CN108183929A - 一种基于智能化物联网的目标关联感知系统和方法 - Google Patents

一种基于智能化物联网的目标关联感知系统和方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及物联网技术领域，且公开了一种基于智能化物联网的目标关联感知系统，包括目标感知识别单元、关联发掘登记单元、关联应用单元以及关联性变更提示单元。本发明全面感知物联网中的各个目标，并且准确实时提取目标的位置信息、特征向量及识别时间，通过以距离‑时间双重阈值的判定为核心的判定方法，结合对目标衍生关系的处理，找出各个目标之间的关联性，量化关联度；并基于关联性与关联度支持丰富的应用场景；本发明将传统的单一目标的识别、管理、登记方式以目标关联性为依据整合起来，方便利用目标之间的关联性做出决策。

Description

一种基于智能化物联网的目标关联感知系统和方法
技术领域
本发明涉及物联网技术领域，具体为一种基于智能化物联网的目标关联感知系统和方法。
背景技术
物联网是新一代信息技术的重要组成部分，也是“信息化”时代的重要发展阶段。顾名思义，物联网就是物物相连的互联网。这有两层意思：其一，物联网的核心和基础仍然是在终端与终端之间实现信息交换的网络，是在现有网络基础上的延伸和扩展；其二，其终端延伸和扩展到了任何物品，物品与物品之间进行信息交换和通信，也就是物物相息，将我们生产生活中的所有物品连通起来，形成了一个泛在化的网络体系。物联网通过智能感知、识别技术与普适计算等通信感知技术，广泛应用于网络的融合中，也因此被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。物联网也是的应用拓展，与其说物联网是网络，不如说物联网是业务和应用。
在物联网当中，目标感知、识别、登记、追踪已经是比较常见的应用模式，比如利用图像识别技术，从视频监控画面当中提取和登记人脸目标、人体目标、运动目标和车辆号牌目标等，并针对提取的目标执行追踪，调取包含目标的各帧视频画面进行查看等；又比如，利用ETC、RFID标签等来存储表示特定物品、车辆、人物目标的标识符，通过读取器读取来识别目标，进而执行登记、追踪与管理。也可以综合运用视频识别、标签感知等多种目标感知、识别、追踪的技术手段。
例如，中国专利文献CN105913037提供了一种基于人脸识别与射频识别的监控跟踪系统，包括监控服务器、人员移动信息查询终端、视频影像采集设备和RFID阅读器。所述监控服务器上设有视频影像采集设备和RFID阅读器地理位置数据库、人员特征信息数据库、人员移动信息数据库和人脸识别模块；视频影像采集设备和RFID阅读器地理位置数据库用于存储各视频影像采集设备和RFID阅读器的地理位置信息；人员特征信息数据库用于记录人员的人脸特征数据和RFID标签信息；人员移动信息数据库用于记录人员的移动信息，人员移动信息查询终端用于查询目标人员的移动信息。该系统能够对进入监控区域的所有人员进行全程的跟踪，并能快速提供目标人物在该监控区域中的行踪。
针对人或者物的目标，提供在上述感知、识别、登记、追踪方面的功能，能够为目标提供各种准确、高效率的管理与服务，并且实现大数据的搜集。例如，中国专利文献CN105892427公开了一种基于用户感知的物联网智能控制方法及系统，物联网智能控制方法步骤包括：识别目标区域的所有用户，根据预先设置的用户优先级别，将所有用户中优先级别最高的用户作为目标用户，获取目标用户对应的控制参数，根据控制参数控制指定物联网设备的工作状态；物联网智能控制系统包括用户感知模块、目标用户选择模块、控制参数获取模块以及设备控制模块。该专利能够使居室内的各种指定物联网设备拥有感知用户的能力，并能根据用户的活动情况，自动按照自己的职责和功能主动为用户服务，能够改变居室内各种设备工作状况与用户活动无关联的现状，提高人们的生活质量。
但是，以上现有技术中，都是先将每个人或物体识别或感知为一个目标，然后针对每一个单一目标执行登记、追踪并提供管理与服务。对于被感知或识别到多个目标的情形，那就针对其中每一个目标分别单独执行登记、追踪和管理。
以上现有技术所带来的问题在于：不能发掘、记录和应用多个目标之间的相互关联性。事实上，人与人、人与物、物与物之间都可能存在比较紧密的相互关联性，这些相互关联性可以被分析和利用，从而支持很多多目标下的应用场景。举例来说，某车辆停靠于停车场，从车辆上下来甲、乙两个人，那么车、甲、乙作为三个目标，他们之间是具有相互关联的关系的。现在的物联网体系是针对车、甲、乙这三个目标，各自单独予以感知、识别和登记，所形成的登记数据当中没有反映出这三个目标的相互关联。这就导致在目标追踪、目标查询、目标管理等各方面的应用场景当中，也不能有效利用车、甲、乙这三个目标的相互关联性，比如现有的物联网系统，除非甲、乙向物联网系统输入该车辆的车牌号，否则就不能基于对甲、乙身份的识别而自动向其提供车辆停放位置的提示。又比如，甲是大人而乙是随行的幼童，二者相互关联，但由于系统将甲、乙两个目标单独予以登记，因而当出现乙走丢(也就是脱离了与甲的关联)的情形，现有的物联网系统无法自动提供警报，也不能利用甲、乙之间原本存在的关联性而快速为乙发现和定位到甲。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于智能化物联网的目标关联感知系统和方法。本发明以智能物联网为硬件基础，分阶段感知和识别人、物等目标，并且可以自动化、深层次地挖掘和登记目标之间关联性和关联度信息，基于该关联性和关联度信息支持丰富的应用场景，具备适用范围全面、准确性高的特点，解决了目前物联网只针对各个单一目标支持识别、感知、登记和管理的问题。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于智能化物联网的目标关联感知系统，包括目标感知识别单元、关联发掘登记单元、关联应用单元以及关联性变更提示单元；
所述目标感知识别单元用于从智能化物联网所应用的场景当中感知出多个目标；针对所感知的每个目标，识别出每个目标的身份并确定对应的标识编号，并相应确定识别时间、位置坐标；将每个目标的标识编号、识别时间、位置坐标存储到目标数据库里面；
关联发掘登记单元，针对所识别的各个目标，采用距离-时间双重阈值或者衍生关系的判定规则，发掘目标之间的关联性，量化有关联的目标之间的关联度，登记目标之间的关联性及其关联度；
关联应用单元，根据关联发掘登记单元登记的目标之间的关联性和关联度，通过查询登记获得与特定目标具有关联性或者关联度大于一定阈值的其它目标，从而实现各种应用场景下的应用功能；
关联性变更提示单元，在所登记的目标之间的关联性发生变化，主动发出关联性变更的提示报告。
优选的是，所述目标感知识别单元具体包括：视频监控系统、图像识别模块、RFID感知模块、ETC感知模块、定位模块、目标数据库模块、物联网通信模块；所述视频监控系统、图像识别模块、RFID感知模块、ETC感知模块、定位模块设置于本系统所应用场景的现场；所述物联网通信模块建立覆盖应用场景并且连通上述现场模块的无线数据通信网络；并且通过该无线数据通信网络连接上述现场的模块以及本发明的后端平台；所述目标数据库模块设置于所述后端平台；
所述图像识别模块从通过物联网连接的视频监控系统当中获得所拍摄的每一幅监控视频画面，运用人脸识别算法，从每一幅监控视频画面提取其中的每块人脸区域，并且识别出每块人脸区域的特征向量；把每一幅监控视频画面当中的每一个人脸作为一个目标，利用所提取的人脸区域的特征向量，查询是否与已经登记的人脸区域特征向量匹配，若匹配，则将该人脸区域识别为已登记的某个目标，确定该目标的识别时间、标识编号；相反，若与所有已登记的人脸区域特征向量均不匹配，则将该人脸区域识别为一个新的目标，为该目标赋予新的标识编号，并登记该目标的识别时间和特征向量；分析所识别的目标的位置，并且为每个目标登记与之相关的位置坐标；
RFID感知模块，用于感知在其有效信号范围内存在的RFID电子标签，读取标签中的标识编号，从而识别该RFID电子标签所附着的目标，登记该目标的识别时间和所述标识编号；
ETC感知模块感知在其有效信号范围内存在的车载芯片，读取车载芯片中记录的车牌号，以便识别车辆目标，登记该车牌号作为车辆目标的标识编号，并登记该车牌号的识别时间；
定位模块，用于定位由RFID感知模块或ETC感知模块识别的目标的位置，将位置坐标提供给RFID感知模块或ETC感知模块，由RFID感知模块或ETC感知模块将目标坐标与该目标的标识编号共同登记；
目标数据库模块，用于按时间线存储被识别出来的目标所登记的标识编号、目标位置坐标，每个目标每次被识别出来，都在该目标数据库中被登记为一个独立的记录项，记录项中记录下该目标的识别时间、标识编号、目标位置坐标；
物联网通信模块，支持ZigBee、NB-IOT、XMPP、COAP等的无线物联通信协议，建立连通本系统位于应用场景现场的各个模块的物联网络，所述视频监控系统通过该物联网络连接图像识别模块；定位模块通过该物联网络连接RFID感知模块、ETC感知模块，向上述模块提供其识别目标的定位；图像识别模块、RFID感知模块、ETC感知模块通过该物联网络连接本系统后台的目标数据库模块，向该目标数据库模块上传针对所识别的目标登记的标识编号、目标位置以及特征向量。
优选的是，所述关联发掘登记单元所采用的距离-时间双重阈值的判定规则，基于第一目标和第二目标的目标位置，判断两个目标之间的距离是否小于关联距离阈值，并且判断两个目标之间距离保持小于关联距离阈值的时间长度是否大于关联时间阈值，如果以上两重判断均为是，则认为第一目标和第二目标具有关联性。
优选的是，所述关联发掘登记单元所采用的衍生关系的判定规则，根据第一目标和第二目标的位置坐标，判断第一目标和第二目标之间是否具有位置重合，对存在位置重合的目标，将识别时间早的目标定义为原始目标，对识别时间晚的目标定义为衍生目标，定义原始目标和衍生目标之间具有关联性，且默认赋予原始目标和衍生目标之间一个高关联度值。
优选的是，所述关联发掘登记单元包括：目标调取模块，其按时间线顺序依次调取在目标数据库模块中登记的预定时间范围中每个识别时间点分布的记录项，确定每个识别时间点上识别的所有目标；距离判定模块，用于针对每个识别时间点上识别的所有目标，根据所登记的目标位置的坐标，获取目标之间的距离小于关联距离阈值的目标对；时间长度判定模块，根据每个识别时间点上获取的所述目标对，判定目标对的持续时间长度是否大于关联时间阈值,若大于关联时间阈值，则判定该目标对的两个目标具备关联性；关联度计量模块，根据具有关联性的两个目标组成的目标对的持续时间长度值，计算该两个目标的关联度值；衍生关联定义模块，对于每个识别时间点上识别的所有目标，根据目标位置的坐标，判断目标之间是否具有位置重合，对存在位置重合的目标，将识别时间早的目标定义为原始目标，对识别时间晚的目标定义为衍生目标，为原始目标和衍生目标登记关联性，并且赋予预定的高关联度值；关联登记模块，用于登记所述关联性及其关联度值。
本发明另提出一种基于智能化物联网的目标关联感知方法，包括以下流程：
1)分别感知多个目标；
2)针对步骤1)感知的每个目标，识别出每个目标的身份并确定对应的标识编号，并相应确定识别时间、位置坐标；
3)将步骤2)中获得的每个目标的标识编号、识别时间、位置坐标存储到目标数据库里面；
4)根据每个目标登记的识别时间和位置坐标，采用距离-时间双重阈值或者衍生关系的判定规则，判断任意第一目标和第二目标是否具有关联性；在第一目标和第二目标具备关联性的情况下，量化第一目标和第二目标的关联度；在第一目标和第二目标具备关联性的情况下，在目标数据库里面登记第一目标和第二目标之间的关联性及其关联度；
5)通过查询步骤4)登记的关联性及关联度，实现各种应用场景下的应用功能；当目标数据库模块所登记的目标之间的关联性发生变化，主动发出关联性变更的提示报告。
优选的是，步骤4)中的距离-时间双重阈值的判定规则，基于第一目标和第二目标的目标位置，判断两个目标之间的距离是否小于关联距离阈值，并且判断两个目标之间距离保持小于关联距离阈值的时间长度是否大于关联时间阈值，如果以上两重判断均为是，则认为第一目标和第二目标具有关联性。
优选的是，步骤4)中的衍生关系的判定规则，根据第一目标和第二目标的位置坐标，判断第一目标和第二目标之间是否具有位置重合，对存在位置重合的目标，将识别时间早的目标定义为原始目标，对识别时间晚的目标定义为衍生目标，定义原始目标和衍生目标之间具有关联性，且默认赋予原始目标和衍生目标之间一个高关联度值。
优选的是，步骤2中，针对获得所拍摄的每一幅监控视频画面，运用人脸识别算法，从每一幅监控视频画面提取其中的每块人脸区域，并且识别出每块人脸区域的特征向量；把每一幅监控视频画面当中的每一个人脸作为一个目标，利用所提取的人脸区域的特征向量，查询是否与已经登记的人脸区域特征向量匹配，若匹配，则将该人脸区域识别为已登记的某个目标，确定该目标的识别时间、标识编号；相反，若与所有已登记的人脸区域特征向量均不匹配，则将该人脸区域识别为一个新的目标，为该目标赋予新的标识编号，并登记该目标的识别时间和特征向量。
优选的是，步骤2)中，通过RFID读取器或者ETC读取器感知在其有效信号范围内存在的RFID电子标签或车载芯片，读取其中的标识编号，从而识别该RFID电子标签或车载芯片所附着的目标，定位由RFID感知模块或ETC感知模块识别的目标的位置，登记该目标的识别时间、目标位置坐标以及所述标识编号。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种基于智能化物联网的目标关联感知系统和方法，具备以下有益效果：
1、该基于智能化物联网的目标关联感知系统，设置全方位的目标感知识别模块，全面感知物联网中的各个目标，并且准确实时提取目标的位置信息、特征向量及识别时间，为后续关联性的处理提供精准的数据。
2、通过以距离-时间双重阈值的判定为核心的判定方法，结合对目标衍生关系的处理，找出各个目标之间的关联性，量化关联度；并基于关联性与关联度支持丰富的应用场景；本发明将传统的单一目标的识别、管理、登记方式以目标关联性为依据整合起来，方便利用目标之间的关联性做出决策。
附图说明
图1为本发明提出的一种基于智能化物联网的目标关联感知系统结构示意图；
图2为本发明提出的一种基于智能化物联网的目标关联感知系统的目标感知识别单元示意图；
图3为本发明提出的一种基于智能化物联网的目标关联感知系统的关联发掘登记单元示意图；
图4为本发明提出的一种基于智能化物联网的目标关联感知方法流程示意图；
图5为本发明提出的一种基于智能化物联网的目标关联感知方法的提示流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，一种基于智能化物联网的目标关联感知系统，包括：目标感知识别单元、关联发掘登记单元、关联应用单元以及关联性变更提示单元。
所述目标感知识别单元用于从智能化物联网所应用的场景当中感知和识别出目标。参见图2，上述目标感知识别单元具体包括：视频监控系统、图像识别模块、RFID感知模块、ETC感知模块、定位模块、目标数据库模块、物联网通信模块。其中，所述视频监控系统、图像识别模块、RFID感知模块、ETC感知模块、定位模块设置于本系统所应用场景的现场；所述物联网通信模块建立覆盖应用场景并且连通上述现场模块的无线数据通信网络，并且通过该无线数据通信网络连接上述现场模块以及本发明的后端平台；所述目标数据库模块设置于所述后端平台。
所述图像识别模块从通过物联网连接的视频监控系统当中获得所拍摄的每一幅监控视频画面，运用人脸识别算法，从每一幅监控视频画面提取其中的每块人脸区域，并且识别出每块人脸区域的特征向量；图像识别模块为每块人脸区域设置一个独特的标识编号，从而把每一幅监控视频画面当中的每一个人脸作为一个目标，向目标数据库模块登记该目标的识别时间、标识编号以及对应的特征向量；对于每一幅监控视频画面，图像识别模块利用所提取的人脸区域的特征向量，查询是否与已经登记的人脸区域特征向量匹配，若匹配，则将该人脸区域识别为已登记的某个目标，确定该目标的识别时间、标识编号；相反，若与所有已登记的人脸区域特征向量均不匹配，则将该人脸区域识别为一个新的目标，为该目标赋予新的标识编号，并登记该目标的识别时间和特征向量。所述图像识别模块还可以用于从监控视频画面当中提取识别特定的物品区域，识别该物品区域的特征向量，并且把每一个物品作为一个目标，分配标识编号，并登记识别时间、特征向量；同样，图像识别模块查询提取的物品区域的特征向量是否与已登记的目标的特征向量相匹配，若匹配，则将该物品区域识别为已登记的某个目标，获得该目标的标识编号，登记其识别时间与特征向量；相反，若均不匹配，则将该物品区域登记为一个新的目标，分配标识编号并登记其识别时间、特征向量。
图像识别模块进而分析所识别的目标的位置，并且为每个目标登记与之相关的位置坐标。首先，图像识别模块将所识别目标的位置登记为视频场景编号和画面位置坐标。本发明用于拍摄监控视频画面的视频监控系统是由一定数量的监控摄像机构成的，每台监控摄像机机位和拍摄视角保持固定，因此拍摄的场景是固定的，该场景对应于监控现场固定范围内的真实空间，为每台监控摄像机所拍摄的监控视频画面设置一个对应的视频场景编号，同一台监控摄像机拍摄的全部监控视频画面共享同一个视频场景编号，该编号反映了监控现场由该监控摄像机负责拍摄的场景真实空间。进而根据所识别的目标在监控视频画面中的画面坐标，也可以对应于该目标在该场景真实空间中的空间位置。从而，登记视频场景编号和画面位置坐标就表示了所识别的目标在场景真实空间中的位置。进而，图像识别模块基于预先标定所建立的视频场景编号及画面位置坐标与场景真实空间位置坐标之间的映射关系，将目标位置转换为场景真实空间位置坐标,即：
其中坐标(x，y)表示目标的画面位置坐标，表示摄像机坐标，f表示摄像机焦距，表示摄像机在空间三个旋转轴向自由度上的旋转系数，而表示摄像机在空间三个平移轴向自由度上的平移系数，表示目标在场景真实空间位置坐标，一般可以忽略其中Z坐标，而只保留X、Y坐标。
RFID感知模块可采用RFID读取器，感知在其有效信号范围内存在的RFID电子标签，读取标签中的标识编号，从而识别该RFID电子标签所附着的目标；RFID感知模块向目标数据库模块登记该目标的识别时间(即标签读取时间)和所述标识编号。
相类似的，ETC感知模块感知在其有效信号范围内存在的车载芯片，读取车载芯片中记录的车牌号，以便识别车辆目标；ETC感知模块向目标数据库模块登记该车牌号，作为车辆目标的标识编号，还登记该车牌号的识别时间(即读取时间)。
定位模块用于定位由RFID感知模块或ETC感知模块识别的目标的位置，将位置信息提供给RFID感知模块或ETC感知模块，由RFID感知模块或ETC感知模块将目标位置与该目标的标识编号等登记在一起。所述定位模块为了标定所识别目标的位置，可以先确定RFID感知模块编号或ETC感知模块编号，以及被感知的目标相对于该RFID感知模块或ETC感知模块的距离值。该距离值d可以通过RFID感知模块或ETC感知模块的接收信号强度RSSI(d)计算，具体为：
其中d0表示参考距离，RSSI(d0)，RSSI(d)为距离为d0、d时的信号接收功率，Xσ表示标准偏差。进而，所述定位模块可以根据感知到该目标的三个RFID感知模块或ETC感知模块自身的X、Y坐标，以及被感知目标相对于这三个RFID感知模块或ETC感知模块的所述距离值，定位该目标的位置坐标：
其中(x,y)表示被识别的目标的坐标值，(xa,ya)、(xb,yb)、(xc,yc)表示三个RFID感知模块或ETC感知模块的坐标值，而d1、d2、d3是被感知目标相对于这三个RFID感知模块或ETC感知模块的所述距离值。
目标数据库模块用于按时间线存储被识别出来的目标所登记的标识编号、目标位置坐标以及特征向量。每个目标每次被识别出来，都在该目标数据库中被登记为一个独立的记录项，记录项中记录下该目标的识别时间、标识编号、目标位置以及特征向量。例如，对于同一个目标，在第一时刻被从监控视频画面中识别，则以第一时刻为识别时间为该目标登记一个记录项，该记录项保存识别编号、目标位置以及特征向量；在第二时刻的监控视频画面中又识别出来该目标，则以第二时刻为识别时间再次为该目标登记另一个记录项，同样记录识别编号、目标位置以及特征向量。根据各个识别时间，按时间线顺序排列和管理各个记录项。
物联网通信模块，支持ZigBee、NB-IOT、XMPP、COAP等的无线物联通信协议，建立连通本系统位于应用场景现场的各个模块的物联网络，所述视频监控系统通过该物联网络连接图像识别模块；定位模块通过该物联网络连接RFID感知模块、ETC感知模块，向上述模块提供其识别目标的定位；图像识别模块、RFID感知模块、ETC感知模块通过该物联网络连接本系统后台的目标数据库模块，向该目标数据库模块上传针对所识别的目标登记的标识编号、目标位置以及特征向量。
关联发掘登记单元从目标数据库模块获取所识别的各个目标，发掘目标之间的关联性，量化有关联的目标之间的关联度，进而在本系统的目标数据库模块中登记目标之间的关联性及其关联度。
本发明涉及的目标关联包括关联性和关联度两个层次。假设存在A、B两个目标，关联性是A、B两个目标之间是否有关联；关联度是A、B两个目标有关联的前提下，相互关联的程度是否紧密，关联度的值越高，说明A、B两个目标关联程度越紧密。
对于关联性确定以及关联度量化，所述关联发掘登记单元采用距离-时间双重阈值的判定规则，即基于A、B两个目标的目标位置，判断A、B两个目标之间的距离是否小于关联距离阈值，并且判断A、B两个目标之间距离保持小于关联距离阈值的时间长度是否大于关联时间阈值，如果以上两重判断均为是，则认为A、B两个目标具有关联性。通俗的说，就是判断A、B两个目标之间的距离是否足够近且A、B保持足够近的时间是否足够长；如果距离始终保持足够近且时间足够长，就认为二者之间具有关联性。相反，如果两个目标的距离始终很远，则不具有关联性；如果两个目标虽然距离达到了足够近，但保持足够近距离的时间短暂，例如两个人物目标只是擦肩而过，被监控系统拍摄到近距离保持在一起的时间很短暂，则不会被登记为具有关联。在判定A、B两个目标具备关联性的基础上，进而关联发掘登记单元根据A、B两个目标距离保持小于关联距离阈值的时间长度值计算二者的关联度值，也即根据两个目标保持足够近的时间长短来量化关联度，两个目标保持在一起足够近的时间越长，则关联度的数值也越高，从而实现对目标关联的量化。关联发掘登记单元将所判定的关联性及其关联度均登记到目标数据库模块中对应目标的记录项之下，例如，对于目标数据库模块中关于目标A的记录项，则在其中以预定义的数组结构记录下与目标A具有关联性的目标B的标识编号以及A、B之间的关联度值；对于目标B的记录项也执行同样的记录，记录目标A的标识编号及其关联度值。
除了上述采用用距离-时间双重阈值执行关联性判断与关联度量化以外，所述关联发掘登记单元还根据目标之间的衍生关系来定义关联性，并赋予关联度值。拿背景技术中提到的某车辆停靠于停车场，从车辆上下来甲、乙两个人的情形举例，这一应用场景中，甲、乙两个人和车保持足够近距离在一起的时间并不长，但是甲乙二人和车这三个目标实际上关联度是比较高的。为了适用于这种情形，本发明将车作为一个原始目标，而甲、乙二人是从车这个原始目标里分离出来的衍生目标，定义原始目标和衍生目标之间天然具有关联性，且默认赋予原始目标和衍生目标之间一个高关联度值，而不需要再借用前文所述的距离-时间双重阈值的规则。并且，定义由同一个原始目标衍生的多个衍生目标(比如车上下来的甲和乙两个目标之间)相互也具有关联性，并赋予高关联度值。因此，所述关联发掘登记单元还用于发掘目标之间的衍生关系，进而根据所发掘的衍生关系，为原始目标和衍生目标登记关联性以及预定的高关联度值。
具体来说，参见图3，所述关联发掘登记单元包括：目标调取模块，其按时间线顺序依次调取在目标数据库模块中登记的预定时间范围中每个识别时间点分布的记录项，确定每个识别时间点上识别的所有目标；距离判定模块，用于针对每个识别时间点上识别的所有目标，根据所登记的目标位置的坐标，获取目标之间的距离小于关联距离阈值的目标对；时间长度判定模块，根据每个识别时间点上获取的所述目标对，判定目标对的持续时间长度是否大于关联时间阈值,若大于关联时间阈值，则判定该目标对的两个目标具备关联性；关联度计量模块，根据具有关联性的两个目标组成的目标对的持续时间长度值，计算该两个目标的关联度值；衍生关联定义模块，对于每个识别时间点上识别的所有目标，根据目标位置的坐标，判断目标之间是否具有位置重合，对存在位置重合的目标，将识别时间早的目标定义为原始目标，对识别时间晚的目标定义为衍生目标，为原始目标和衍生目标登记关联性，并且赋予预定的高关联度值；关联登记模块，用于登记所述关联性及其关联度值。
关联应用单元，根据关联发掘登记单元登记的目标之间的关联性和关联度，实现各种应用场景下的应用功能。关联应用单元针对所识别的目标的标识编号，查询目标数据库模块，获得与该目标具有关联性的其它目标，或者是与该目标的关联度值大于一定阈值的高关联度目标，进而获得这些关联目标的信息，在此基础上支持相关的应用。
关联性变更提示单元，当目标数据库模块所登记的目标之间的关联性发生变化，包括：(1)具有关联性的两个或者多个目标发生了关联性分离，即A、B目标由具有关联性变更为不具有关联性；(2)目标之间的关联性改变，即从A目标与B目标关联变成了A目标与C目标关联，则关联性变更提示单元主动发出关联性变更的提示报告，在此基础上支持相关的应用。
下面具体举例来说明本发明的关联应用单元和关联性变更提示单元所支持的应用场景：
应用场景一：根据前文中的举例，通过目标感知识别单元识别车、甲、乙三个目标，关联发掘登记单元登记以上目标的关联性，并且在关联性的基础上支持相关丰富的应用；比如，可在大型停车场里面部署本系统，解决寻车不便利问题，避免有人找不到车辆的停放位置，关联发掘登记单元把识别出来的第一目标(车辆，以车牌号在为标识编号)、第二目标(甲，在人脸识别身份的基础上登记标识编号和特征向量)、第三目标(乙，在人脸识别身份的基础上登记标识编号和特征向量)之间的关联性登记下来，在停车场出入口设立一个监控摄像机以及提示器，当在停车场出入口通过摄像和人脸识别感知到目标甲或者乙，则关联应用单元通过查询登记而获知与甲或者乙相关联的车辆目标，则可以在该提示器上显示提示“系统识别出您是车牌号XXX的车主，您的车停在YYY停车位上”。
应用场景二；为了维护治安和公共秩序，较大的公共场所一般都设有监控摄像系统，这些监控摄像系统也会有人脸识别、物体识别功能，但是现有技术中识别出来的每个人、每个物体也都是按照单一目标来登记、追踪和管理。通过将本发明应用于公共区域监控的场景下，目标感知识别单元识别出每幅监控视频画面中的人脸或者物体作为目标，关联发掘登记单元发现两个或者多个目标(比如两个人、一个人一个物体)保持足够近的距离超过预定的时间长度，比如在超过一定数量的监控视频画面中，这两个目标或者多个目标都在一起保持足够近的距离，那么就可以登记这两个或者多个目标之间的关联性，并且根据该关联性的登记来实现应用；比如，当大人和小孩作为两个目标而登记了关联性，一旦发现两个目标的关联性中断，即小孩身边没有大人了，或者目标关联性发生变化，即小孩与别的目标发生关联，那关联性变更提示单元就可以给出一定的提示；当然如果小孩走失被人发现送到派出所了，警方也可以调用关联应用单元，根据此前对目标关联性的登记，自动发现与该小孩关联的家长目标；相似，如果把人和携带的皮箱等物品登记了关联性，那么对于物品遗失的失主找寻也可以适用。
应用场景三：大型超市的收款台经常排大队，就是因为收银员要把每个顾客购买的东西一一从购物车取出来然后进行扫码计价，很耽误时间。通过应用本发明的系统，购物车和商品都可以附加RFID电子标签，这样通过读签就可以识别、感知到这些目标执行定位，目标感知识别单元把购物车识别为一个目标，每样商品也识别为一个目标；当商品放到购物车里面，二者之间位置处于足够近距离且保持足够的时间，则关联发掘登记单元就可以针对这两个目标而登记关联性，结账的时候，收银台只要获得购物车的RFID电子标签的标识编码，通过关联应用单元自动查询关联性登记，就获得了与该购物车目标相关联的各种商品目标，再读取各种商品目标的计价值，可以一步操作就完成了计价。
本发明另提出一种基于智能化物联网的目标关联感知方法，参见图4，包括以下流程：
1)分别感知多个目标；
2)针对步骤1)感知的每个目标，识别出每个目标的身份并确定对应的标识编号，并相应确定识别时间、位置坐标；例如，对于从监控视频画面中感知的每个目标，提取相应的特征向量，根据特征向量识别该目标是已识别目标还是新识别目标，相应分配或确定其标识编号；并且确定该目标的识别时间、位置坐标；
3)将步骤2)中获得的每个目标的标识编号、识别时间、位置坐标存储到目标数据库里面；
4)根据每个目标登记的识别时间和位置坐标，采用距离-时间双重阈值或者衍生关系的判定规则，判断任意第一目标和第二目标是否具有关联性；在第一目标和第二目标具备关联性的情况下，量化第一目标和第二目标的关联度；在第一目标和第二目标具备关联性的情况下，在目标数据库里面登记第一目标和第二目标之间的关联性及其关联度；
5)通过查询步骤4)登记的关联性及关联度，实现各种应用场景下的应用功能。
步骤4)中的距离-时间双重阈值的判定规则，基于第一目标和第二目标的目标位置，判断两个目标之间的距离是否小于关联距离阈值，并且判断两个目标之间距离保持小于关联距离阈值的时间长度是否大于关联时间阈值，如果以上两重判断均为是，则认为第一目标和第二目标具有关联性。
步骤4)中的衍生关系的判定规则，根据第一目标和第二目标的位置坐标，判断第一目标和第二目标之间是否具有位置重合，对存在位置重合的目标，将识别时间早的目标定义为原始目标，对识别时间晚的目标定义为衍生目标，定义原始目标和衍生目标之间具有关联性，且默认赋予原始目标和衍生目标之间一个高关联度值。
如图5所示，当目标数据库模块所登记的目标之间的关联性发生变化，主动发出关联性变更的提示报告，具体包括：
51)首先识别第一目标和第二目标；
52)判断第一目标和第二目标是否具有已经登记的关联性和关联度，如果存在已经登记的关联性和关联度，则进入下一步；
53)在第一目标和第二目标的信息具有已经登记的关联性和关联度的情况下，查询获得二者之间已经登记的关联性和关联度；
54)判定第一目标和第二目标当前具有的关联性和关联度；
55)将当前第一目标和第二目标的关联性和/或关联度与原有登记的关联性和关联度进行比对，如果关联性发生变化，或者关联度值的差别大于预定关联度阈值，则发出提示。
综上所述，该基于智能化物联网的目标关联感知系统，设置全方位的目标感知识别模块，全面感知物联网中的各个目标，并且准确实时提取目标的位置信息、特征向量及识别时间，为后续关联性的处理提供精准的数据；通过以距离-时间双重阈值的判定为核心的判定方法，结合对目标衍生关系的处理，找出各个目标之间的关联性，量化关联度；并基于关联性与关联度支持丰富的应用场景；本发明将传统的单一目标的识别、管理、登记方式以目标关联性为依据整合起来，方便利用目标之间的关联性做出决策。
本系统中涉及到的相关模块均为硬件系统模块或者为现有技术中计算机软件程序或协议与硬件相结合的功能模块，该功能模块所涉及到的计算机软件程序或协议的本身均为本领域技术人员公知的技术，其不是本系统的改进之处；本系统的改进为各模块之间的相互作用关系或连接关系，即为对系统的整体的构造进行改进，以解决本系统所要解决的相应技术问题。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种基于智能化物联网的目标关联感知系统，其特征在于，包括目标感知识别单元、关联发掘登记单元、关联应用单元以及关联性变更提示单元；
所述目标感知识别单元用于从智能化物联网所应用的场景当中感知出多个目标；针对所感知的每个目标，识别出每个目标的身份并确定对应的标识编号，并相应确定识别时间、位置坐标；将每个目标的标识编号、识别时间、位置坐标存储到目标数据库里面；
关联发掘登记单元，针对所识别的各个目标，采用距离-时间双重阈值或者衍生关系的判定规则，发掘目标之间的关联性，量化有关联的目标之间的关联度，登记目标之间的关联性及其关联度；
关联应用单元，根据关联发掘登记单元登记的目标之间的关联性和关联度，通过查询登记获得与特定目标具有关联性或者关联度大于一定阈值的其它目标，从而实现各种应用场景下的应用功能；
关联性变更提示单元，在所登记的目标之间的关联性发生变化，主动发出关联性变更的提示报告。
2.根据权利要求1所述的基于智能化物联网的目标关联感知系统，其特征在于，所述目标感知识别单元具体包括：视频监控系统、图像识别模块、RFID感知模块、ETC感知模块、定位模块、目标数据库模块、物联网通信模块；所述视频监控系统、图像识别模块、RFID感知模块、ETC感知模块、定位模块设置于本系统所应用场景的现场；所述物联网通信模块建立覆盖应用场景并且连通上述现场模块的无线数据通信网络；并且通过该无线数据通信网络连接上述现场的模块以及本发明的后端平台；所述目标数据库模块设置于所述后端平台；
所述图像识别模块从通过物联网连接的视频监控系统当中获得所拍摄的每一幅监控视频画面，运用人脸识别算法，从每一幅监控视频画面提取其中的每块人脸区域，并且识别出每块人脸区域的特征向量；把每一幅监控视频画面当中的每一个人脸作为一个目标，利用所提取的人脸区域的特征向量，查询是否与已经登记的人脸区域特征向量匹配，若匹配，则将该人脸区域识别为已登记的某个目标，确定该目标的识别时间、标识编号；相反，若与所有已登记的人脸区域特征向量均不匹配，则将该人脸区域识别为一个新的目标，为该目标赋予新的标识编号，并登记该目标的识别时间和特征向量；分析所识别的目标的位置，并且为每个目标登记与之相关的位置坐标；
RFID感知模块，用于感知在其有效信号范围内存在的RFID电子标签，读取标签中的标识编号，从而识别该RFID电子标签所附着的目标，登记该目标的识别时间和所述标识编号；
ETC感知模块感知在其有效信号范围内存在的车载芯片，读取车载芯片中记录的车牌号，以便识别车辆目标，登记该车牌号作为车辆目标的标识编号，并登记该车牌号的识别时间；
定位模块，用于定位由RFID感知模块或ETC感知模块识别的目标的位置，将位置坐标提供给RFID感知模块或ETC感知模块，由RFID感知模块或ETC感知模块将目标坐标与该目标的标识编号共同登记；
目标数据库模块，用于按时间线存储被识别出来的目标所登记的标识编号、目标位置坐标，每个目标每次被识别出来，都在该目标数据库中被登记为一个独立的记录项，记录项中记录下该目标的识别时间、标识编号、目标位置坐标；
物联网通信模块，支持ZigBee、NB-IOT、XMPP、COAP等的无线物联通信协议，建立连通本系统位于应用场景现场的各个模块的物联网络，所述视频监控系统通过该物联网络连接图像识别模块；定位模块通过该物联网络连接RFID感知模块、ETC感知模块，向上述模块提供其识别目标的定位；图像识别模块、RFID感知模块、ETC感知模块通过该物联网络连接本系统后台的目标数据库模块，向该目标数据库模块上传针对所识别的目标登记的标识编号、目标位置以及特征向量。
3.根据权利要求3所述的基于智能化物联网的目标关联感知系统，其特征在于，所述关联发掘登记单元所采用的距离-时间双重阈值的判定规则，基于第一目标和第二目标的目标位置，判断两个目标之间的距离是否小于关联距离阈值，并且判断两个目标之间距离保持小于关联距离阈值的时间长度是否大于关联时间阈值，如果以上两重判断均为是，则认为第一目标和第二目标具有关联性。
4.根据权利要求3所述的基于智能化物联网的目标关联感知系统，其特征在于，所述关联发掘登记单元所采用的衍生关系的判定规则，根据第一目标和第二目标的位置坐标，判断第一目标和第二目标之间是否具有位置重合，对存在位置重合的目标，将识别时间早的目标定义为原始目标，对识别时间晚的目标定义为衍生目标，定义原始目标和衍生目标之间具有关联性，且默认赋予原始目标和衍生目标之间一个高关联度值。
5.根据权利要求3或4所述的基于智能化物联网的目标关联感知系统，其特征在于，所述关联发掘登记单元包括：目标调取模块，其按时间线顺序依次调取在目标数据库模块中登记的预定时间范围中每个识别时间点分布的记录项，确定每个识别时间点上识别的所有目标；距离判定模块，用于针对每个识别时间点上识别的所有目标，根据所登记的目标位置的坐标，获取目标之间的距离小于关联距离阈值的目标对；时间长度判定模块，根据每个识别时间点上获取的所述目标对，判定目标对的持续时间长度是否大于关联时间阈值,若大于关联时间阈值，则判定该目标对的两个目标具备关联性；关联度计量模块，根据具有关联性的两个目标组成的目标对的持续时间长度值，计算该两个目标的关联度值；衍生关联定义模块，对于每个识别时间点上识别的所有目标，根据目标位置的坐标，判断目标之间是否具有位置重合，对存在位置重合的目标，将识别时间早的目标定义为原始目标，对识别时间晚的目标定义为衍生目标，为原始目标和衍生目标登记关联性，并且赋予预定的高关联度值；关联登记模块，用于登记所述关联性及其关联度值。
6.一种基于智能化物联网的目标关联感知方法，其特征在于，包括以下流程：
1)分别感知多个目标；
2)针对步骤1)感知的每个目标，识别出每个目标的身份并确定对应的标识编号，并相应确定识别时间、位置坐标；
3)将步骤2)中获得的每个目标的标识编号、识别时间、位置坐标存储到目标数据库里面；
4)根据每个目标登记的识别时间和位置坐标，采用距离-时间双重阈值或者衍生关系的判定规则，判断任意第一目标和第二目标是否具有关联性；在第一目标和第二目标具备关联性的情况下，量化第一目标和第二目标的关联度；在第一目标和第二目标具备关联性的情况下，在目标数据库里面登记第一目标和第二目标之间的关联性及其关联度；
5)通过查询步骤4)登记的关联性及关联度，实现各种应用场景下的应用功能；当目标数据库模块所登记的目标之间的关联性发生变化，主动发出关联性变更的提示报告。
7.根据权利要求6所述的智能化物联网的目标关联感知方法，其特征在于，步骤4)中的距离-时间双重阈值的判定规则，基于第一目标和第二目标的目标位置，判断两个目标之间的距离是否小于关联距离阈值，并且判断两个目标之间距离保持小于关联距离阈值的时间长度是否大于关联时间阈值，如果以上两重判断均为是，则认为第一目标和第二目标具有关联性。
8.根据权利要求6所述的智能化物联网的目标关联感知方法，其特征在于，步骤4)中的衍生关系的判定规则，根据第一目标和第二目标的位置坐标，判断第一目标和第二目标之间是否具有位置重合，对存在位置重合的目标，将识别时间早的目标定义为原始目标，对识别时间晚的目标定义为衍生目标，定义原始目标和衍生目标之间具有关联性，且默认赋予原始目标和衍生目标之间一个高关联度值。
9.根据权利要求6所述的智能化物联网的目标关联感知方法，其特征在于，步骤2中，针对获得所拍摄的每一幅监控视频画面，运用人脸识别算法，从每一幅监控视频画面提取其中的每块人脸区域，并且识别出每块人脸区域的特征向量；把每一幅监控视频画面当中的每一个人脸作为一个目标，利用所提取的人脸区域的特征向量，查询是否与已经登记的人脸区域特征向量匹配，若匹配，则将该人脸区域识别为已登记的某个目标，确定该目标的识别时间、标识编号；相反，若与所有已登记的人脸区域特征向量均不匹配，则将该人脸区域识别为一个新的目标，为该目标赋予新的标识编号，并登记该目标的识别时间和特征向量。
10.根据权利要求6所述的智能化物联网的目标关联感知方法，其特征在于，步骤2)中，通过RFID读取器或者ETC读取器感知在其有效信号范围内存在的RFID电子标签或车载芯片，读取其中的标识编号，从而识别该RFID电子标签或车载芯片所附着的目标，定位由RFID感知模块或ETC感知模块识别的目标的位置，登记该目标的识别时间、目标位置坐标以及所述标识编号。
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