CN107684731A - 自动化舞台拉幕升降控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自动化舞台拉幕升降控制系统，包括拉幕控制设备和TF卡，TF卡用于存储场景文件，拉幕控制设备与TF卡连接，用于基于场景文件控制舞台拉幕的升降模式。通过本发明，能够基于舞台场景开展进度自动实现舞台拉幕的升降。

Description

自动化舞台拉幕升降控制系统

技术领域

本发明涉及舞台拉幕领域，尤其涉及一种自动化舞台拉幕升降控制系统。

背景技术

在舞台或剧院机械的设计、制造、检测、验收、维修等方面，德国、奥地利、日本的机械除执行本国机械行业的通用标准外，还有舞台或剧院机械的专用标准，专业舞台或剧院的部分机械设备设置已形成基本模式，有时还根据特定剧情设置专用的舞台或剧院机械设备为特定剧目服务，并且舞台或剧院机械设备有向大型化发展的趋势。

公共演出平台即舞台或剧院最能反映一个国家或地区当代文明发展的进程，一个演出平台是一个集美学、建筑学、建筑声学、电声学、电子及电子技术、计算机网络技术、电视技术、舞台机械、舞台灯光、监控、现代装饰、舞台艺术等多学科、多界面紧密结合的宏大科技艺术体系工程。

现代公共演出平台的发展与现代科学技术密不可分，他随着科学技术的进步而产生日新月异的变化，他为舞台或剧院艺术在有限的舞台或剧院里创造了更多的发展空间，给导演、舞美人员提供更多选择的可能。就演出平台机械这一行业而言，机械本体的设计、制造、加工、安装与其他机械行业相比较并没有太多的差异，他也遵循机械行业发展的一般规律，但在公共演出平台这一特殊领域，由于大量应用现代机电技术，使得演出平台机械设备不仅具有运行平稳、定位准确、同步运行精度高、噪音低等特点，而且在运行速度、空间位置变化上丰富多彩，操作上方便、灵活，使推、拉、升、降、转的各种功能组合变化更加灵活、快捷，形成机械与艺术的完美统一。

现有技术中，舞台或剧院的设计包括了一些散热设备的使用，例如空调、散热片或吹风机等等，这些散热设备一般是基于室内温度来确定是否运行，以及运行的具体参数，虽然在一定程度上起到了散热效果，但对于聚集较多照明设备和电子设备的演出平台来说，温度明显比其他位置要更高一些，同时演员在演出时一般表演力度较大，他们更容易出汗。

现有技术中并没有基于演出平台上演员出汗具体情况来制定散热策略的技术方案，很容易导致演员大汗淋漓而散热力度相对较低的情况发生，这时，演员本身受困，对演出的效果来说，也是大打折扣的，从而很容易影响观众的情绪。另外，现有技术中舞台或剧院的一些设备缺乏有效的控制策略，可靠性不高。

因此，需要一种新的舞台或剧院的技术方案，除了基于现场温度制定散热策略之外，还需要专门为演出平台的演出人员制定特殊的散热机制，避免演出人员过于出汗的情况发生，同时，增加了一些设备控制机制，避免出现演出事故发生。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种自动化舞台拉幕升降控制系统，改造现有技术中舞台或剧院的设计方案，对现场设备进行有效控制，避免出现演出事故，同时，对演出平台的散热制定专门的操作模式，从而完善对舞台或剧院内部环境和设备的控制，提高整个系统的智能化水准。

根据本发明的一方面，提供了一种自动化舞台拉幕升降控制系统，所述系统包括拉幕控制设备和TF卡，TF卡用于存储场景文件，拉幕控制设备与TF卡连接，用于基于场景文件控制舞台拉幕的升降模式。

更具体地，在所述自动化舞台拉幕升降控制系统中，包括：拉幕控制设备，与TF卡连接，用于读出TF卡中存储的场景文件，并基于场景文件中的每一场景的开始情节控制舞台拉幕的升起模式，基于场景文件中的每一场景的结束情节控制舞台拉幕的降落模式；舞台灯散热片，由散热型金属构成，设置在舞台灯上，用于对舞台灯发出的热量进行散热；散热片展开机构，与舞台灯散热片连接，设置在舞台灯上，用于基于散热片控制设备的输出信号实现对舞台灯散热片的展开幅度控制；散热片控制设备，分别与散热片展开机构和MSP430单片机连接，设置在舞台的控制室内，接收MSP430单片机发送的散热片控制信号，并基于散热片控制信号控制散热片展开机构的运行模式；图像采集设备，设置在舞台上方，包括鱼眼摄像机和辅助光源，用于对舞台全景进行拍摄，以获得舞台全景图像；人脸识别设备，分别与TF卡和图像采集设备连接，用于接收舞台全景图像和预设基准人脸轮廓，基于预设基准人脸轮廓在舞台全景图像中匹配出多个人脸子图像；图像修正设备，与人脸识别设备连接以接收多个人脸子图像，对于每一个人脸子图像依次执行边缘增强、自适应均值滤波、中值滤波、光照补偿和直方图均衡化处理，以获得对应的修正子图像；汗滴检测设备，分别与TF卡和图像修正设备连接，接收多个修正子图像，对每一个修正子图像，基于预设汗滴上限阈值和预设汗滴下限阈值识别出每一个修正子图像内的多个汗滴，确定多个汗滴所占据的像素总数，基于多个汗滴所占据的像素总数和对应修正子图像的像素总数确定对应修正子图像中的汗滴占据面积百分比，输出每一个修正子图像的汗滴占据面积百分比；出汗情况统计设备，分别与TF卡和汗滴检测设备连接，接收汗滴检测设备输出的多个修正子图像的汗滴占据面积百分比，对多个修正子图像的汗滴占据面积百分比求均值以获得占据面积百分比均值，当占据面积百分比均值大于等于第一百分比时，输出舞台人群过热信号，当占据面积百分比均值小于第一百分比且大于等于第二百分比时，输出舞台人群发热信号，当占据面积百分比均值小于第二百分比时，输出舞台人群正常信号；位置反馈设备，用于反馈吊杆当前所在的实时位置，并作为吊杆实时位置输出；重量检测设备，用于检测吊杆当前所承担的负载重量，并作为吊杆负载重量输出；速度检测设备，用于检测吊杆当前的升降速度，并作为吊杆实时速度输出；吊杆保护设备，包括制动单元、保护单元和保护驱动电机，保护驱动电机分别与制动单元和保护单元连接，用于驱动制动单元或保护单元以实现对吊杆的保护操作，制动单元用于在保护驱动电机的控制下，实现对吊杆的制动操作，保护单元用于在保护驱动电机的控制下，实现对吊杆上负载的保护操作；MSP430单片机，分别与位置反馈设备、重量检测设备、速度检测设备和保护驱动电机连接，基于预设位置权重、吊杆实时位置、预设重量权重、吊杆负载重量、预设速度权重和吊杆实时速度确定保护控制信号，并将保护控制信号发送给保护驱动电机以实现对保护驱动电机的驱动控制；TF卡，与MSP430单片机连接，用于存储预设位置权重、预设重量权重和预设速度权重，预设位置权重、预设重量权重和预设速度权重分别用于对吊杆实时位置、吊杆负载重量和吊杆实时速度进行加权；其中，MSP430单片机还分别与出汗情况统计设备和散热片控制设备连接，当接收到舞台人群过热信号时，向散热片控制设备发出大幅度展开信号，当接收到舞台人群正常信号时，向散热片控制设备发出回收信号，当接收到舞台人群发热信号时，向散热片控制设备发出小幅度展开信号；其中，TF卡还用于预先存储了预设基准人脸轮廓、预设汗滴上限阈值、预设汗滴下限阈值、第一百分比和第二百分比，第一百分比大于第二百分比。

更具体地，在所述自动化舞台拉幕升降控制系统中：拉幕控制设备被设置在舞台后台控制室内。

更具体地，在所述自动化舞台拉幕升降控制系统中：人脸识别设备、图像修正设备和汗滴检测设备都设置在舞台后台控制室内。

更具体地，在所述自动化舞台拉幕升降控制系统中：替换地，采用MSP430单片机内置存储器替换TF卡。

更具体地，在所述自动化舞台拉幕升降控制系统中：替换地，采用MSP430单片机替换拉幕控制设备的全部操作。

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自动化舞台拉幕升降控制系统的结构方框图。

附图标记：1 拉幕控制设备；2 TF卡

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的自动化舞台拉幕升降控制系统的实施方案进行详细说明。

当前，舞台或剧院的机械控制系统对现场设备的控制仍存在一些缺陷，例如，无法根据现场设备的具体运作情况制定相应的应对方式，无法提高各种现场设备之间的互动性和协调性，导致当前的舞台或剧院的机械控制系统控制精度不高。

具体而言，当前的舞台或剧院的设计方案中，对现场各种设备的控制仍过于机械化和简单化，无法根据舞台或剧院的具体情况自适应地改变现场各种设备的控制模式或现场环境参数的控制策略，例如，缺乏对包括背景光、灯光、拉幕、吊杆或升降台等设备或参数实现智能化或自动化控制手段。

另外，当前的舞台或剧院的设计方案仍无法考虑现场演出人员的具体出汗情况，导致现场演出人员经常由于用力表演而大汗淋漓的情况发生，这样，往往会影响演出效果，对演出人员带来了不便，另外，也给观众带来了不适，分散了观众的注意力。

为了克服上述不足，本发明搭建了一种自动化舞台拉幕升降控制系统，在现有的舞台或剧院的基础上，增加各种现场环境控制方式，从而能够根据舞台或剧院的具体情况自适应地改变现场各种设备的控制模式或现场环境参数的控制策略，还为演出平台专门制定了有效的散热机制，从而在整体上为观众营造一种舒适完美的视听欣赏氛围。

图1为根据本发明实施方案示出的自动化舞台拉幕升降控制系统的结构方框图，所述系统包括拉幕控制设备和TF卡，TF卡用于存储场景文件，拉幕控制设备与TF卡连接，用于基于场景文件控制舞台拉幕的升降模式。

接着，继续对本发明的自动化舞台拉幕升降控制系统的具体结构进行进一步的说明。

所述系统包括：拉幕控制设备，与TF卡连接，用于读出TF卡中存储的场景文件，并基于场景文件中的每一场景的开始情节控制舞台拉幕的升起模式，基于场景文件中的每一场景的结束情节控制舞台拉幕的降落模式。

所述系统包括：舞台灯散热片，由散热型金属构成，设置在舞台灯上，用于对舞台灯发出的热量进行散热；散热片展开机构，与舞台灯散热片连接，设置在舞台灯上，用于基于散热片控制设备的输出信号实现对舞台灯散热片的展开幅度控制。

所述系统包括：散热片控制设备，分别与散热片展开机构和MSP430单片机连接，设置在舞台的控制室内，接收MSP430单片机发送的散热片控制信号，并基于散热片控制信号控制散热片展开机构的运行模式；图像采集设备，设置在舞台上方，包括鱼眼摄像机和辅助光源，用于对舞台全景进行拍摄，以获得舞台全景图像。

所述系统包括：人脸识别设备，分别与TF卡和图像采集设备连接，用于接收舞台全景图像和预设基准人脸轮廓，基于预设基准人脸轮廓在舞台全景图像中匹配出多个人脸子图像；图像修正设备，与人脸识别设备连接以接收多个人脸子图像，对于每一个人脸子图像依次执行边缘增强、自适应均值滤波、中值滤波、光照补偿和直方图均衡化处理，以获得对应的修正子图像。

所述系统包括：汗滴检测设备，分别与TF卡和图像修正设备连接，接收多个修正子图像，对每一个修正子图像，基于预设汗滴上限阈值和预设汗滴下限阈值识别出每一个修正子图像内的多个汗滴，确定多个汗滴所占据的像素总数，基于多个汗滴所占据的像素总数和对应修正子图像的像素总数确定对应修正子图像中的汗滴占据面积百分比，输出每一个修正子图像的汗滴占据面积百分比。

所述系统包括：出汗情况统计设备，分别与TF卡和汗滴检测设备连接，接收汗滴检测设备输出的多个修正子图像的汗滴占据面积百分比，对多个修正子图像的汗滴占据面积百分比求均值以获得占据面积百分比均值，当占据面积百分比均值大于等于第一百分比时，输出舞台人群过热信号，当占据面积百分比均值小于第一百分比且大于等于第二百分比时，输出舞台人群发热信号，当占据面积百分比均值小于第二百分比时，输出舞台人群正常信号；位置反馈设备，用于反馈吊杆当前所在的实时位置，并作为吊杆实时位置输出。

所述系统包括：重量检测设备，用于检测吊杆当前所承担的负载重量，并作为吊杆负载重量输出；速度检测设备，用于检测吊杆当前的升降速度，并作为吊杆实时速度输出；吊杆保护设备，包括制动单元、保护单元和保护驱动电机，保护驱动电机分别与制动单元和保护单元连接，用于驱动制动单元或保护单元以实现对吊杆的保护操作，制动单元用于在保护驱动电机的控制下，实现对吊杆的制动操作，保护单元用于在保护驱动电机的控制下，实现对吊杆上负载的保护操作。

所述系统包括：MSP430单片机，分别与位置反馈设备、重量检测设备、速度检测设备和保护驱动电机连接，基于预设位置权重、吊杆实时位置、预设重量权重、吊杆负载重量、预设速度权重和吊杆实时速度确定保护控制信号，并将保护控制信号发送给保护驱动电机以实现对保护驱动电机的驱动控制。

所述系统包括：TF卡，与MSP430单片机连接，用于存储预设位置权重、预设重量权重和预设速度权重，预设位置权重、预设重量权重和预设速度权重分别用于对吊杆实时位置、吊杆负载重量和吊杆实时速度进行加权。

其中，MSP430单片机还分别与出汗情况统计设备和散热片控制设备连接，当接收到舞台人群过热信号时，向散热片控制设备发出大幅度展开信号，当接收到舞台人群正常信号时，向散热片控制设备发出回收信号，当接收到舞台人群发热信号时，向散热片控制设备发出小幅度展开信号。

其中，TF卡还用于预先存储了预设基准人脸轮廓、预设汗滴上限阈值、预设汗滴下限阈值、第一百分比和第二百分比，第一百分比大于第二百分比。

可选地，在所述系统中：拉幕控制设备被设置在舞台后台控制室内；人脸识别设备、图像修正设备和汗滴检测设备都设置在舞台后台控制室内；替换地，采用MSP430单片机内置存储器替换TF卡；替换地，可以采用MSP430单片机替换拉幕控制设备的全部操作。

另外，人脸识别，是基于人的脸部特征信息进行身份识别的一种生物识别技术。用摄像机或摄像头采集含有人脸的图像或视频流，并自动在图像中检测和跟踪人脸，进而对检测到的人脸进行脸部的一系列相关技术，通常也叫做人像识别、面部识别。

人脸识别系统的研究始于20世纪60年代，80年代后随着计算机技术和光学成像技术的发展得到提高，而真正进入初级的应用阶段则在90年后期，并且以美国、德国和日本的技术实现为主；人脸识别系统成功的关键在于是否拥有尖端的核心算法，并使识别结果具有实用化的识别率和识别速度；“人脸识别系统”集成了人工智能、机器识别、机器学习、模型理论、专家系统、视频图像处理等多种专业技术，同时需结合中间值处理的理论与实现，是生物特征识别的最新应用，其核心技术的实现，展现了弱人工智能向强人工智能的转化。

传统的人脸识别技术主要是基于可见光图像的人脸识别，这也是人们熟悉的识别方式，已有30多年的研发历史。但这种方式有着难以克服的缺陷，尤其在环境光照发生变化时，识别效果会急剧下降，无法满足实际系统的需要。解决光照问题的方案有三维图像人脸识别，和热成像人脸识别。但这两种技术还远不成熟，识别效果不尽人意。

迅速发展起来的一种解决方案是基于主动近红外图像的多光源人脸识别技术。他可以克服光线变化的影响，已经取得了卓越的识别性能，在精度、稳定性和速度方面的整体系统性能超过三维图像人脸识别。这项技术在近两三年发展迅速，使人脸识别技术逐渐走向实用化。

人脸与人体的其它生物特征(指纹、虹膜等)一样与生俱来，他的唯一性和不易被复制的良好特性为身份鉴别提供了必要的前提，与其它类型的生物识别比较，人脸识别具有如下特点：非强制性：用户不需要专门配合人脸采集设备，几乎可以在无意识的状态下就可获取人脸图像，这样的取样方式没有“强制性”；非接触性：用户不需要和设备直接接触就能获取人脸图像；并发性：在实际应用场景下可以进行多个人脸的分拣、判断及识别；除此之外，还符合视觉特性：“以貌识人”的特性，以及操作简单、结果直观、隐蔽性好等特点。

采用本发明的自动化舞台拉幕升降控制系统，针对现有技术无法为现场演员提供专门散热策略以及现场设备控制精度不高的技术问题，首先，通过人脸识别方式、汗滴检测方式确认出演出人员的出汗情况，解决了出汗情况难以检测的难题，其次，对现场设备的控制机制进行具体的优化和细化，从而解决了上述技术问题。

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 (6)

1.一种自动化舞台拉幕升降控制系统，所述系统包括拉幕控制设备和TF卡，TF卡用于存储场景文件，拉幕控制设备与TF卡连接，用于基于场景文件控制舞台拉幕的升降模式。

2.如权利要求1所述的自动化舞台拉幕升降控制系统，其特征在于，所述系统包括：

拉幕控制设备，与TF卡连接，用于读出TF卡中存储的场景文件，并基于场景文件中的每一场景的开始情节控制舞台拉幕的升起模式，基于场景文件中的每一场景的结束情节控制舞台拉幕的降落模式；

舞台灯散热片，由散热型金属构成，设置在舞台灯上，用于对舞台灯发出的热量进行散热；

散热片展开机构，与舞台灯散热片连接，设置在舞台灯上，用于基于散热片控制设备的输出信号实现对舞台灯散热片的展开幅度控制；

散热片控制设备，分别与散热片展开机构和MSP430单片机连接，设置在舞台的控制室内，接收MSP430单片机发送的散热片控制信号，并基于散热片控制信号控制散热片展开机构的运行模式；

图像采集设备，设置在舞台上方，包括鱼眼摄像机和辅助光源，用于对舞台全景进行拍摄，以获得舞台全景图像；

人脸识别设备，分别与TF卡和图像采集设备连接，用于接收舞台全景图像和预设基准人脸轮廓，基于预设基准人脸轮廓在舞台全景图像中匹配出多个人脸子图像；

图像修正设备，与人脸识别设备连接以接收多个人脸子图像，对于每一个人脸子图像依次执行边缘增强、自适应均值滤波、中值滤波、光照补偿和直方图均衡化处理，以获得对应的修正子图像；

汗滴检测设备，分别与TF卡和图像修正设备连接，接收多个修正子图像，对每一个修正子图像，基于预设汗滴上限阈值和预设汗滴下限阈值识别出每一个修正子图像内的多个汗滴，确定多个汗滴所占据的像素总数，基于多个汗滴所占据的像素总数和对应修正子图像的像素总数确定对应修正子图像中的汗滴占据面积百分比，输出每一个修正子图像的汗滴占据面积百分比；

出汗情况统计设备，分别与TF卡和汗滴检测设备连接，接收汗滴检测设备输出的多个修正子图像的汗滴占据面积百分比，对多个修正子图像的汗滴占据面积百分比求均值以获得占据面积百分比均值，当占据面积百分比均值大于等于第一百分比时，输出舞台人群过热信号，当占据面积百分比均值小于第一百分比且大于等于第二百分比时，输出舞台人群发热信号，当占据面积百分比均值小于第二百分比时，输出舞台人群正常信号；

位置反馈设备，用于反馈吊杆当前所在的实时位置，并作为吊杆实时位置输出；

重量检测设备，用于检测吊杆当前所承担的负载重量，并作为吊杆负载重量输出；

速度检测设备，用于检测吊杆当前的升降速度，并作为吊杆实时速度输出；

吊杆保护设备，包括制动单元、保护单元和保护驱动电机，保护驱动电机分别与制动单元和保护单元连接，用于驱动制动单元或保护单元以实现对吊杆的保护操作，制动单元用于在保护驱动电机的控制下，实现对吊杆的制动操作，保护单元用于在保护驱动电机的控制下，实现对吊杆上负载的保护操作；

MSP430单片机，分别与位置反馈设备、重量检测设备、速度检测设备和保护驱动电机连接，基于预设位置权重、吊杆实时位置、预设重量权重、吊杆负载重量、预设速度权重和吊杆实时速度确定保护控制信号，并将保护控制信号发送给保护驱动电机以实现对保护驱动电机的驱动控制；

TF卡，与MSP430单片机连接，用于存储预设位置权重、预设重量权重和预设速度权重，预设位置权重、预设重量权重和预设速度权重分别用于对吊杆实时位置、吊杆负载重量和吊杆实时速度进行加权；

其中，MSP430单片机还分别与出汗情况统计设备和散热片控制设备连接，当接收到舞台人群过热信号时，向散热片控制设备发出大幅度展开信号，当接收到舞台人群正常信号时，向散热片控制设备发出回收信号，当接收到舞台人群发热信号时，向散热片控制设备发出小幅度展开信号；

其中，TF卡还用于预先存储了预设基准人脸轮廓、预设汗滴上限阈值、预设汗滴下限阈值、第一百分比和第二百分比，第一百分比大于第二百分比。

3.如权利要求2所述的自动化舞台拉幕升降控制系统，其特征在于：

拉幕控制设备被设置在舞台后台控制室内。

4.如权利要求2所述的自动化舞台拉幕升降控制系统，其特征在于：

人脸识别设备、图像修正设备和汗滴检测设备都设置在舞台后台控制室内。

5.如权利要求2所述的自动化舞台拉幕升降控制系统，其特征在于：

替换地，采用MSP430单片机内置存储器替换TF卡。

6.如权利要求2-3任一所述的自动化舞台拉幕升降控制系统，其特征在于：

替换地，采用MSP430单片机替换拉幕控制设备的全部操作。