CN107333043B - 图像采集及识别系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种图像采集及识别系统，包括图像采集模块、图像识别模块和行走机构，所述行走机构包括底盘，所述底盘为上下双底盘结构，所述下底盘上连接有车轮，所述上底盘与下底盘铰接，所述下底盘在行走时可配合行走路径的变化，上底盘与下底盘之间设有调平装置，调平装置使上底盘在行走时始终保持水平；所述外壳固定安装在上底盘上，外壳外围设有沿左右方向绕过外壳可对外壳进行清洁的软毛刷，软毛刷的两端连接在下底盘上。本方案在遇到地面不平整的情况下，可保证上底盘始终保持水平，不至于产生倾斜或者摆动，引起镜头的颠簸，从而影响采集图像的清晰度及采集的正确性，进而影响图像的识别。
Description
技术领域
本发明涉及图像识别技术领域，尤其涉及一种图像采集及识别系统。
背景技术
图像在人们的生活和生产中无处不见，它在人类获取外部信息中占据着重要的地位，而随着科学技术的不断进步，很多方面利用了基于电路的图像采集与识别技术。例如，在监视摄像机系统中使用图像采集与识别技术，对图像进行采集的同时进行混杂度的检测、侵入者的检测、侵入者的面部识别等；尤其在近年来的摄像机系统中，随着用途的多样化，摄像机装载有诸多功能，如摄像机系统对拍摄对象进行跟踪拍摄或沿预定路线进行拍摄等。
然而，现有的自移动摄像机系统存在以下技术问题：1、具有图像识别技术的自移动摄像机系统在跟踪拍摄及沿预定路线进行拍摄时，会遇到地面不平整等情况，尤其是在户外拍摄，会经常遇到地面崎岖不平的情况，引起摄像机系统的颠簸，影响采集图像的清晰度，进而影响图像的识别。2、另外摄像机系统的镜头的外壳在长时间使用后，表面会积灰尘污垢，现在通常是采用人工清理，浪费人力物力。
发明内容
本发明意在提供一种图像采集及识别系统，以解决现有技术中自移动摄像机系统在采集图像的过程中，由于地面不平整，拍摄过程中容易颠簸，而导致采集的图像不清晰的问题，同时解决镜头外壳人工清洁，费时费力的问题。
本发明提供的基础方案为：图像采集及识别系统，包括图像采集模块和图像识别模块，其中：
所述图像采集模块包括外壳，外壳内设有图像传感器和第一控制器，外壳端口设有镜头，
所述镜头用于采集光学图像信息，图像传感器用于将光学图像信息转换成电信号图像信息，第一控制器用于对电信号图像信息进行数据处理，获得图像信息，并将图像信息发送至图像识别模块进行图像识别处理；
所述图像识别模块包括：
存储器，存储器用于存储通过人体轮廓样本训练获得的最佳特征模板和图像信息；
微处理器，微处理器用于读取图像信息，对图像信息进行特征提取，与存储器中存储的通过人体轮廓样本训练获得的最佳特征模板进行对比：
当对比结果等于预设阈值时，则识别成功，输出识别成功信号；
当对比结果不等于预设阈值时，则未识别成功，输出识别失败信号；
监控机构，监控机构用于接收图像识别成功信号或识别失败信号，并根据接收到的信号执行相应动作；
还包括行走机构，所述行走机构包括底盘，所述底盘为上下双底盘结构，所述下底盘上连接有车轮，所述上底盘与下底盘铰接，所述下底盘在行走时可配合行走路径的变化，上底盘与下底盘之间设有调平装置，调平装置使上底盘在行走时始终保持水平；
所述外壳固定安装在上底盘上，外壳外围设有沿左右方向绕过外壳可对外壳进行清洁的软毛刷，软毛刷的两端连接在下底盘上。
基础方案的工作原理：
说明：本发明这里所述的左右方向是指正对镜头看过去时，位于外壳的左侧和右侧的方向。
行走机构包括底盘，底盘上连接有车轮及驱动电机，底盘为上下双底盘结构，上底盘与下底盘铰接，下底盘在车轮行走时可配合行走路径变化，上底盘与下底盘之间设有调平装置，调平装置使上底盘在行走时始终保持水平，车轮在驱动电机的驱动下移动，外壳固定安装在上底盘上，镜头随着行走机构的移动进行光学图像信息采集，当遇到地面坑洼不平的情况，上底盘在调平装置的作用下始终保持水平，使镜头一直处于水平位置进行图像采集。而在崎岖的地面上行走过程中，下底盘会随着地面的起伏而在竖直方向上小角度的摆动，由于软毛刷的两端都是连接在下底盘上的，软毛刷又是沿左右方向绕过外壳的，因此，在这个过程中，软毛刷与外壳会有相对的运动，使软毛刷可以自动的清洁外壳上的灰尘污垢。
本发明图像的采集及识别原理具体是：图像传感器将镜头采集的光学图像信息转换成电信号图像信息，控制器对电信号图像信息进行滤波、降噪、色彩复原等数据处理，获得高清的图像信息，并将图像信息发送至存储器存储，微处理器读取图像信息并对图像信息进行特征提取，与存储器中存储的通过人体轮廓样本训练获得的最佳特征模板进行对比：
当对比结果等于预设阈值时，则识别成功，输出识别成功信号；
当对比结果不等于预设阈值时，则未识别成功，输出识别失败信号；
监控机构用于接收图像识别成功信号或识别失败信号，并根据接收到的信号执行相应动作。
基础方案的有益效果是：本方案中的底盘采用上下双底盘的设计，上下底盘铰接连接，下底盘在驱动电机作用下移动时，通过调平装置使上底盘始终保持水平，确保镜头始终处于水平、稳定的状态，在遇到地面不平整等情况，不至于产生倾斜或者摆动，引起镜头的颠簸，保证采集图像的清晰度及准确性，不会影响图像的识别。
本方案中外壳外围设有沿左右方向绕过外壳可对外壳进行清洁的软毛刷，在崎岖的地面上行走过程中，软毛刷与外壳会有相对的运动，使软毛刷可以自动的清洁外壳上的灰尘污垢，随时保持外壳的清洁，无需额外的人工清洁，省时省力，避免了外壳上灰尘太多进入镜头内部，影响图像的采集。
进一步，外壳前后边沿设有防止软毛刷滑落的挡板。有益效果：本发明这里所述的前后方向是指正对镜头看过去时，位于外壳的前端和后端的方向。外壳前后边沿设置的挡板可有效防止软毛刷与外壳在相对的运动过程滑落外壳，遮挡住镜头，从而影响图像的采集。
进一步，软毛刷的两端可拆卸的连接在下底盘上。有益效果：可拆卸设计可方便软毛刷的拆卸清洗，保持软毛刷的清洁，防止软毛刷上遗留较多灰尘污垢影响外壳的清洁。
进一步，调平装置包括安装于上下底盘之间的调平油缸、安装在下底盘上的液压油泵，第二控制器及安装于上底盘上的角度传感器；角度传感器用于感应上底盘的倾斜角度，将感应到的信号传递给第二控制器，第二控制器控制液压油泵，液压油泵驱动调平油缸，使调平油缸伸长或缩短，从而使与其连接的上底盘能恢复并保持水平。有益效果：当地面不平时，上底盘随之倾斜，角度传感器感应上底盘的倾斜角度，将感应到的信号传递给第二控制器，第二控制器控制液压油泵，液压油泵驱动调平油缸，使调平油缸伸长或缩短，从而使与其连接的上底盘能恢复并保持水平，从而确保镜头始终处于水平、稳定的状态。
进一步，第一控制器采用FPGA芯片。有益效果：第一控制器采用FPGA芯片，不仅提高了图像处理速度，也简化了系统外围电路，使系统体积减小。
进一步，第一控制器采用RGB颜色差值渐变算法对电信号图形信息进行色彩复原。有益效果：本方案采用RGB颜色差值渐变算法对电信号图形信息进行色彩复原，减少了运算量，且因考虑了R、G、B的关系，所以不会因某分量变化大导致色彩错误，降低了图像奇点数，提高了图像成像的真实性。
进一步，图像传感器采用CMOS图像传感器。有益效果：CMOS图像传感器提高了图像采集的抗辐射能力，优化了曝光控制。
进一步，图像采集模块还包括显示器，显示器用于实时显示图像。有益效果：图像采集模块上的显示器便于人员查看图像信息。
附图说明
图1为本发明图像采集及识别系统实施例的结构示意图；
图2为本发明图像采集及识别系统实施例的原理框图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
说明书附图中的附图标记包括：图像采集模块1、镜头11、图像传感器12、第一控制器13、外壳14、图像识别模块2、存储器21、微处理器22、行走机构3、车轮31、上底盘32、下底盘33、调平装置34、软毛刷35、监控机构4。
实施例基本如图1和图2所示：
本实施例中所述的前后方向是指正对镜头看过去时，
位于外壳14的前端和后端的方向，所述的左右方向是指正对镜头看过去时，位于外壳14的左侧和右侧的方向。
图像采集及识别系统，包括图像采集模块1、图像识别模块2和行走机构3，其中：
行走机构3包括底盘，底盘上连接有车轮31及驱动电机，底盘为上下双底盘结构，上底盘32与下底盘33铰接，下底盘33在行走时可配合运动路径的变化，上底盘32与下底盘33之间设有调平装置34，调平装置34使上底盘32在行走时始终保持水平，其中调平装置34包括安装于上下底盘33之间的调平油缸、安装在下底盘33上的液压油泵，第二控制器及安装于上底盘32上的角度传感器；角度传感器用于感应上底盘32的倾斜角度，将感应到的信号传递给第二控制器，第二控制器控制液压油泵，液压油泵驱动调平油缸，使调平油缸伸长或缩短，从而使与其连接的上底盘32能恢复并保持水平，外壳14固定安装在上底盘32上；当地面不平时，上底盘32随之倾斜，角度传感器感应上底盘32的倾斜角度，将感应到的信号传递给第二控制器，第二控制器控制液压油泵，液压油泵驱动调平油缸，使调平油缸伸长或缩短，从而使与其连接的上底盘32能恢复并保持水平，从而确保镜头11始终处于水平、稳定的状态。
图像采集模块1包括外壳14，外壳14内设有图像传感器12和第一控制器13，外壳端口设有镜头11，镜头11，镜头11用于采集光学图像信息；外壳14固定安装在上底盘上，外壳14外围设有沿左右方向绕过外壳14可对外壳14进行清洁的软毛刷35，软毛刷35的两端连接在下底盘33上。当遇到地面不平整的情况时，调平装置34在调平过程中，上下底盘33间进行相应的移动，从而带动软毛刷35对外壳14外围进行清扫，保持了外壳14的清洁，避免了外壳14上灰尘太多进入镜头11内部，影响图像的采集。
外壳14前后边沿设有防止软毛刷35滑落的挡板，外壳14前后边沿设置的挡板可有效防止软毛刷35与外壳14在相对的运动过程滑落外壳14，遮挡住镜头11，从而影响图像的采集。
软毛刷35的两端可拆卸的连接在下底盘33上，方便软毛刷35的拆卸清洗，保持软毛刷35的清洁，防止软毛刷35上遗留较多灰尘污垢影响外壳14的清洁。
图像传感器12，图像传感器12用于将光学图像信息转换成电信号图像信息；
第一控制器13，第一控制器13用于对电信号图像信息进行数据处理，获得图像信息，并将图像信息发送至图像识别模块2进行图像识别处理；
图像采集模块1还包括显示器，显示器用于实时显示图像。图像采集模块1上的显示器便于人员查看图像信息。
图像识别模块2包括：
存储器21，存储器21用于存储通过人体轮廓样本训练获得的最佳特征模板和图像信息；
微处理器22，微处理器22用于读取图像信息，对图像信息进行特征提取，与存储器21中存储的通过人体轮廓样本训练获得的最佳特征模板进行对比：
当对比结果等于预设阈值时，则识别成功，输出识别成功信号；
当对比结果不等于预设阈值时，则未识别成功，输出识别失败信号。
监控机构，监控机构用于接收图像识别成功信号或识别失败信号，并根据接收到的信号执行相应动作。
本实施例中为了提高了图像采集的抗辐射能力，优化了曝光控制，图像传感器12采用CMOS图像传感器12OV7620作为图像传感器12，存储器21采用ISSI公司的IS42S16400，第一控制器13采用FPGA芯片，FPGA芯片作为图像采集模块1的控制芯片，选择Alter公司的EP2C8Q208，不仅提高了图像处理速度，也简化了系统外围电路，使系统体积减小。
为了提高图像处理速度，本实施例图像采集模块1采用硬件描述语言VerilogHDL实现各模块之间的功能与联系。
第一控制器13采用RGB颜色差值渐变算法对电信号图形信息进行色彩复原，本实施例采用相关性插值算法对电信号图形信息进行色彩复原，减少了运算量，且因考虑了R、G、B的关系，所以不会因某分量变化大导致色彩错误，降低了图像奇点数，提高了图像成像的真实性。
微处理器22采用采用低功耗的 ASIC 智能集成芯片，这样可以简化并加快信号处理及分析过程，实现信号的实时在线分析，降低产品的研究和应用成本，使得该技术便于推广和使用，信息预处理及特征提取和识别技术以大量可靠的前沿研究成果作为指导，以适用于不同的人群和环境。
使用时，行走机构3包括底盘，底盘上连接有车轮31及驱动电机，底盘为上下双底盘结构，上底盘32与下底盘33铰接，下底盘33在行走时可配合运动路径的变化，上底盘32与下底盘33之间设有调平装置34，调平装置34使上底盘32在行走时始终保持水平，底盘在驱动电机的驱动下移动，图像采集模块1固定安装在上底盘32上，镜头11随着行走机构3的移动进行光学图像信息采集，当遇到地面坑洼不平的情况下，上底盘32随之倾斜，角度传感器感应上底盘32的倾斜角度，将感应到的信号传递给调平装置34的第二控制器，第二控制器控制液压油泵，液压油泵驱动调平油缸，使调平油缸伸长或缩短，从而使与其连接的上底盘32能恢复并保持水平，从而确保镜头11始终处于水平、稳定的状态，使图像采集模块1一直处于水平位置进行图像采集； 在车轮31行走时，上底盘32在调平装置34的调平下，是始终保持水平的，从而使位于其上的镜头11也是始终保持水平的，而在崎岖的地面上行走过程中，下底盘33会随着地面的起伏而在竖直方向上小角度的摆动，由于软毛刷35的两端都是固定在下底盘33上的，软毛刷35又是绕过镜头11的，因此，在这个过程中，软毛刷35与镜头11会有相对的运动，使软毛刷35可以自动的清洁镜头11上的灰尘污垢，随时保持镜头11的清洁，无需额外的人工清洁，省时省力，避免了镜头11上灰尘太多进入镜头11内部，影响图像的采集。
图像传感器12将镜头11采集的光学图像信息转换成电信号图像信息，控制器对电信号图像信息进行滤波、降噪、色彩复原等数据处理，获得高清的图像信息，并将图像信息发送至存储器21存储，处理器读取图像信息并对图像信息进行特征提取，与存储器21中存储的通过人体轮廓样本训练获得的最佳特征模板进行对比：
当对比结果等于预设阈值时，则识别成功，输出识别成功信号；
当对比结果不等于预设阈值时，则未识别成功，输出识别失败信号；
监控机构用于接收图像识别成功信号或识别失败信号，并根据接收到的信号执行相应动作，监控机构根据本系统使用环境执行不同的动作，如用于监控使识别到异常人情况进行报警等控制。
本实施例中的底盘采用上下双底盘的设计，上下底盘33铰接连接，下底盘33在驱动电机作用下移动时，通过调平装置34使上底盘32始终保持水平，确保镜头11始终处于水平、稳定的状态，在遇到地面不平整等情况，不至于产生倾斜或者摆动，引起镜头11的颠簸，保证采集图像的清晰度及准确性，不会影响图像的识别。
本实施例中外壳14外围设有沿左右方向绕过外壳14可对外壳14进行清洁的软毛刷35，在崎岖的地面上行走过程中，软毛刷35与外壳14会有相对的运动，使软毛刷35可以自动的清洁外壳14上的灰尘污垢，随时保持外壳14的清洁，无需额外的人工清洁，省时省力，避免了外壳14上灰尘太多进入镜头11内部，影响图像的采集。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。
Claims (8)
1.图像采集及识别系统，包括图像采集模块和图像识别模块，其中：所述图像采集模块包括外壳，外壳内设有图像传感器和第一控制器，外壳端口设有镜头，所述镜头用于采集光学图像信息，图像传感器用于将光学图像信息转换成电信号图像信息，第一控制器用于对电信号图像信息进行数据处理，获得图像信息，并将图像信息发送至图像识别模块进行图像识别处理；
所述图像识别模块包括：
存储器，存储器用于存储通过人体轮廓样本训练获得的最佳特征模板和图像信息；
微处理器，微处理器用于读取图像信息，对图像信息进行特征提取，与存储器中存储的通过人体轮廓样本训练获得的最佳特征模板进行对比：当对比结果等于预设阈值时，则识别成功，输出识别成功信号；当对比结果不等于预设阈值时，则未识别成功，输出识别失败信号；
监控机构，监控机构用于接收图像识别成功信号或识别失败信号，并根据接收到的信号执行相应动作；
其特征在于：还包括行走机构，所述行走机构包括底盘，所述底盘为上下双底盘结构，下底盘上连接有车轮，上底盘与下底盘铰接，下底盘在行走时可配合行走路径变化，上底盘与下底盘之间设有调平装置，调平装置使上底盘在行走时始终保持水平；
所述外壳固定安装在上底盘上，外壳外围设有沿左右方向绕过外壳可对外壳进行清洁的软毛刷，软毛刷的两端连接在下底盘上。
2.根据权利要求1所述的图像采集及识别系统，其特征在于：所述外壳前后边沿设有防止软毛刷滑落的挡板。
3.根据权利要求2所述的图像采集及识别系统，其特征在于：所述软毛刷的两端可拆卸的连接在下底盘上。
4.根据权利要求3所述的图像采集及识别系统，其特征在于：所述调平装置包括安装于上下底盘之间的调平油缸、安装在下底盘上的液压油泵，第二控制器及安装于上底盘上的角度传感器；角度传感器用于感应上底盘的倾斜角度，将感应到的信号传递给第二控制器，第二控制器控制液压油泵，液压油泵驱动调平油缸，使调平油缸伸长或缩短，使上底盘保持水平。
5.根据权利要求4所述的图像采集及识别系统，其特征在于：所述第一控制器采用FPGA芯片。
6.根据权利要求5所述的图像采集及识别系统，其特征在于：所述第一控制器采用RGB颜色差值渐变算法对电信号图形信息进行色彩复原。
7.根据权利要求6所述的图像采集及识别系统，其特征在于：所述图像传感器采用CMOS图像传感器。
8.根据权利要求1-7任一项所述的图像采集及识别系统，其特征在于：所述图像采集模块还包括显示器，显示器用于实时显示图像。
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