通过进行处理，以得到处理数据；

20、其中，，w表示滑动窗口的大小，是一个正整数；用于表示在滑动窗口内的任意一个时刻的信号值；是在时刻n的局部均值；是一个索引变量；的取值范围是从到n；是滑动窗口的起始时刻。

21、进一步的，根据处理数据，提取关键特征，包括：

22、将连续的处理数据分割成数据段；

23、对于每个数据段，识别行人目标，以及追踪行人的移动轨迹；根据行人的移动轨迹，计算行人在相邻帧之间的位移，并根据相邻帧的时间差，计算行人的瞬时速度；对数据段内所有行人的瞬时速度求平均值，得到对应数据段的行人平均速度；对于每个行人，计算其离开时间戳与进入时间戳之差，对所有数据段内的行人通过时间求平均值，以得到对应数据段的平均通过时间；

24、根据行人的移动轨迹、行人的瞬时速度、行人平均速度以及平均通过时间，提取关键特征。

25、进一步的，将连续的处理数据分割成数据段，包括：

26、对连续的处理数据进行遍历，确定每个时间点的信号强度，以及对连续的处理数据进行频谱分析，以识别连续的处理数据中的频率成分；识别连续的处理数据中的稳定区间，并计算稳定区间的持续时间；

27、将每个时间点的信号强度、处理数据中的频率成分和稳定区间的持续时间组合成一个特征向量，每个时间点或数据段对应一个特征向量；

28、确定聚类的数目k，随机确定k个点作为初始聚类中心；

29、将连续的处理数据中的每个点分配至对应的聚类中心，形成k个群组；

30、重新计算每个群组的中心点，重复操作，直到达到预设的迭代次数，以得到聚类的结果；

31、根据聚类的结果，将连续的处理数据中的每个点分配到对应的群组中；

32、在连续的处理数据中识别群组变化的点，以确定数据段。

33、进一步的，对于每个数据段，识别行人目标，以及追踪行人的移动轨迹，包括：

34、对每一帧图像进行预处理，对于每一帧预处理后的图像，通过与预设的背景模型进行比较，提取出前景目标；对提取出的前景目标进行形态学操作，以得到连贯的前景目标图像；对连贯的前景目标图像的特征进行分析，以识别行人目标；

35、将连续帧中的行人目标进行关联，以得到关联的目标位置；根据关联的目标位置，生成行人的移动轨迹。

36、第二方面，一种斑马线行人安全预警装置，包括：

37、获取模块，用于定义一个基因编码方案，用于表示传感器的位置和角度；随机生成一个初始种群，其中每个个体都是根据基因编码方案随机生成的传感器布局和角度配置；确定用于评估每种传感器布局和角度配置优劣的适应度函数；

38、处理模块，用于根据适应度函数，确定对应的个体进入下一代，随机配对确定的个体，并进行交叉操作以产生新的个体；对新生成的个体进行变异操作，直到达到预设的迭代次数，以得到最终的个体；根据最终的个体，确定最终的传感器布局和角度；根据最终的传感器布局和角度安装传感器，以使传感器实时监测斑马线区域的行人活动数据；对所述行人活动数据进行处理，以得到处理数据，并根据处理数据，提取关键特征；根据关键特征，当检测到有行人进入斑马线区域时，通过无线通讯将行人进入斑马线区域的信息实时发送给显示设备，以向驾驶员发出警告。

39、第三方面，一种计算设备，包括：

40、一个或多个处理器；

41、存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现所述的方法。

42、第四方面，一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有程序，该程序被处理器执行时实现所述的方法。

43、本发明的上述方案至少包括以下有益效果：

44、通过定义一个基因编码方案，并利用遗传算法进行优化，本发明能够自动确定传感器的合理布局和角度，不仅提高了监控的覆盖范围，还确保了数据收集的准确性和完整性，从而更全面地掌握斑马线区域的行人活动情况。

45、由于传感器的布局和角度经过优化，本发明能够实时监测斑马线区域的行人活动，并准确捕捉行人的动态。通过对收集的行人活动数据进行处理和分析，本发明能够提取关键特征，如行人的数量、速度、方向等。当检测到有行人进入斑马线区域时，系统会立即通过无线通讯将相关信息实时发送给显示设备，向驾驶员发出警告。

46、本发明的基因编码方案和遗传算法使得传感器布局和角度的优化成为一个自动化的过程。这意味着，无论是在不同的交通路口，还是在交通流量发生变化时，本发明都能快速适应并给出合理的传感器配置方案。