CN108270963A - 智能控制移动摄像监控系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种智能控制移动摄像监控系统及其控制方法，所述智能控制移动摄像监控系统包括智能控制终端和能移动的智能小车，所述智能小车上还设置有控制器模块，其特征在于所述控制器模块包括树莓派主控板和Arduino板主控板，所述树莓派主控板上分别连接有用于拍摄图像的摄像头模块和用于提供电源的第一电源模块，并通过WIFI模块以TCP协议方式与智能控制终端信号连接；所述Arduino板主控板上分别连接有第二电源模块、电机驱动模块、传感器模块和串口模块；所述智能控制终端安装有控制模块、视频显示模块和壁障处理模块。本发明的提供的智能控制移动摄像监控系统，通过智能控制终端远程控制智能小车移动并视频传输，实现对未知空间区域的有效监控。

Description

智能控制移动摄像监控系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及安防视频监控技术领域，尤其是通过移动终端远距离控制摄像装置进行视频监控的系统，具体为一种智能控制移动摄像监控系统及其控制方法。

背景技术

在安防监控领域目前已经通过使用手机与视频摄像头联网来监控特定环境区域的安全，这样便于用户在外地就可以监控到家中室内的各种突发意外情况，进而采取相应的应对处理措施，以减少意外情况带来的危害，然而目前的监控点基本都是固定在特点位置，为了实现更宽领域的监控，就布置多个监控点，因此实现多路传输，这导致运算处理程序复杂而庞大；另外如果对一些未知区域或未设置固定监控点的区域就无法实现有效监控，如果未知区域因为烟雾或其他不安全因素导致人进入该空间区域存在困难，而无法及时的了解该区域空间的情况。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，而提供一种智能控制移动摄像系统及其控制方法，能够通过智能控制终端远程控制摄像设备移动并视频传输，实现对未知空间区域的有效监控。

为达到上述目的，通过以下技术方案实现，智能控制移动摄像系统包括智能控制终端和通过电机驱动行走结构实现行走移动的智能小车，所述智能小车上还设置有控制器模块，所述控制器模块包括树莓派主控板和Arduino板主控板，所述树莓派主控板上分别连接有用于拍摄图像的摄像头模块和用于提供电源的第一电源模块，并通过WIFI模块以TCP协议方式与智能控制终端信号连接；所述Arduino板主控板上分别连接有第二电源模块、电机驱动模块、传感器模块和串口模块，所述第二电源模块向所述Arduino板主控板提供电源，所述电机驱动模块驱动所述电机控制行走机构实现行走移动，所述传感器模块用于探测障碍物距离，所述串口模块用于接收所述树莓派主控板发送的指令并传送给所述Arduino板主控板，并通过串口数据将所述电机驱动模块驱动的电机转速和所述传感器模块的传感数据反馈到所述树莓派主控板；所述智能控制终端安装有控制模块、视频显示模块和壁障处理模块，所述控制模块以TCP协议获取Socket提供的输出流向所述智能小车发送动作指令，所述壁障处理模块根据所述传感器模块探测到的数据进行处理后向所述电机驱动模块发送指令以驱动相应电机工作，所述视频显示模块用于所述显示摄像头模块拍摄的图像。

使用时，传感器模块探测周围障碍物距离，摄像头模块拍摄周围环境图片，传感器数据通过串口模块反馈至树莓派主控板，树莓派主控板再将图片信息数据和传感数据通过WIFI模块以TCP协议传输至智能控制终端，图片信息数据经过视频显示模块处理后被播放显示出来，避障模块对获得的传感数据进行运算处理后形成避障控制策略，控制器模块采用树莓派主控板和Arduino板主控板相结合的控制器方案，处理数据速度快且功能强大，方便更多功能的扩展；用户通过视频显示模块观看智能小车周围空间图像，从而实现对小车周围空间环境进行实时监测，通过控制模块控制电机驱动模块驱动相应电机工作，实现智能小车的移动控制，进而达到对未知区域空间的视频监测，智能小车在移动过程中，传感器模块检测到的距离数据经过避障处理模块处理后形成控制策略控制电机驱动模块驱动相应电机工作以规避障碍，实现智能小车的智能移动。

根据本发明上述实施例提供的智能控制移动摄像系统还具有以下附加技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述传感器模块至少包括布置在智能小车上用于分别探测前方、左方和右方的三个方位的三个超声波传感器。如此，可以发现前方、左方和右方的障碍物情况，从而为规避障碍而改变行进方向提供决策依据。

根据本发明的一个实施例，所述摄像头模块至少包括布置在智能小车前方左右两侧的两个摄像头。实现至少观察到智能小车前方空间区域，两个摄像头达到双目视觉定位效果，便于外界人员通过智能控制终端实时了解智能小车所处的未知空间区域的环境安全情况。

根据本发明的一个实施例，所述智能控制终端为PC机或智能手机或手提电脑中的一种。这些智能控制终端本身就搭载有强大的CPU模块，可以快速运行控制程序，并可以实现联网远程控制，方便更多的人员远距离了解现场信息。

根据本发明的一个实施例，所述电机驱动模块包括与所述Arduino板主控板连接的双H桥电机驱动芯片。通过采用双H桥电机驱动芯片对智能小车的左右电机的转速及转向进行控制，实现转弯、前行或后退。

根据本发明的一个实施例，所述第一电源模块为至少能提供1800mA电流可充电电池，所述第二电源模块为至少能提供9V电压的3.7V 锂电池串联而成。可充电电池可以重复充电使用，能持续向树莓派主控板提供超过1800mA的电流，而至少9V 锂电池能保障所述Arduino板主控板的稳定电压需求，并且避免两个主控板采用一个电源模式下的降压分流方案所需复杂电路造成的能源浪费。

所述智能控制移动摄像系统的控制方法是，在所述控制模块无外界人为输入控制指令时，所述电机驱动模块接受所述避障模块形成避障控制策略的控制，在所述控制模块有外界人为输入控制指令时，所述电机驱动模块不接受所述避障模块形成的避障控制策略的控制。通过这样的控制方法可以人为控制和自动控制的有效区隔，避免干扰，而且能发挥各自控制方式下的环境适应性特点。

进一步的，所述智能控制终端配置有Android系统，所述避障模块基于Android系统形成所述避障控制策略，所述避障控制策略具体为：若智能小车前方无障碍物则继续前进，若有障碍物，则判断第一侧面是否有障碍物；若第一侧面侧无障碍物则向第一侧面转并前进，若第一侧面有障碍物再判断小车第二侧面是否有障碍物；若判断小车第二侧无障碍物则向第二侧面转并前进，若判断小车第二侧面有障碍物有则后退。通过这样的控制策略在烟雾环境中或其他可见度低的环境中时，人们难以通过视频看清楚智能小车所处环境而通过控制模块控制的情况下 避免智能小车被卡死而无法动弹的情况，提高环境适应性。

进一步的，所述智能小车在后退的过程中，持续判断判断第一侧面是否有障碍物，若第一侧面侧无障碍物则向第一侧面转并前进，若第一侧面有障碍物再判断智能小车第二侧面是否有障碍物；若判断智能小车第二侧无障碍物则向第二侧面转并前进，若判断智能小车第二侧面有障碍物有则后退。如此可以避免智能小车持续后退，可以寻找到前进方向其他的线路。

进一步的，所述外界人为输入口令是基于所述视频显示模块所显示的智能小车周围的环境图像视频进行，所述的图像视频由摄像头模块采集并经所述树莓派主控板处理成一帧帧的JPEG格式图片并进行压缩，再以流的形式传输到所述智能控制终端，在所述视频显示模块获取图片流后，再用SurfaceView绘图机制和多线程实现视频的显示。通过如此方式处理的图像视频充分利用了已有智能控制终端的强大数据处理能力，减少在智能小车上的控制器模块的运算处理，可以降低控制器模块的性能要求，进而在保证整个系统数据处理能力的情况下降低系统成本。

因此，本发明所提供的智能控制移动摄像监控系统及其控制方法，人们可以通过视频显示模块观看到智能小车所处空间的周围环境情况，以实现对该空间区域的有效监控，并通过控制模块控制智能小车实现向特定空间区域移动，达到对未知空间区域的移动监控，且在不能清晰拍摄视频的情况下，智能小车也能实现自动智能移动，环境适应性强。

附图说明

图1为本发明的智能控制移动摄像系统的构成示意图；

图2为本发明的智能控制移动摄像系统的模块连接关系示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明内容作进一步的阐述，但不是对本发明的限定。

实施例：

如图1所示，智能控制移动摄像系统包括智能控制终端1和通过电机驱动行走结构实现行走移动的智能小车2，所述智能小车搭载有Android系统，智能控制终端1与智能小车2通过WIFI通信连接。

如图2所示，所述智能小车上还设置有控制器模块20，所述控制器模块20包括树莓派主控板21和Arduino板主控板22，其中树莓派主控板21的型号是Raspberry Pi 2 ModelB，即树莓派2代B型，采用四核 Cortex-A7 处理器，具有1G内存，Arduino板主控板22的型号是Arduino Nano，处理器为 ATmega168；所述树莓派主控板21上分别连接有用于拍摄图像的摄像头模块27和用于提供电源的第一电源模块28，树莓派主控板21通过WIFI模块29以TCP协议方式与智能控制终端1信号连接，WIFI模块29采用型号为EDUP 802.11N的无线网卡；所述Arduino板主控板22上分别连接有第二电源模块26、电机驱动模块24、传感器模块25和串口模块23，所述第二电源模块26向所述Arduino板主控板22提供电源，所述电机驱动模块24驱动所述电机控制行走机构实现行走移动，所述传感器模块25用于探测障碍物距离，所述串口模块23用于接收所述树莓派主控板21发送的指令并传送给所述Arduino板主控板22，并通过串口数据将所述电机驱动模块24驱动的电机转速和所述传感器模块25的传感数据反馈到所述树莓派主控板21；所述智能控制终端1是以Android手机11作为智能移动终端，其内嵌入式安装有控制模块12、视频显示模块14和壁障处理模块13，所述控制模块12以TCP协议获取Socket提供的输出流向所述智能小车2发送动作指令，所述壁障处理模块14根据所述传感器模块25探测到的数据进行处理后向所述电机驱动模块24发送指令以驱动相应电机工作，所述视频显示模块13用于所述显示摄像头模块27拍摄的图像。

由于所述的控制模块13是在Android系统平台上实现的，首先登陆智能小车指定端口36888，再通过指定与智能小车2的控制指令格式，以基于TCP协议获取Socket提供的输出流向作为服务端的小车发送指令，使得智能小车2做出相应的动作；所述的视频显示模块12是在Android系统平台上实现的，首先与小车的视频端口36889进行连接，再获取智能小车发送的图片流，用SurfaceView绘图机制和多线程实现视频的显示，平均帧率为25fps，最高帧率可达到30fps,效果清晰流畅。使用过程中，由于所述的摄像头模块27连接在树莓派主控板21上，树莓派主控板21从摄像头采集图像，得到JPEG格式的图片并进行压缩以便快速传输；传感器模块25探测周围障碍物距离，Arduino板主控板22获取传感器数据，再通过串口模块23反馈至树莓派主控板21，树莓派主控板21再将图片信息数据和传感数据通过WIFI模块29以TCP协议传输至Android手机11 ，图像信息数据经过视频显示模块13处理后被播放显示出来，避障模块14对获得的传感数据进行运算处理后形成避障控制策略，控制器模块20采用树莓派主控板21和Arduino板主控板22相结合的控制器方案，处理数据速度快且功能强大，方便更多功能的扩展；用户通过视频显示模块13观看智能小车周围空间图像，从而实现对智能小车2周围空间环境进行实时监测，通过控制模块12控制电机驱动模块24驱动相应电机工作，实现智能小车2的移动控制，进而达到对未知区域空间的视频监测，智能小车2在移动过程中，传感器模块25检测到的距离数据经过避障处理模块14处理后形成避障控制策略控制电机驱动模块24驱动相应电机工作以规避障碍，实现智能小车的智能移动。

根据本发明上述实施例提供的智能控制移动摄像系统还具有以下附加技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述传感器模块至少包括布置在智能小车上用于分别探测前方、左方和右方的三个方位的三个型号为HC-SR04的超声波传感器和一个型号为A3144的霍尔传感器，三个HC-SR04超声波传感器均与A3144的霍尔传感器连接，A3144的霍尔传感器与Arduino板主控板22连接。HC-SR04的超声波传感器的有效探测感应距离在2cm--450cm，这样，当智能小车2前方出现有障碍物时，布置在前端的超声波传感器会探测到；当左方有障碍物时，布置在左侧的超声波传感器会探测到；当右方有障碍物时，布置在右侧的超声波传感器会探测到；当然为提升探测感应障碍物的精度，可以在每个面上布置更多的超声波传感器，也可以在智能小车2的其他方向布置超声波传感器，当然也可以是安装其他距离感知的探测器件。

根据本发明的一个实施例，所述摄像头模块27至少包括布置在智能小车2前方左侧和右侧的两个型号为Smart的摄像头。这样就可通过Smart的摄像头拍摄到智能小车前方的空间区域图像，两个摄像头达到双目视觉定位效果，外界人员可以在视频显示模块至少观察到智能小车2前方空间环境情况，便于通过智能控制终端实时了解智能小车所处的未知空间区域的环境安全情况；当然为了更全方位的了解智能小车2所处空间区域的环境情况，可以在智能小车2的左方、右方、顶部和后方也安装设置Smart摄像头。

根据本发明的一个实施例，可以用PC机或手提电脑替代Android手机11，同样实现远程的监控和处理。无论是，Android手机、还是PC机或手提电脑，只要装上相应的控制程序，就可直接对智能小车进行控制，无需额外再购买其他控制端，这样可节约成本。

根据本发明的一个实施例，所述电机驱动模块24包括与所述Arduino板主控板22连接的双H桥电机驱动芯片，具体型号为L298N的双H桥电机驱动芯片，通过采用双H桥电机驱动芯片对智能小车2的左右电机的转速和转向进行控制，实现转弯、前行或后退，实现对小车的智能控制，灵活移动。

根据本发明的一个实施例，所述第一电源模块28为可充电电池，具体型号为小米10000mAh移动电源，所述第二电源模块为3个3.7V 锂电池串联而成。小米10000mAh移动电源可以重复多次充电，往复使用，能持续向树莓派主控板提供超过1800mA的电流，而3个3.7V 锂电池串联后能保障所述Arduino板主控板的9V稳定电压需求，并且避免Arduino板主控板和树莓派主控板共同采用一个电源模式下的降压分流方案所需复杂电路造成的能源浪费。

上述智能控制移动摄像系统的控制方法是，在所述控制模块12无外界人为输入控制指令时，所述电机驱动模块24接受所述避障模块14形成避障控制策略的控制，在所述控制模块12有外界人为输入控制指令时，所述电机驱动模块24不接受所述避障模块14形成控制策略的控制。通过这样的控制方法可以人为控制和自动控制的有效区隔，既在控制模块12无人为输入控制指令时，电机驱动模块24受避障模块14的避障策略控制，若在控制模块12人为的输入控制指令进行干预智能小车的移动，则电机驱动模块24受控制模块13的指令控制而不受避障模块14的避障策略控制，避免控制指令间出现干扰，而且能发挥各自控制方式下的环境适应性特点，既智能小车2空间环境可视性好的情况下人为指令控制效果更理想，在可视性差，能见度低的情况下由障模块14自行控制避障后移动。

具体的实施例，所述避障模块形成控制策略具体为：若智能小车2前方无障碍物则继续前进，若有障碍物，则判断第一侧面是否有障碍物；若第一侧面侧无障碍物则向第一侧面转并前进，若第一侧面有障碍物再判断智能小车2第二侧面是否有障碍物；若判断智能小车2第二侧无障碍物则向第二侧面转并前进，若判断智能小车2第二侧面有障碍物有则后退。通过这样的控制策略在烟雾环境中或其他可见度低的环境中时，人们难以通过视频看清楚智能小车所处环境而通过控制模块控制的情况下 避免智能小车被卡死而无法动弹的情况，提高环境适应性。

进一步的，所述智能小车2在后退的过程中，持续判断判断第一侧面是否有障碍物，若第一侧面侧无障碍物则向第一侧面转并前进，若第一侧面有障碍物再判断智能小车2第二侧面是否有障碍物；若判断智能小车2第二侧无障碍物则向第二侧面转并前进，若判断智能小车2第二侧面有障碍物有则后退。如此可以避免智能小车2持续后退，进而可以寻找到前进方向其他的线路，实现更高效的寻路前进。所述的第一侧面若为智能小车的左侧时，那么第二侧面则是智能小车的右侧，反之亦然。

具体的实施例中，所述外界人为输入口令是基于所述视频显示模块12所显示的智能小车2周围的环境图像视频进行，所述的图像视频由摄像头模块27采集并经所述树莓派主控板21处理成一帧帧的JPEG格式图片并进行压缩，再以流的形式传输到所述智能控制终端，在所述视频显示模块获取图片流后，再用SurfaceView绘图机制和多线程实现视频的显示。通过如此方式处理的图像视频充分利用了已有智能控制终端的强大数据处理能力，减少在智能小车上的控制器模块的运算处理，可以降低控制器模块的性能要求，进而在保证整个系统数据处理能力的情况下降低系统成本。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种智能控制移动摄像系统，包括智能控制终端和通过电机驱动行走结构实现行走移动的智能小车，所述智能小车上还设置有控制器模块，其特征在于所述控制器模块包括树莓派主控板和Arduino板主控板，所述树莓派主控板上分别连接有用于拍摄图像的摄像头模块和用于提供电源的第一电源模块，并通过WIFI模块以TCP协议方式与智能控制终端信号连接；所述Arduino板主控板上分别连接有第二电源模块、电机驱动模块、传感器模块和串口模块，所述第二电源模块向所述Arduino板主控板提供电源，所述电机驱动模块驱动所述行走机构实现行走移动，所述传感器模块用于探测障碍物距离，所述串口模块用于接收所述树莓派主控板发送的指令并传送给所述Arduino板主控板，并通过串口数据将所述电机驱动模块驱动的电机转速和所述传感器模块的传感数据反馈到所述树莓派主控板；所述智能控制终端安装有控制模块、视频显示模块和壁障处理模块，所述控制模块以TCP协议获取Socket提供的输出流向所述智能小车发送动作指令，所述壁障处理模块根据所述传感器模块探测到的数据进行处理后向所述电机驱动模块发送指令以驱动相应电机工作，所述视频显示模块用于所述显示摄像头模块拍摄的图像。

2.根据权利要求1所述的智能控制移动摄像系统，其特征在于，所述传感器模块至少包括布置在智能小车上用于分别探测前方、左方和右方的三个方位的三个超声波传感器。

3.根据权利要求1所述的智能控制移动摄像系统，其特征在于，所述摄像头模块至少包括布置在智能小车前方左右两侧的两个摄像头。

4.根据权利要求1所述的智能控制移动摄像系统，其特征在于，所述智能控制终端为PC机或智能手机或手提电脑中的一种。

5.根据权利要求1所述的智能控制移动摄像系统，其特征在于，所述电机驱动模块包括与所述Arduino板主控板连接的双H桥电机驱动芯片。

6.根据权利要求1所述的智能控制移动摄像系统，其特征在于，所述第一电源模块为至少能提供1800mA电流可充电电池，所述第二电源模块为至少能提供9V电压的锂电池。

7.一种权利要求1至6任一所述的智能控制移动摄像系统的控制方法，其特征在于，在所述控制模块无外界人为输入控制指令时，所述电机驱动模块接受所述避障模块形成的避障控制策略的控制，在所述控制模块有外界人为输入控制指令时，所述电机驱动模块不接受所述避障模块形成的避障控制策略的控制。

8.根据权利要求7所述的智能控制移动摄像系统的控制方法，其特征在于，所述智能控制终端配置有Android系统，所述避障模块基于Android系统形成所述避障控制策略，所述控制策略具体为：若智能小车前方无障碍物则继续前进，若有障碍物，则判断第一侧面是否有障碍物；若第一侧面侧无障碍物则向第一侧面转并前进，若第一侧面有障碍物再判断智能小车第二侧面是否有障碍物；若判断智能小车第二侧无障碍物则向第二侧面转并前进，若判断智能小车第二侧面有障碍物有则后退。

9.根据权利要求8所述的智能控制移动摄像系统的控制方法，其特征在于，所述智能小车在后退的过程中，持续判断判断第一侧面是否有障碍物，若第一侧面侧无障碍物则向第一侧面转并前进，若第一侧面有障碍物再判断智能小车第二侧面是否有障碍物；若判断智能小车第二侧无障碍物则向第二侧面转并前进，若判断智能小车第二侧面有障碍物有则后退。

10.根据权利要求7所述的智能控制移动摄像系统的控制方法，其特征在于，所述外界人为输入口令是基于所述视频显示模块所显示的智能小车周围的环境图像视频进行，所述的图像视频由摄像头模块采集并经所述树莓派主控板处理成一帧帧的JPEG格式图片并进行压缩，再以流的形式传输到所述智能控制终端，在所述视频显示模块获取图片流后，再用SurfaceView绘图机制和多线程实现视频的显示。