CN105967038A - 基于图像识别算法保护小孩安全的扶梯防护系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于图像识别算法保护小孩安全的扶梯防护系统，包括用于控制扶梯运行的控制系统，用于采集图像信息的图像采集器，以及用于警示提示的警报装置；所述图像采集器采集扶梯出入口的图像信息，并将采集到的当前图像的模拟信号传送给控制系统，控制系统将该模拟数据转换为数字数据，根据图像识别算法对图像信息进行运算，获取当前图像中的物体是否具有进入或离开扶梯的趋势，并通过图像处理算法计算出当前进入或离开扶梯的图像信息，判断是否有小孩单独进入，若有则缓慢停梯，并以声音或灯光的方式进行警示，提醒小孩不要在扶梯玩耍或在大人陪同下再进入扶梯，从而有效的保护小孩的生命安全。

Description

基于图像识别算法保护小孩安全的扶梯防护系统

技术领域

本发明涉及扶梯安全防护的研究领域，特别涉及一种基于图像识别算法保护小孩安全的扶梯防护系统。

背景技术

中国城市化进程越来越快，城市的集中度也越来越高，不断的有新的楼盘和商业街建设出来，催生出了大量的扶梯需求。现在在各个大城市，随处可见的是各种规格的扶梯，扶梯以其方便、实用、美观的特性获得了广泛的建设和推广，其方便性的一个具体体现就是随到随上，即不论是谁不论在何时只需要走到扶梯前就可进入扶梯并利用该扶梯传送到想要的楼层或地方。然而随着近几年的扶梯大面积普及，使用的人群也不断增多，也出现了各种各样的安全问题，其中最为典型的莫过于小孩子的安全问题。

小孩子在扶梯上的安全问题主要有以下几点：

1、在刚进入扶梯时并未站好扶牢，而当扶梯进入上升阶段时造成重心不稳的情况并从阶梯上跌倒，或在扶梯上嬉戏打闹导致踩空并跌倒，由于扶梯的结构为全金属且梯级的棱角很明显，故容易造成重大伤害；

2、当小孩手中物品掉落或小孩故意蹲下玩耍时，将手指放入扶梯梯级两旁的微小缝隙中，造成手指被卡入扶梯两旁的梯级中去的情况；

3、小孩在乘坐扶梯时攀爬扶梯两侧的扶手，并造成自己以外跌落，由于扶梯为空间传送装置，故极易造成小孩的摔伤甚至更严重的伤害。

为了克服这种情况，一般扶梯都在出入口设立了醒目的警示标志，但对于小孩而言其作用很小，而现在有部分扶梯厂家进行了相关技术设计，但主要是通过红外传感器、称重传感器以及声波传感器等对乘客的升高、体重等信息进行采集，并综合分析判断是否有小孩单独进入扶梯；或采用摄像机获取数据并判断是否有乘客逆向乘梯并进行警示或提示(专利CN201320350507.0)。

然而上述的技术中，通过红外传感器、称重传感器及声波传感器等传感器进行数据的采集具有很大的误差，如红外传感器很难分别乘客与宠物之间的区别、称重传感器很难分别货物(如行李箱)与乘客的区别等，而以摄像机为检测工具的方法在扶梯领域还不具有一种完善的方法来更好的解决这些问题。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于图像识别算法保护小孩安全的扶梯防护系统，通过对图像数据的精确处理准确判断出小孩单独进入扶梯的情况并缓慢停梯，并作警示，达到保护小孩的作用。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供了一种基于图像识别算法保护小孩安全的扶梯防护系统，包括用于控制扶梯运行的控制系统，用于采集图像信息的图像采集器，以及用于警示提示的警报装置；所述图像采集器采集扶梯出入口的图像信息，并将采集到的当前图像的模拟信号传送给控制系统，控制系统将该模拟数据转换为数字数据，根据图像识别算法对图像信息进行运算，获取当前图像中的物体是否具有进入或离开扶梯的趋势，若为进入趋势，则判断将要进入扶梯的物体的轮廓是大人还是小孩，若为大人则激活大人状态，并取消已有的一级警报信号，若为小孩则激活小孩状态并检测当前扶梯是否有大人在扶梯上，若没有则启动一级警报信号，且系统监视该信号持续的时间，若该信号累计预设时间段仍未消除，则控制系统控制扶梯慢速停梯，并通过警报装置进行安全提示；若为离开趋势，则判断为大人还是小孩，并取消对应的状态。

作为优选的技术方案，所述控制系统包括扶梯逻辑控制微机板、永磁同步主机以及变频器，所述永磁同步主机以及变频器均与扶梯逻辑控制微机板连接；所述扶梯逻辑控制微机板用于参数调试与储存、扶梯安全功能监控、输入输出信号处理以及变频器驱动控制；所述永磁同步主机用于进行扶梯的拖动；所述变频器用于驱动永磁同步主机工作，所述变频器可对永磁同步主机进行参数调谐，对同步主机进行精确的控制。

作为优选的技术方案，根据图像识别算法对图像信息进行运算，获取当前图像中的物体是否具有进入或离开扶梯的趋势的方法是：

所述图像识别算法选择帧间差分法、模板匹配法、边缘提取中的一种，通过分析图像识别算法计算出的人体轮廓在图像采集器中的移动及大小变化可以判断出该人体相对于图像采集器的移动趋势。

作为优选的技术方案，所述大人状态为：当有大人进入扶梯内时触发，在该状态下即使有小孩独自进入扶梯内系统默认为有大人的监督，因此不会触发警报信号；所述一级警报状态为：当有小孩单独进入扶梯时触发，系统通过监视该状态的持续时间，一旦持续时间超过设定的时间，则向变频控制器反馈信号，变频控制其接收到该信号后控制扶梯缓慢停梯，并进行安全提示。

作为优选的技术方案，所述小孩状态为：当控制系统检测到有小孩单独进入扶梯内时触发，此时若扶梯内有大人则系统不响应，若扶梯内没有大人则会触发一级警报信号。

作为优选的技术方案，判断将要进入扶梯的物体的轮廓是大人还是小孩的具体方法是：

图像采集器采集到扶梯出入口的图像信息后，控制系统通过图像识别算法对该图像信息进行分析，获取图像信息中的人体轮廓数据，通过将该轮廓的宽度及高度数据与预设的数据进行对比，判断出该轮廓为大人或小孩。

作为优选的技术方案，所述警报装置为具有蜂鸣器或音频输出的声音输出设备，用于输出预设的音频信息或蜂鸣信息以达到警示或提醒的作用；或者为闪烁或常亮的警示灯，所述警示灯选择红色、黄色或绿色的警示灯光。

作为优选的技术方案，所述图像采集器为摄像头或红外成像仪，所述图像采集器为一个或多个，安装在扶梯的出入口。

作为优选的技术方案，所述采集器为摄像头，所述摄像头安装在扶梯入口左侧，通过摄像头不断扫描当前扶梯出入口的图像信息，并不断将图像信息发送给控制系统，控制系统通过帧间差分法分析出当前物体是否具有进入或离开扶梯的趋势，若有进入扶梯的趋势，则根据边缘提取的算法对物体轮廓进行判断，若为大人则激活大人状态，若为小孩则激活小孩状态，并判断扶梯是否已具有大人状态，若有则不响应，若无则触发一级警报信号，此时控制系统监视一级警报信号的持续时间，若在预设时间内仍未消除，则触发慢速停梯信号，并控制扶梯缓慢停梯，并启动警报装置进行灯光警示或语音提醒。

作为优选的技术方案，所述摄像头为黑白摄像头，所述黑白摄像头设置在扶梯出入口的两侧，进行图像信息采集。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

本发明通过采用图像采集设备，结合图像识别算法，可以更为清晰的识别出是否有小孩单独进入扶梯，可以极大的杜绝因为宠物或杂物进入扶梯导致的误诊断的情况发生；同时由于只需要一种设备就可实现该功能，因此极大的降低了系统复杂度，便于安装、调试、维修以及后续开发等；通过添加多方向的图像采集器，可以获取图像的深度以及多维度的信息，使当前位置图像信息的获取更加精确和准确，同时可降低对摄像头的要求，节约成本。

附图说明

图1是本发明扶梯防护系统的控制流程图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

如图1所示，本实施例的一种基于图像识别算法保护小孩安全的扶梯防护系统，其包括：用于控制扶梯运行的控制系统，用于采集图像信息的图像采集器，以及用于警示提示的警报装置。

图像采集器采集扶梯出入口的图像信息，并将采集到的当前图像的模拟信号传送给控制系统，控制系统将该模拟数据转换为数字数据，根据图像识别算法对图像信息进行运算，获取当前图像中的物体是否具有进入或离开扶梯的趋势，若为进入趋势，则判断将要进入或离开扶梯的物体的轮廓是大人还是小孩，若为大人则激活大人状态，并取消已有的一级警报信号，若为小孩则激活小孩状态并检测当前扶梯是否有大人在扶梯上，若没有则启动一级警报信号，且系统监视该信号持续的时间，若该信号累计预设时间段仍未消除，则控制系统控制扶梯慢速停梯，并通过警报装置进行安全提示；若为离开趋势，则判断为大人还是小孩，并取消对应的状态。所述大人状态为：当有大人进入扶梯内时触发，在该状态下即使有小孩独自进入扶梯内系统默认为有大人的监督，因此不会触发警报信号；所述一级警报状态为：当有小孩单独进入扶梯时触发，系统通过监视该状态的持续时间，一旦持续时间超过设定的时间，则向变频控制器反馈信号，变频控制其接收到该信号后控制扶梯缓慢停梯，并进行安全提示。所述小孩状态为：当控制系统检测到有小孩单独进入扶梯内时触发，此时若扶梯内有大人则系统不响应，若扶梯内没有大人则会触发一级警报信号。

所述控制系统包括扶梯逻辑控制微机板、永磁同步主机以及变频器，所述永磁同步主机以及变频器均与扶梯逻辑控制微机板连接；所述扶梯逻辑控制微机板用于参数调试与储存、扶梯安全功能监控、输入输出信号处理以及变频器驱动控制；所述永磁同步主机用于进行扶梯的拖动；所述变频器用于驱动永磁同步主机工作，所述变频器可对永磁同步主机进行参数调谐，对同步主机进行精确的控制。

本实施例中，判断将要进入扶梯的物体的轮廓是大人还是小孩的具体方法是：

图像采集器采集到扶梯出入口的图像信息后，控制系统通过图像识别算法对该图像信息进行分析，获取图像信息中的人体轮廓数据，通过将该轮廓的宽度及高度数据与预设的数据进行对比，判断出该轮廓为大人或小孩。

所述图像采集器，可以为摄像头或红外成像仪，优先选择摄像头。

所述警报装置，可以为具有蜂鸣器或音频输出的声音输出设备，用于输出预设的音频信息或蜂鸣信息以达到警示或提醒的作用；也可以为闪烁或常亮的警示灯，优先选择红色、黄色或绿色的警示灯光。

所述图像识别算法，优先选择帧间差分法、模板匹配法、边缘提取中的一种。

在一个较优实施例中，在扶梯出入口左侧各放置一个摄像头，通过摄像头不断扫描当前扶梯出入口的图像信息，并不断将图像信息发送给控制系统，控制系统通过帧间差分法分析出当前物体是否具有进入或离开扶梯的趋势，若有进入扶梯的趋势，则根据边缘提取的算法对物体轮廓进行判断，若为大人则激活大人状态，若为小孩则激活小孩状态，并判断扶梯是否已具有大人状态，若有则不响应，若无则触发一级警报信号，此时控制系统监视一级警报信号的持续时间，若在预设时间内仍未消除，则触发慢速停梯信号，并控制扶梯缓慢停梯，并启动警报装置进行灯光警示或语音提醒。

在另一个较优的实施例中，在扶梯出入口的两侧均放置两个黑白摄像头进行图像信息采集，采集后图像处理流程如上。本实施例的优势在于，虽然出入口都增加了一个摄像头，但由于双摄像头采集的图像具有图像深度等信息，因此可大幅降低对摄像头的灰度和色彩要求，成本并不比采用高精度摄像头高甚至可能更低，且可有效避免因大人或货物遮挡造成的单侧采集失效等情况，提高了客流分析的准确率。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于图像识别算法保护小孩安全的扶梯防护系统，其特征在于，包括用于控制扶梯运行的控制系统，用于采集图像信息的图像采集器，以及用于警示提示的警报装置；所述图像采集器采集扶梯出入口的图像信息，并将采集到的当前图像的模拟信号传送给控制系统，控制系统将该模拟数据转换为数字数据，根据图像识别算法对图像信息进行运算，获取当前图像中的物体是否具有进入或离开扶梯的趋势，若为进入趋势，则判断将要进入扶梯的物体的轮廓是大人还是小孩，若为大人则激活大人状态，并取消已有的一级警报信号，若为小孩则激活小孩状态并检测当前扶梯是否有大人在扶梯上，若没有则启动一级警报信号，且系统监视该信号持续的时间，若该信号累计预设时间段仍未消除，则控制系统控制扶梯慢速停梯，并通过警报装置进行安全提示；若为离开趋势，则判断为大人还是小孩，并取消对应的状态。

2.根据权利要求1所述的基于图像识别算法保护小孩安全的扶梯防护系统，其特征在于，所述控制系统包括扶梯逻辑控制微机板、永磁同步主机以及变频器，所述永磁同步主机以及变频器均与扶梯逻辑控制微机板连接；所述扶梯逻辑控制微机板用于参数调试与储存、扶梯安全功能监控、输入输出信号处理以及变频器驱动控制；所述永磁同步主机用于进行扶梯的拖动；所述变频器用于驱动永磁同步主机工作，所述变频器可对永磁同步主机进行参数调谐，对同步主机进行精确的控制。

3.根据权利要求1所述的基于图像识别算法保护小孩安全的扶梯防护系统，其特征在于，根据图像识别算法对图像信息进行运算，获取当前图像中的物体是否具有进入或离开扶梯的趋势的方法是：

所述图像识别算法选择帧间差分法、模板匹配法、边缘提取中的一种，通过分析图像识别算法计算出的人体轮廓在图像采集器中的移动及大小变化可以判断出该人体相对于图像采集器的移动趋势。

4.根据权利要求1所述的基于图像识别算法保护小孩安全的扶梯防护系统，其特征在于，所述大人状态为：当有大人进入扶梯内时触发，在该状态下即使有小孩独自进入扶梯内系统默认为有大人的监督，因此不会触发警报信号；所述一级警报状态为：当有小孩单独进入扶梯时触发，系统通过监视该状态的持续时间，一旦持续时间超过设定的时间，则向变频控制器反馈信号，变频控制其接收到该信号后控制扶梯缓慢停梯，并进行安全提示。

5.根据权利要求1所述的基于图像识别算法保护小孩安全的扶梯防护系统，其特征在于，所述小孩状态为：当控制系统检测到有小孩单独进入扶梯内时触发，此时若扶梯内有大人则系统不响应，若扶梯内没有大人则会触发一级警报信号。

6.根据权利要求1所述的基于图像识别算法保护小孩安全的扶梯防护系统，其特征在于，判断将要进入扶梯的物体的轮廓是大人还是小孩的具体方法是：

图像采集器采集到扶梯出入口的图像信息后，控制系统通过图像识别算法对该图像信息进行分析，获取图像信息中的人体轮廓数据，通过将该轮廓的宽度及高度数据与预设的数据进行对比，判断出该轮廓为大人或小孩。

7.根据权利要求1所述的基于图像识别算法保护小孩安全的扶梯防护系统，其特征在于，所述警报装置为具有蜂鸣器或音频输出的声音输出设备，用于输出预设的音频信息或蜂鸣信息以达到警示或提醒的作用；或者为闪烁或常亮的警示灯，所述警示灯选择红色、黄色或绿色的警示灯光。

8.根据权利要求1所述的基于图像识别算法保护小孩安全的扶梯防护系统，其特征在于，所述图像采集器为摄像头或红外成像仪，所述图像采集器为一个或多个，安装在扶梯的出入口。

9.根据权利要求8所述的基于图像识别算法保护小孩安全的扶梯防护系统，其特征在于，所述采集器为摄像头，所述摄像头安装在扶梯入口左侧，通过摄像头不断扫描当前扶梯出入口的图像信息，并不断将图像信息发送给控制系统，控制系统通过帧间差分法分析出当前物体是否具有进入或离开扶梯的趋势，若有进入扶梯的趋势，则根据边缘提取的算法对物体轮廓进行判断，若为大人则激活大人状态，若为小孩则激活小孩状态，并判断扶梯是否已具有大人状态，若有则不响应，若无则触发一级警报信号，此时控制系统监视一级警报信号的持续时间，若在预设时间内仍未消除，则触发慢速停梯信号，并控制扶梯缓慢停梯，并启动警报装置进行灯光警示或语音提醒。

10.根据权利要求9所述的基于图像识别算法保护小孩安全的扶梯防护系统，其特征在于，所述摄像头为黑白摄像头，所述黑白摄像头设置在扶梯出入口的两侧，进行图像信息采集。