CN104537800A - 用于动物园舞台的闪光灯警告系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于动物园舞台的闪光灯警告系统，包括金属卤化物追光灯、追光灯驱动设备、图像采集设备、图像检测设备和主控制器，图像采集设备位于舞台看台对面，用于采集看台图像，图像检测设备与图像采集设备连接，对看台图像进行图像处理以检测看台上出现闪光灯的观众坐席编号，主控制器与图像检测设备和追光灯驱动设备分别连接，根据图像处理结果确定追光灯驱动信号，追光灯驱动设备与金属卤化物追光灯连接，基于追光灯驱动信号驱动金属卤化物追光灯照射出现闪光灯的观众坐席。通过本发明，能够在禁止使用闪光灯拍照的动物园舞台内，自动检测出现闪光灯的观众坐席，并及时进行警告，以保证舞台的演出效果和动物的身心健康。

Description

用于动物园舞台的闪光灯警告系统

技术领域

本发明涉及舞台监控领域，尤其涉及一种用于动物园舞台的闪光灯警告系统。

背景技术

动物园是搜集饲养各种动物，并进行相关科研和科学普及且供群众观赏游览的园地，分专设和附设于公园内的两种。园中有饲养各种动物的特殊建筑和展出设施，并按动物进化系统结合自然生态环境规划布局。为了吸引更多人群前往游玩，提高动物园的趣味性和娱乐性，一些动物园设计了多种动物园舞台，通过训练动物表演的方式，定点定时演出，从而给游客带来不同的视听享受。

然而，采用动物进行舞台表演，例如海豚、海狮、各类鸟类、狗熊、大象等，因为这些动物比较敏感，或者一些动物尚处于发育期，闪光灯对他们的身体和心理都会造成一定的伤害，同时，对正在表演的动物采用闪光灯进行拍照，也会导致动物放弃表演而立即离开舞台，严重影响舞台的表演效果。

现有技术中应有到动物园舞台的闪光灯禁用模式一般采取人工提醒模式，安排专门的观察人员分散在看台多个区域进行肉眼观察，一发现有观众使用闪光灯拍照，立即前往制止，这种方式虽然在一定程度上对闪光灯的使用起到抑制作用，但作用有限，不能全区域全时段监控，而且，需要大量的观察人员，对动物园管理方来说是一笔不小的人工开销。

因此，需要一种新的用于动物园舞台的闪光灯警告系统，能够抛弃人工监控的模式，改用机器监控模式对动物园舞台对面的看台进行全面监控，并在出现闪光灯时，立即对相应的观众坐席自动进行警示，提高了警告系统的自动化程度，降低了监控所用的经济成本。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种用于动物园舞台的闪光灯警告系统，通过设置看台位置标记物的方式确定看台上每一个观众席的位置和编号，通过高效的图像处理技术实时检测出现闪光灯的观众席，最后通过预设的观众坐席编号和追光灯照射角度之间的一一对应关系，自动驱动追光灯完成对相应观众坐席的照明，从而实现闪光灯警告的效果。

根据本发明的一方面，提供了一种用于动物园舞台的闪光灯警告系统，所述警告系统包括金属卤化物追光灯、追光灯驱动设备、图像采集设备、图像检测设备和主控制器，所述图像采集设备位于舞台看台对面，用于采集看台图像，所述图像检测设备与所述图像采集设备连接，对所述看台图像进行图像处理以检测所述看台上出现闪光灯的观众坐席编号，所述主控制器与所述图像检测设备和所述追光灯驱动设备分别连接，根据所述图像处理结果确定追光灯驱动信号，所述追光灯驱动设备与所述金属卤化物追光灯连接，基于接收到的追光灯驱动信号驱动所述金属卤化物追光灯照射出现闪光灯的观众坐席。

更具体地，在所述用于动物园舞台的闪光灯警告系统中，还包括：看台位置标记物，位于看台的中央位置，为一十字形标记物，用于为确定所述看台图像中的各个观众坐席的编号提供参考；USB通信接口，用于与外部U盘连接，以接收外部U盘内预存的编号角度对照表和标记物模板，所述编号角度对照表以观众坐席编号为索引，包括了每一个观众坐席编号和每一个观众坐席编号对应的照射角度，所述标记物模板为预先拍摄所述看台位置标记物而获得的标记物图案；移动硬盘，与所述USB通信接口连接，用于接收并保存所述编号角度对照表和所述标记物模板，还用于预先存储闪光灯上限灰度阈值、闪光灯下限灰度阈值、采集设备参考位置和追光灯参考位置，所述闪光灯上限灰度阈值和所述闪光灯下限灰度阈值用于将图像中的闪光灯和背景分离，所述采集设备参考位置和所述追光灯参考位置分别为确定所述编号角度对照表时的摄像头位置和追光灯位置；第一位置传感器，位于所述图像采集设备上，用于实时确定所述图像采集设备的采集设备当前位置；第二位置传感器，位于所述金属卤化物追光灯上，用于实时确定所述金属卤化物追光灯的追光灯当前位置；显示设备，与所述主控制器连接，用于实时显示各个闪光灯子图案对应的观众坐席的编号；语音警告设备，与所述主控制器连接，用于实时播放各个闪光灯子图案对应的观众坐席的编号；所述金属卤化物追光灯位于所述看台的对面，其光源发光效率为80流明/瓦，最远射程达到50米；所述图像采集设备为高清摄像头，其采集的看台图像的分辨率为1920×1200；所述图像检测设备与所述图像采集设备和所述移动硬盘分别连接，包括自适应递归滤波器、标记物识别器、灰度化处理器、闪光灯识别器和观众坐席识别器，所述自适应递归滤波器与所述图像采集设备连接，用于对所述看台图像进行自适应递归滤波，以生成滤波图像，所述标记物识别器与所述自适应递归滤波器和所述移动硬盘分别连接，基于所述标记物模板识别出所述看台图像中看台位置标记物的位置，所述灰度化处理器与所述自适应递归滤波器连接，对所述滤波图像进行灰度化处理，以生成灰度化图像，所述闪光灯识别器与所述图像采集设备、所述灰度化处理器和所述移动硬盘分别连接，将所述灰度化图像中灰度值在所述闪光灯上限灰度阈值和所述闪光灯下限灰度阈值之间的像素识别并组成多个闪光灯子图案，确定多个闪光灯子图案在所述看台图像中的位置，所述观众坐席识别器与所述标记物识别器和所述闪光灯识别器分别连接，基于所述看台图像中看台位置标记物的位置和每一个闪光灯子图案在所述看台图像中的位置，确定每一个闪光灯子图案对应的观众坐席的编号；所述主控制器与所述第一位置传感器、所述第二位置传感器、所述观众坐席识别器、所述移动硬盘和所述追光灯驱动设备分别连接，在所述采集设备当前位置与所述采集设备参考位置不一致时，发出采集设备位置偏离信号，在所述追光灯当前位置与所述追光灯参考位置不一致时，发出追光灯位置偏离信号，在所述采集设备当前位置与所述采集设备参考位置一致且所述追光灯当前位置与所述追光灯参考位置一致时，进入闪光灯警告模式；其中，所述主控制器在所述闪光灯警告模式中，根据每一个闪光灯子图案对应的观众坐席的编号，基于所述编号角度对照表，确定对应的观众坐席的照射角度，按照先上后下和先左后右的照射顺序将各个对应的观众坐席的照射角度依次封装到所述追光灯驱动信号中，并将所述追光灯驱动信号发送给所述追光灯驱动设备。

更具体地，在所述用于动物园舞台的闪光灯警告系统中，所述主控制器在所述采集设备当前位置与所述采集设备参考位置不一致时，跳出所述闪光灯警告模式。

更具体地，在所述用于动物园舞台的闪光灯警告系统中，所述主控制器在所述追光灯当前位置与所述追光灯参考位置不一致时，跳出所述闪光灯警告模式。

更具体地，在所述用于动物园舞台的闪光灯警告系统中，所述自适应递归滤波器、所述标记物识别器、所述灰度化处理器、所述闪光灯识别器和所述观众坐席识别器分别采用不同的FPGA芯片实现。

更具体地，在所述用于动物园舞台的闪光灯警告系统中，所述自适应递归滤波器、所述标记物识别器、所述灰度化处理器、所述闪光灯识别器和所述观众坐席识别器在一块FPGA芯片中实现。

更具体地，在所述用于动物园舞台的闪光灯警告系统中，所述第一位置传感器和所述第二位置传感器均为二维矩阵式位置传感器。

附图说明

以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：

图1为根据本发明实施方案示出的用于动物园舞台的闪光灯警告系统的结构方框图。

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的用于动物园舞台的闪光灯警告系统的实施方案进行详细说明。

动物园，是动物聚集的地方，是供游客欣赏动物的场所，尤其对儿童来说，动物园是开拓视野、了解自然的最好的教育平台。动物园为了提高自身档次，吸引更多的游客前来观赏，往往会设计一些动物园舞台，培训动物进行表演。由于动物园舞台表演的特殊性，频繁使用闪光灯会给动物和表演本身带来不利的影响。

据介绍，强光惊吓会给动物造成不利影响。例如，夜行性动物有发达的听觉及嗅觉系统，并有特别用以适应晚间活动、低光环境下的视觉系统，尤其是懒猴这种动物，他的眼睛很容易被强光刺伤，而闪光灯的光线特别刺眼，动物敏感的视觉系统会受到闪光灯强光的刺激，轻则影响其正常的生物节律，重则对动物来说形成威胁，会表现出狂躁的行为，甚至有些可能具有攻击性。而对正在表演的动物，在多次闪光灯的照射下，不仅危及身心健康，也影响了他们的正常表演。

当前，动物园管理方一般采用张贴标志和组织人员劝阻两种方式禁闪，但是效果甚微。许多乘客不理解，自己闪光灯闪了那么一下，这对动物能有什么影响。然而，一次闪光对动物不会造成什么伤害，但是动物园每天的游客数量庞大，一天表演下来动物被闪光灯闪到几十次、上百次或者更多，这就真的给动物身心造成伤害。

本发明搭建了一种用于动物园舞台的闪光灯警告系统，在图像检测技术、机械驱动技术、定位技术的基础上，构建了一套完全自动化的闪光灯警告模式，从而节省了人工成本，提高了动物园舞台的禁闪效率，保证了禁闪效果。

图1为根据本发明实施方案示出的用于动物园舞台的闪光灯警告系统的结构方框图，所述警告系统包括：金属卤化物追光灯1、追光灯驱动设备2、主控制器3、图像采集设备4和图像检测设备5，所述主控制器3和所述金属卤化物追光灯1、所述追光灯驱动设备2、所述图像采集设备4和所述图像检测设备5分别连接，所述金属卤化物追光灯1和所述追光灯驱动设备2连接，所述图像采集设备4和所述图像检测设备5连接。

其中，所述图像采集设备4位于舞台看台对面，用于采集看台图像，所述图像检测设备5对所述看台图像进行图像处理以检测所述看台上出现闪光灯的观众坐席编号，所述主控制器3用于根据所述图像处理结果确定追光灯驱动信号，并将所述追光灯驱动信号发送给所述追光灯驱动设备2，所述追光灯驱动设备2基于接收到的追光灯驱动信号驱动所述金属卤化物追光灯1按预定顺序依次照射出现闪光灯的观众坐席。

接着，继续对本发明的用于动物园舞台的闪光灯警告系统的具体结构进行进一步的说明。

所述警告系统还包括：看台位置标记物，位于看台的中央位置，为一十字形标记物，用于为确定所述看台图像中的各个观众坐席的编号提供参考。

所述警告系统还包括：USB通信接口，用于与外部U盘连接，以接收外部U盘内预存的编号角度对照表和标记物模板，所述编号角度对照表以观众坐席编号为索引，包括了每一个观众坐席编号和每一个观众坐席编号对应的照射角度，所述标记物模板为预先拍摄所述看台位置标记物而获得的标记物图案。

所述警告系统还包括：移动硬盘，与所述USB通信接口连接，用于接收并保存所述编号角度对照表和所述标记物模板，还用于预先存储闪光灯上限灰度阈值、闪光灯下限灰度阈值、采集设备参考位置和追光灯参考位置，所述闪光灯上限灰度阈值和所述闪光灯下限灰度阈值用于将图像中的闪光灯和背景分离，所述采集设备参考位置和所述追光灯参考位置分别为确定所述编号角度对照表时的摄像头位置和追光灯位置。

所述警告系统还包括：第一位置传感器，位于所述图像采集设备4上，用于实时确定所述图像采集设备4的采集设备当前位置；第二位置传感器，位于所述金属卤化物追光灯1上，用于实时确定所述金属卤化物追光灯1的追光灯当前位置。

所述警告系统还包括：显示设备，与所述主控制器3连接，用于实时显示各个闪光灯子图案对应的观众坐席的编号；语音警告设备，与所述主控制器3连接，用于实时播放各个闪光灯子图案对应的观众坐席的编号。

所述金属卤化物追光灯1位于所述看台的对面，其光源发光效率为80流明/瓦，最远射程达到50米；所述图像采集设备4为高清摄像头，其采集的看台图像的分辨率为1920×1200。

所述图像检测设备5与所述图像采集设备4和所述移动硬盘分别连接，包括自适应递归滤波器、标记物识别器、灰度化处理器、闪光灯识别器和观众坐席识别器，所述自适应递归滤波器与所述图像采集设备4连接，用于对所述看台图像进行自适应递归滤波，以生成滤波图像，所述标记物识别器与所述自适应递归滤波器和所述移动硬盘分别连接，基于所述标记物模板识别出所述看台图像中看台位置标记物的位置，所述灰度化处理器与所述自适应递归滤波器连接，对所述滤波图像进行灰度化处理，以生成灰度化图像。

所述闪光灯识别器与所述图像采集设备4、所述灰度化处理器和所述移动硬盘分别连接，将所述灰度化图像中灰度值在所述闪光灯上限灰度阈值和所述闪光灯下限灰度阈值之间的像素识别并组成多个闪光灯子图案，确定多个闪光灯子图案在所述看台图像中的位置，所述观众坐席识别器与所述标记物识别器和所述闪光灯识别器分别连接，基于所述看台图像中看台位置标记物的位置和每一个闪光灯子图案在所述看台图像中的位置，确定每一个闪光灯子图案对应的观众坐席的编号。

所述主控制器3与所述第一位置传感器、所述第二位置传感器、所述观众坐席识别器、所述移动硬盘和所述追光灯驱动设备2分别连接，在所述采集设备当前位置与所述采集设备参考位置不一致时，发出采集设备位置偏离信号，在所述追光灯当前位置与所述追光灯参考位置不一致时，发出追光灯位置偏离信号，在所述采集设备当前位置与所述采集设备参考位置一致且所述追光灯当前位置与所述追光灯参考位置一致时，进入闪光灯警告模式。

其中，所述主控制器3在所述闪光灯警告模式中，根据每一个闪光灯子图案对应的观众坐席的编号，基于所述编号角度对照表，确定对应的观众坐席的照射角度，按照先上后下和先左后右的照射顺序将各个对应的观众坐席的照射角度依次封装到所述追光灯驱动信号中，并将所述追光灯驱动信号发送给所述追光灯驱动设备2。

其中，在所述用于动物园舞台的闪光灯警告系统中，所述主控制器3在所述采集设备当前位置与所述采集设备参考位置不一致时，跳出所述闪光灯警告模式，所述主控制器3在所述追光灯当前位置与所述追光灯参考位置不一致时，跳出所述闪光灯警告模式，可选地，所述自适应递归滤波器、所述标记物识别器、所述灰度化处理器、所述闪光灯识别器和所述观众坐席识别器分别采用不同的FPGA芯片实现，或者所述自适应递归滤波器、所述标记物识别器、所述灰度化处理器、所述闪光灯识别器和所述观众坐席识别器在一块FPGA芯片中实现，以及所述第一位置传感器和所述第二位置传感器均可选择采用二维矩阵式位置传感器。

另外，自适应滤波存在于信号处理、控制、图像处理等许多不同领域，他是一种智能更有针对性的滤波方法，通常用于去噪。自适应滤波是指在一张图像的不同区域具有各自的图像特性时，分别针对这些不同特性选取最优的、各不相同的参数，滤波器或滤波方法进行滤波。通常这种方法用来对噪声滤波。这种滤波方法可以在无需先验知识的条件下，通过自学习，适应或跟踪外部环境的非平稳随机变化，并最终逼近维纳滤波器或卡尔曼滤波器的最优滤波性能。可适用于通信、控制、雷达、声呐、地震、生物等多个领域。

自适应滤波器使用期望和反馈来调整滤波器系数以及频率响应。常用的自适应滤波技术有：自适应LMS(最小均方)滤波器、自适应格型滤波器、自适应递归滤波器、频域和子带自适应滤波器、自适应无限脉冲响应滤波器、盲自适应滤波器、神经网络非线性自适应滤波器等。以此推广，可以理解为对于输入整体的每个不同的部分，做有针对性的不尽相同的处理，以此获得最优的结果。

另外，追光灯是一种高功率射灯，是由凸透镜和光源组成的。主要在舞台全场黑暗的情况下用光柱突出演员或其他特殊效果，或对演员进行补光。追光灯可以变换各种不同的颜色，还有的追光灯可以打出不同的图案。

追光灯的应用甚广，比如舞台剧、婚庆典礼、会场开幕式、闭幕式等场合都是常见的灯光效果用具。常用追光灯因所用光源不同而分为卤钨灯追光灯，金属卤化物追光灯和氙灯追光灯三种：卤钨灯追光灯的特点是结构简单，不需要镇流器，使用方便，通电即亮，可调光，亮度从0-100无级可调，格便宜，缺点是亮度较低。2KW的卤钨灯追光灯仅能在距离25米以内的范围内使用。金属卤化物追光灯其光源发光效率高达80流明/瓦以上，所以亮度较卤钨灯追光灯高，射程也较远，HMI2500W追光灯具射程可达50米，价格适中。灯泡在启动后需要3分钟以上的稳定时间。

采用本发明的用于动物园舞台的闪光灯警告系统，针对现有闪光灯警告动物园禁闪模式效率不高、耗费人力或物力的技术问题，针对动物园舞台和看台的位置相对固定的特点，设计了一套完全自动化的闪光灯警告系统，依赖图像处理技术、定位技术和机械驱动技术智能地对出现闪光灯的观众坐席进行追光灯照射式的警告，提高动物园舞台禁闪的效率和即时性。

可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (7)

1.一种用于动物园舞台的闪光灯警告系统，其特征在于，所述警告系统包括金属卤化物追光灯、追光灯驱动设备、图像采集设备、图像检测设备和主控制器，所述图像采集设备位于舞台看台对面，用于采集看台图像，所述图像检测设备与所述图像采集设备连接，对所述看台图像进行图像处理以检测所述看台上出现闪光灯的观众坐席编号，所述主控制器与所述图像检测设备和所述追光灯驱动设备分别连接，根据所述图像处理结果确定追光灯驱动信号，所述追光灯驱动设备与所述金属卤化物追光灯连接，基于接收到的追光灯驱动信号驱动所述金属卤化物追光灯照射出现闪光灯的观众坐席。

2.如权利要求1所述的用于动物园舞台的闪光灯警告系统，其特征在于，所述警告系统还包括：

看台位置标记物，位于看台的中央位置，为一十字形标记物，用于为确定所述看台图像中的各个观众坐席的编号提供参考；

USB通信接口，用于与外部U盘连接，以接收外部U盘内预存的编号角度对照表和标记物模板，所述编号角度对照表以观众坐席编号为索引，包括了每一个观众坐席编号和每一个观众坐席编号对应的照射角度，所述标记物模板为预先拍摄所述看台位置标记物而获得的标记物图案；

移动硬盘，与所述USB通信接口连接，用于接收并保存所述编号角度对照表和所述标记物模板，还用于预先存储闪光灯上限灰度阈值、闪光灯下限灰度阈值、采集设备参考位置和追光灯参考位置，所述闪光灯上限灰度阈值和所述闪光灯下限灰度阈值用于将图像中的闪光灯和背景分离，所述采集设备参考位置和所述追光灯参考位置分别为确定所述编号角度对照表时的摄像头位置和追光灯位置；

第一位置传感器，位于所述图像采集设备上，用于实时确定所述图像采集设备的采集设备当前位置；

第二位置传感器，位于所述金属卤化物追光灯上，用于实时确定所述金属卤化物追光灯的追光灯当前位置；

显示设备，与所述主控制器连接，用于实时显示各个闪光灯子图案对应的观众坐席的编号；

语音警告设备，与所述主控制器连接，用于实时播放各个闪光灯子图案对应的观众坐席的编号；

所述金属卤化物追光灯位于所述看台的对面，其光源发光效率为80流明/瓦，最远射程达到50米；

所述图像采集设备为高清摄像头，其采集的看台图像的分辨率为1920×1200；

所述图像检测设备与所述图像采集设备和所述移动硬盘分别连接，包括自适应递归滤波器、标记物识别器、灰度化处理器、闪光灯识别器和观众坐席识别器，所述自适应递归滤波器与所述图像采集设备连接，用于对所述看台图像进行自适应递归滤波，以生成滤波图像，所述标记物识别器与所述自适应递归滤波器和所述移动硬盘分别连接，基于所述标记物模板识别出所述看台图像中看台位置标记物的位置，所述灰度化处理器与所述自适应递归滤波器连接，对所述滤波图像进行灰度化处理，以生成灰度化图像，所述闪光灯识别器与所述图像采集设备、所述灰度化处理器和所述移动硬盘分别连接，将所述灰度化图像中灰度值在所述闪光灯上限灰度阈值和所述闪光灯下限灰度阈值之间的像素识别并组成多个闪光灯子图案，确定多个闪光灯子图案在所述看台图像中的位置，所述观众坐席识别器与所述标记物识别器和所述闪光灯识别器分别连接，基于所述看台图像中看台位置标记物的位置和每一个闪光灯子图案在所述看台图像中的位置，确定每一个闪光灯子图案对应的观众坐席的编号；

所述主控制器与所述第一位置传感器、所述第二位置传感器、所述观众坐席识别器、所述移动硬盘和所述追光灯驱动设备分别连接，在所述采集设备当前位置与所述采集设备参考位置不一致时，发出采集设备位置偏离信号，在所述追光灯当前位置与所述追光灯参考位置不一致时，发出追光灯位置偏离信号，在所述采集设备当前位置与所述采集设备参考位置一致且所述追光灯当前位置与所述追光灯参考位置一致时，进入闪光灯警告模式；

其中，所述主控制器在所述闪光灯警告模式中，根据每一个闪光灯子图案对应的观众坐席的编号，基于所述编号角度对照表，确定对应的观众坐席的照射角度，按照先上后下和先左后右的照射顺序将各个对应的观众坐席的照射角度依次封装到所述追光灯驱动信号中，并将所述追光灯驱动信号发送给所述追光灯驱动设备。

3.如权利要求2所述的用于动物园舞台的闪光灯警告系统，其特征在于：

所述主控制器在所述采集设备当前位置与所述采集设备参考位置不一致时，跳出所述闪光灯警告模式。

4.如权利要求2所述的用于动物园舞台的闪光灯警告系统，其特征在于：

所述主控制器在所述追光灯当前位置与所述追光灯参考位置不一致时，跳出所述闪光灯警告模式。

5.如权利要求2所述的用于动物园舞台的闪光灯警告系统，其特征在于：

所述自适应递归滤波器、所述标记物识别器、所述灰度化处理器、所述闪光灯识别器和所述观众坐席识别器分别采用不同的FPGA芯片实现。

6.如权利要求2所述的用于动物园舞台的闪光灯警告系统，其特征在于：

所述自适应递归滤波器、所述标记物识别器、所述灰度化处理器、所述闪光灯识别器和所述观众坐席识别器在一块FPGA芯片中实现。

7.如权利要求2所述的用于动物园舞台的闪光灯警告系统，其特征在于：

所述第一位置传感器和所述第二位置传感器均为二维矩阵式位置传感器。