CN107415806A - 基于图像识别的智能化警灯 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于图像识别的智能化警灯，包括照明设备、旋转机构、高清摄像头、直流电机、LED警灯和嵌入式处理设备，所述照明设备设置在所述旋转机构上以跟随所述旋转机构的旋转方向进行不同方向的照明，所述直流电机与所述旋转机构连接，用于驱动所述旋转机构的旋转，所述高清摄像头用于捕获警车周围视频流，所述嵌入式处理设备用于接收所述警车周围图像，并基于所述警车周围图像确定发送给所述直流电机的旋转驱动信号，还基于所述警车周围图像确定所述LED警灯的闪烁方式。通过本发明，能够提高警车周围罪犯的辨识度。

Description

基于图像识别的智能化警灯
技术领域
本发明涉及LED警灯领域，尤其涉及一种基于图像识别的智能化警灯。
背景技术
警灯采用红蓝两色，有以下主要原因：
1、红色是暖色系中的原色，具有警示作用，而蓝色是冷色系中的原色，与红色形成鲜明对比，更能引起人们的注意。
2、夜间光线穿透能力强。
3、红色醒目,而且对于色盲来说红蓝互换能够区分一样，因为红色醒目。
4、关于感觉，心理学家做过一种耐受性试验，用热水和凉水做成各两个水管，然后将这两种水的水管交结起来，让人的手摸这个大交结管的时候可以同时感觉到冷和热。他们发现人单单感觉冷水管和热水管的时候都可以忍受。但这种纠结水管给感官带来了很大的刺激，从心理学角度也许可以解释这个问题了，通过两种感觉元素的对比可以起到很大的提示作用。
现有技术中，警灯的现有硬件资源并没有得到充分的利用，导致警灯的功能单一，例如，无法确定附近的罪犯份子，无法对确定的罪犯份子进行照射，以便于警务人员前往抓捕。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种基于图像识别的智能化警灯，能够将现场图像中的人体面部特征与罪犯面部特征进行匹配，匹配成功，则输出罪犯检测信号，并基于现场图像中人体子图像在现场图像中的相对位置确定照明设备的俯仰角和所述方位角，并在接收到所述罪犯检测信号时，打开所述照明设备，将包括俯仰驱动信号和方位驱动信号的旋转驱动信号发送给所述直流电机，从而控制所述照明设备的旋转。
根据本发明的一方面，提供了一种基于图像识别的智能化警灯，所述系统包括照明设备、旋转机构、高清摄像头、直流电机、LED警灯和嵌入式处理设备，所述照明设备设置在所述旋转机构上以跟随所述旋转机构的旋转方向进行不同方向的照明，所述直流电机与所述旋转机构连接，用于驱动所述旋转机构的旋转，所述高清摄像头用于捕获警车周围视频流，所述嵌入式处理设备分别与所述照明设备、所述旋转机构、所述高清摄像头、所述直流电机以及所述LED警灯连接，用于接收所述警车周围图像，并基于所述警车周围图像确定发送给所述直流电机的旋转驱动信号，还基于所述警车周围图像确定所述LED警灯的闪烁方式。
更具体地，在所述基于图像识别的智能化警灯中，还包括：环境参数采集设备，设置在警车的顶部、所述高清摄像头的附近，用于采集所述高清摄像头附近的环境光亮度以作为当前亮度输出。
更具体地，在所述基于图像识别的智能化警灯中：所述嵌入式处理设备分别所述环境参数采集设备和所述照明设备连接，用于接收所述当前亮度，并基于所述当前亮度调节所述照明设备发射的光柱强度；
其中，基于所述当前亮度调节所述照明设备发射的光柱强度包括：所述当前亮度越亮，所述照明设备发射的光柱强度越强。
更具体地，在所述基于图像识别的智能化警灯中，还包括：所述嵌入式处理设备发送给所述直流电机的旋转驱动信号包括俯仰驱动信号和方位驱动信号，其中，所述俯仰驱动信号包括俯仰角，所述方位驱动信号包括方位角；
初始建模设备，与所述高清摄像头连接，对警车周围视频流的第一帧图像进行5像素×5像素滤波模板的中值滤波，获取中值滤波图像，并将中值滤波图像作为初始化的背景图像输出；
背景更新设备，每接收到警车周围视频流的新的一帧图像，对新的一帧图像中的每一个像素作为目标像素进行如下处理：将目标像素的像素值与背景图像中对应位置像素的像素值进行匹配，匹配成功，则将该目标像素作为背景点，匹配失败，则将该目标像素作为非背景点，统计警车周围视频流历次图像中，该目标像素对应位置的像素点被确定为背景点的概率，当概率大于等于预设概率阈值时，采用历次图像中该目标像素对应位置处最新被确定为背景点的像素值更新背景图像中该目标像素对应位置处的像素值；所述背景更新设备在对新的一帧图像中的最后一个像素执行完上述处理后，输出更新后的背景图像；
前景分割设备，与所述背景更新设备连接，用于将警车周围视频流的新的一帧图像减去所述背景更新设备基于警车周围视频流的新的一帧图像更新后的背景图像，以获得前景图像输出；
二值化处理设备，与所述前景分割设备连接，用于接收所述前景图像，对所述前景图像执行二值化处理以获得二值化图像；
人体检测设备，与所述二值化处理设备连接，用于接收所述二值化图像，对所述二值化图像中的目标进行基于预设人体运动轨迹的识别，以确定所述二值化图像中的人体目标，并输出与人体目标对应的、从所述二值化图像处分割出来的人体子图像；
面部识别设备，与所述人体检测设备连接，用于识别所述人体子图像中的面部特征，将所述人体子图像中的面部特征与罪犯面部特征进行匹配，匹配成功，则输出罪犯检测信号，并基于所述人体子图像在所述二值化图像中的相对位置确定所述俯仰角和所述方位角，否则，发出无罪犯信号；
所述嵌入式处理设备与所述面部识别设备连接，用于在接收到所述罪犯检测信号时，打开所述照明设备，并将包括俯仰驱动信号和方位驱动信号的旋转驱动信号发送给所述直流电机；
其中，所述嵌入式处理设备还用于在接收到所述罪犯检测信号时，提高所述LED警灯的闪烁频率。
更具体地，在所述基于图像识别的智能化警灯中，还包括：时分双工通信接口，与所述嵌入式处理设备连接，用于在接收到所述罪犯检测信号时，从远端的警方监控中心服务器处下载最新的罪犯面部特征，以通过所述嵌入式处理设备转发给所述面部识别设备。
更具体地，在所述基于图像识别的智能化警灯中：所述嵌入式处理设备还用于在接收到所述无罪犯信号时，关闭所述照明设备，并降低所述LED警灯的闪烁频率。
更具体地，在所述基于图像识别的智能化警灯中：所述LED警灯包括红色LED发光组件、中间隔板和蓝色LED发光组件；
其中，所述中间隔板设置在所述红色LED发光组件和所述蓝色LED发光组件之间。
更具体地，在所述基于图像识别的智能化警灯中：所述照明设备、所述LED警灯、所述旋转机构和所述高清摄像头都设置在警车的顶部。
更具体地，在所述基于图像识别的智能化警灯中：所述直流电机和所述嵌入式处理设备都被设置在警车的前端仪表盘内。
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基于图像识别的智能化警灯的结构方框图。
附图标记：1照明设备；2旋转机构；3高清摄像头；4直流电机；5 LED警灯；6 嵌入式处理设备
具体实施方式
下面将参照附图对本发明的基于图像识别的智能化警灯的实施方案进行详细说明。
警车在处置突发事件的过程中绝对要鸣笛，这除了为自己开道以便在第一时间赶到案发现场之外，另一个重要的作用就是对犯罪嫌疑人起到震慑作用，也就是你说的把人吓跑，突发事件时没有任何先兆的，警察对这样的事件只有应急预案、不可能有具体的行动部署，处突说白了就是慌慌张张的赶去救急，那么目的就是尽量把事件造成的损失降到最小，而不是一味的追求一举抓获嫌疑人。
例如，警务指挥中心突然接到报警、说是某人正在持刀抢劫，那么出警的巡逻车无法悄悄地潜伏到嫌疑人身边将其制服吗，兴许还没等你靠近他他已经得手跑了，再或许他应经把受害者杀掉灭口了，抓一个人付出那么大的代价是不值得的。于是通过鸣响警灯的方式，使得嫌疑人因为心虚而逃跑，这么一来嫌疑人的犯罪行为就停止了、受害者的生命财产安全就得到了保护。
当前警车上的警灯无法有效扩展其功能，例如无法及时识别到附近的犯罪份子并进行照射以有效识别，为了克服上述不足，扩展当前警车上的警灯的功能，本发明搭建了一种基于图像识别的智能化警灯。
图1为根据本发明实施方案示出的基于图像识别的智能化警灯的结构方框图，所述系统包括照明设备、旋转机构、高清摄像头、直流电机、LED警灯和嵌入式处理设备，所述照明设备设置在所述旋转机构上以跟随所述旋转机构的旋转方向进行不同方向的照明，所述直流电机与所述旋转机构连接，用于驱动所述旋转机构的旋转，所述高清摄像头用于捕获警车周围视频流，所述嵌入式处理设备分别与所述照明设备、所述旋转机构、所述高清摄像头、所述直流电机以及所述LED警灯连接，用于接收所述警车周围图像，并基于所述警车周围图像确定发送给所述直流电机的旋转驱动信号，还基于所述警车周围图像确定所述LED警灯的闪烁方式。
接着，继续对本发明的基于图像识别的智能化警灯的具体结构进行进一步的说明。
在所述基于图像识别的智能化警灯中还可以包括：环境参数采集设备，设置在警车的顶部、所述高清摄像头的附近，用于采集所述高清摄像头附近的环境光亮度以作为当前亮度输出。
另外，在所述基于图像识别的智能化警灯中：所述嵌入式处理设备分别所述环境参数采集设备和所述照明设备连接，用于接收所述当前亮度，并基于所述当前亮度调节所述照明设备发射的光柱强度；
其中，基于所述当前亮度调节所述照明设备发射的光柱强度包括：所述当前亮度越亮，所述照明设备发射的光柱强度越强。
在所述基于图像识别的智能化警灯中还可以包括：所述嵌入式处理设备发送给所述直流电机的旋转驱动信号包括俯仰驱动信号和方位驱动信号，其中，所述俯仰驱动信号包括俯仰角，所述方位驱动信号包括方位角；
初始建模设备，与所述高清摄像头连接，对警车周围视频流的第一帧图像进行5像素×5像素滤波模板的中值滤波，获取中值滤波图像，并将中值滤波图像作为初始化的背景图像输出；
背景更新设备，每接收到警车周围视频流的新的一帧图像，对新的一帧图像中的每一个像素作为目标像素进行如下处理：将目标像素的像素值与背景图像中对应位置像素的像素值进行匹配，匹配成功，则将该目标像素作为背景点，匹配失败，则将该目标像素作为非背景点，统计警车周围视频流历次图像中，该目标像素对应位置的像素点被确定为背景点的概率，当概率大于等于预设概率阈值时，采用历次图像中该目标像素对应位置处最新被确定为背景点的像素值更新背景图像中该目标像素对应位置处的像素值；所述背景更新设备在对新的一帧图像中的最后一个像素执行完上述处理后，输出更新后的背景图像；
前景分割设备，与所述背景更新设备连接，用于将警车周围视频流的新的一帧图像减去所述背景更新设备基于警车周围视频流的新的一帧图像更新后的背景图像，以获得前景图像输出；
二值化处理设备，与所述前景分割设备连接，用于接收所述前景图像，对所述前景图像执行二值化处理以获得二值化图像；
人体检测设备，与所述二值化处理设备连接，用于接收所述二值化图像，对所述二值化图像中的目标进行基于预设人体运动轨迹的识别，以确定所述二值化图像中的人体目标，并输出与人体目标对应的、从所述二值化图像处分割出来的人体子图像；
面部识别设备，与所述人体检测设备连接，用于识别所述人体子图像中的面部特征，将所述人体子图像中的面部特征与罪犯面部特征进行匹配，匹配成功，则输出罪犯检测信号，并基于所述人体子图像在所述二值化图像中的相对位置确定所述俯仰角和所述方位角，否则，发出无罪犯信号；
所述嵌入式处理设备与所述面部识别设备连接，用于在接收到所述罪犯检测信号时，打开所述照明设备，并将包括俯仰驱动信号和方位驱动信号的旋转驱动信号发送给所述直流电机；
其中，所述嵌入式处理设备还用于在接收到所述罪犯检测信号时，提高所述LED警灯的闪烁频率。
在所述基于图像识别的智能化警灯中还可以包括：时分双工通信接口，与所述嵌入式处理设备连接，用于在接收到所述罪犯检测信号时，从远端的警方监控中心服务器处下载最新的罪犯面部特征，以通过所述嵌入式处理设备转发给所述面部识别设备。
另外，在所述基于图像识别的智能化警灯中：所述嵌入式处理设备还用于在接收到所述无罪犯信号时，关闭所述照明设备，并降低所述LED警灯的闪烁频率。
另外，在所述基于图像识别的智能化警灯中：所述LED警灯包括红色LED发光组件、中间隔板和蓝色LED发光组件；
其中，所述中间隔板设置在所述红色LED发光组件和所述蓝色LED发光组件之间。
另外，在所述基于图像识别的智能化警灯中：所述照明设备、所述LED警灯、所述旋转机构和所述高清摄像头都设置在警车的顶部。
另外，在所述基于图像识别的智能化警灯中：所述直流电机和所述嵌入式处理设备都被设置在警车的前端仪表盘内。
其中，所述高清摄像头可采用CMOS传感器。CMOS图像传感器是一种典型的固体成像传感器，与CCD有着共同的历史渊源。CMOS图像传感器通常由像敏单元阵列、行驱动器、列驱动器、时序控制逻辑、AD转换器、数据总线输出接口、控制接口等几部分组成,这几部分通常都被集成在同一块硅片上。其工作过程一般可分为复位、光电转换、积分、读出几部分。
在CMOS图像传感器芯片上还可以集成其他数字信号处理电路，如AD转换器、自动曝光量控制、非均匀补偿、白平衡处理、黑电平控制、伽玛校正等，为了进行快速计算甚至可以将具有可编程功能的DSP器件与CMOS器件集成在一起，从而组成单片数字相机及图像处理系统。
1963年Morrison发表了可计算传感器，这是一种可以利用光导效应测定光斑位置的结构，成为CMOS图像传感器发展的开端。1995年低噪声的CMOS有源像素传感器单片数字相机获得成功。
采用本发明的基于图像识别的智能化警灯，针对现有技术中警灯功能固化的技术问题，通过在现有警灯的硬件基础上，集成多个图像处理设备和定向照明设备实现对附近犯罪份子的检测和定向，以便于采用定向照明设备对附近犯罪份子进行跟踪式照射。
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 (9)

1.一种基于图像识别的智能化警灯，包括照明设备、旋转机构、高清摄像头、直流电机、LED警灯和嵌入式处理设备，所述照明设备设置在所述旋转机构上以跟随所述旋转机构的旋转方向进行不同方向的照明，所述直流电机与所述旋转机构连接，用于驱动所述旋转机构的旋转，所述高清摄像头用于捕获警车周围视频流，所述嵌入式处理设备分别与所述照明设备、所述旋转机构、所述高清摄像头、所述直流电机以及所述LED警灯连接，用于接收所述警车周围图像，并基于所述警车周围图像确定发送给所述直流电机的旋转驱动信号，还基于所述警车周围图像确定所述LED警灯的闪烁方式。
2.如权利要求1所述的基于图像识别的智能化警灯，其特征在于，还包括：
环境参数采集设备，设置在警车的顶部、所述高清摄像头的附近，用于采集所述高清摄像头附近的环境光亮度以作为当前亮度输出。
3.如权利要求1所述的基于图像识别的智能化警灯，其特征在于：
所述嵌入式处理设备分别与所述环境参数采集设备和所述照明设备连接，用于接收所述当前亮度，并基于所述当前亮度调节所述照明设备发射的光柱强度；
其中，基于所述当前亮度调节所述照明设备发射的光柱强度包括：所述当前亮度越亮，所述照明设备发射的光柱强度越强。
4.如权利要求3所述的基于图像识别的智能化警灯，其特征在于，还包括：
所述嵌入式处理设备发送给所述直流电机的旋转驱动信号包括俯仰驱动信号和方位驱动信号，其中，所述俯仰驱动信号包括俯仰角，所述方位驱动信号包括方位角；
初始建模设备，与所述高清摄像头连接，对警车周围视频流的第一帧图像进行5像素×5像素滤波模板的中值滤波，获取中值滤波图像，并将中值滤波图像作为初始化的背景图像输出；
背景更新设备，每接收到警车周围视频流的新的一帧图像，对新的一帧图像中的每一个像素作为目标像素进行如下处理：将目标像素的像素值与背景图像中对应位置像素的像素值进行匹配，匹配成功，则将该目标像素作为背景点，匹配失败，则将该目标像素作为非背景点，统计警车周围视频流历次图像中，该目标像素对应位置的像素点被确定为背景点的概率，当概率大于等于预设概率阈值时，采用历次图像中该目标像素对应位置处最新被确定为背景点的像素值更新背景图像中该目标像素对应位置处的像素值；所述背景更新设备在对新的一帧图像中的最后一个像素执行完上述处理后，输出更新后的背景图像；
前景分割设备，与所述背景更新设备连接，用于将警车周围视频流的新的一帧图像减去所述背景更新设备基于警车周围视频流的新的一帧图像更新后的背景图像，以获得前景图像输出；
二值化处理设备，与所述前景分割设备连接，用于接收所述前景图像，对所述前景图像执行二值化处理以获得二值化图像；
人体检测设备，与所述二值化处理设备连接，用于接收所述二值化图像，对所述二值化图像中的目标进行基于预设人体运动轨迹的识别，以确定所述二值化图像中的人体目标，并输出与人体目标对应的、从所述二值化图像处分割出来的人体子图像；
面部识别设备，与所述人体检测设备连接，用于识别所述人体子图像中的面部特征，将所述人体子图像中的面部特征与罪犯面部特征进行匹配，匹配成功，则输出罪犯检测信号，并基于所述人体子图像在所述二值化图像中的相对位置确定所述俯仰角和所述方位角，否则，发出无罪犯信号；
所述嵌入式处理设备与所述面部识别设备连接，用于在接收到所述罪犯检测信号时，打开所述照明设备，并将包括俯仰驱动信号和方位驱动信号的旋转驱动信号发送给所述直流电机；
其中，所述嵌入式处理设备还用于在接收到所述罪犯检测信号时，提高所述LED警灯的闪烁频率。
5.如权利要求4所述的基于图像识别的智能化警灯，其特征在于，还包括：
时分双工通信接口，与所述嵌入式处理设备连接，用于在接收到所述罪犯检测信号时，从远端的警方监控中心服务器处下载最新的罪犯面部特征，以通过所述嵌入式处理设备转发给所述面部识别设备。
6.如权利要求5所述的基于图像识别的智能化警灯，其特征在于：
所述嵌入式处理设备还用于在接收到所述无罪犯信号时，关闭所述照明设备，并降低所述LED警灯的闪烁频率。
7.如权利要求6所述的基于图像识别的智能化警灯，其特征在于：
所述LED警灯包括红色LED发光组件、中间隔板和蓝色LED发光组件；
其中，所述中间隔板设置在所述红色LED发光组件和所述蓝色LED发光组件之间。
8.如权利要求7所述的基于图像识别的智能化警灯，其特征在于：
所述照明设备、所述LED警灯、所述旋转机构和所述高清摄像头都设置在警车的顶部。
9.如权利要求1-8任一所述的基于图像识别的智能化警灯，其特征在于：
所述直流电机和所述嵌入式处理设备都被设置在警车的前端仪表盘内。
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