CN108514742B - 基于位置识别的安全型旋转木马 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于位置识别的安全型旋转木马，包括：负荷测量设备，设置在旋转木马的座椅下，用于测量所述旋转木马的座椅所承载的负荷重量，以获得对应的实时负荷值，并输出所述实时负荷值；变化率分析设备，设置在旋转木马的座椅下，位于所述负荷测量设备的附近，与所述负荷测量设备连接，用于接收所述实时负荷值，并对所述实时负荷值在单位时间的变化率进行分析，当分析获取的变化率为负数且其绝对值超过限量时，发出跌落预警信号。通过本发明，能够确定座椅区域的形心以及人体区域的形心之间的差值，实现相应的跌落报警操作。

Description

基于位置识别的安全型旋转木马

技术领域

本发明涉及儿童玩具领域，尤其涉及一种基于位置识别的安全型旋转木马。

背景技术

旋转木马或回转木马是游乐场机动游戏的一种，即旋转大平台上有装饰成木马且上下移动的座位供游客乘坐。最早记录的旋转木马出现于拜占庭帝国时期。约1860年欧洲出现第一个以蒸汽推动的旋转木马。如今在各大小游戏场、商场等地方皆有各式旋转木马。

现有技术中，由于喜爱乘坐旋转木马的人群一般为幼儿或儿童，在旋转过程中，容易出现跌落事故发生，即使存在成人在一侧监护，也可能会出现各种意外。然而，现有技术中缺乏有效的跌落检测机制。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种基于位置识别的安全型旋转木马，在图像识别操作中，提升图像平滑操作的自适应能力和基于纹理特征的匹配能力，从而准确确定出识别到的座椅区域的形心以及人体区域的形心之间的差值，并在所述差值超过限值时，实现跌落报警操作。

根据本发明的一方面，提供了一种基于位置识别的安全型旋转木马，所述系统包括：

负荷测量设备，设置在旋转木马的座椅下，用于测量所述旋转木马的座椅所承载的负荷重量，以获得对应的实时负荷值，并输出所述实时负荷值；

变化率分析设备，设置在旋转木马的座椅下，位于所述负荷测量设备的附近，与所述负荷测量设备连接，用于接收所述实时负荷值，并对所述实时负荷值在单位时间的变化率进行分析，当分析获取的变化率为负数且其绝对值超过限量时，发出跌落预警信号；

CCD传感设备，设置在旋转木马的座椅的上方，用于对旋转木马的座椅进行实时传感成像，以获得对应的实时座椅图像，并输出所述实时座椅图像；

脉冲幅度分析设备，与所述CCD传感设备连接，用于接收所述实时座椅图像，对所述实时座椅图像中的噪声的脉冲幅度进行分析，以获得对应的脉冲幅值；

平滑选择设备，与所述脉冲幅度分析设备连接，用于接收所述实时座椅图像和所述脉冲幅值，并在所述脉冲幅值大于等于第一预设阈值时，采用中值模式对所述实时座椅图像进行平滑处理，以获得平滑处理图像，在所述脉冲幅值小于所述第一预设阈值且大于等于第二预设阈值时，采用均值模式对所述实时座椅图像进行平滑处理，以获得平滑处理图像，以及在所述脉冲幅值小于所述第二预设阈值时，采用最频值模式对所述实时座椅图像进行平滑处理，以获得平滑处理图像，其中，所述第一预设阈值大于所述第二预设阈值。

本发明至少具有以下三个重要发明点：

(1)在对旋转木椅拍摄的图像中，获取识别到的座椅区域的形心以及人体区域的形心之间的差值，并在所述差值超过限值时，实现跌落报警操作，提高了跌落检测实时性；

(2)基于图像中的噪声的脉冲幅度的大小，从最频值模式、均值模式以及中值模式中选择适宜的平滑处理模式对图像进行平滑处理，从而提高了图像平滑操作的自适应能力；

(3)对待识别图像和基准目标图像分别划分预设面积的对应区域以作为比较区域，对比较区域内的像素点进行像素值的有针对性的分析，以获得区域的纹理特征，并将待识别图像和基准目标图像的各自比较区域的纹理特征进行比较，以获取最为吻合的基准目标图像所对应的类型。

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位置识别的安全型旋转木马所位于的娱乐系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的基于位置识别的安全型旋转木马的实施方案进行详细说明。

在旋转木马场地中，由于乘客年龄较小，而旋转木马场地带有一定的旋转性，跌落事故层出不穷，为了克服上述不足，本发明搭建了一种基于位置识别的安全型旋转木马，提高了旋转木马场地的安全性。

图1为根据本发明实施方案示出的基于位置识别的安全型旋转木马所位于的娱乐系统的结构示意图。所述系统包括顶部篷体1、基座2、主轴3、旋转盘4、多个基于位置识别的安全型旋转木马6和多个木马固定杆5。

根据本发明实施方案示出的基于位置识别的安全型旋转木马包括：

负荷测量设备，设置在旋转木马的座椅下，用于测量所述旋转木马的座椅所承载的负荷重量，以获得对应的实时负荷值，并输出所述实时负荷值。

接着，继续对本发明的基于位置识别的安全型旋转木马的具体结构进行进一步的说明。

在所述基于位置识别的安全型旋转木马中，还包括：

变化率分析设备，设置在旋转木马的座椅下，位于所述负荷测量设备的附近，与所述负荷测量设备连接，用于接收所述实时负荷值，并对所述实时负荷值在单位时间的变化率进行分析，当分析获取的变化率为负数且其绝对值超过限量时，发出跌落预警信号。

在所述基于位置识别的安全型旋转木马中，还包括：

CCD传感设备，设置在旋转木马的座椅的上方，用于对旋转木马的座椅进行实时传感成像，以获得对应的实时座椅图像，并输出所述实时座椅图像。

在所述基于位置识别的安全型旋转木马中，还包括：

脉冲幅度分析设备，与所述CCD传感设备连接，用于接收所述实时座椅图像，对所述实时座椅图像中的噪声的脉冲幅度进行分析，以获得对应的脉冲幅值。

在所述基于位置识别的安全型旋转木马中，还包括：

平滑选择设备，与所述脉冲幅度分析设备连接，用于接收所述实时座椅图像和所述脉冲幅值，并在所述脉冲幅值大于等于第一预设阈值时，采用中值模式对所述实时座椅图像进行平滑处理，以获得平滑处理图像，在所述脉冲幅值小于所述第一预设阈值且大于等于第二预设阈值时，采用均值模式对所述实时座椅图像进行平滑处理，以获得平滑处理图像，以及在所述脉冲幅值小于所述第二预设阈值时，采用最频值模式对所述实时座椅图像进行平滑处理，以获得平滑处理图像，其中，所述第一预设阈值大于所述第二预设阈值；

特征处理设备，与所述平滑选择设备连接，用于从所述平滑处理图像中提取其中各个目标分别对应的各个目标子图像，对每一个目标子图像执行以下处理：将所述目标子图像分别基于各个基准目标图案的尺寸大小进行相应的尺寸变换处理，以获得各个尺寸变换子图像，每一个尺寸变换子图像与其对应的基准目标图案的尺寸相同，获取每一个基准目标图像的特征值以作为基准特征值，还用于获取与所述基准目标图像对应的尺寸变换子图像的特征值以作为变换特征值，计算上述二种特征值之差的绝对值以作为所述基准目标图像对应的绝对值，选择绝对值最小的基准目标图像对应的目标类型作为所述目标子图像对应的类型输出；

相对位置识别设备，分别与所述变化率分析设备和所述特征处理设备连接，用于在接收到所述跌落预警信号时，确定所述特征处理设备输出的类型为座椅的目标子图像的形心以及确定所述特征处理设备输出的类型为人体的目标子图像的形心，并在所述二个形心之间的差值超过限值时，发出跌落报警信号，否则，发出人体正常信号；

报警控制设备，设置在旋转木马的座椅下，与所述相对位置识别设备连接，用于在接收到所述跌落报警信号时，进行与所述跌落报警信号相应的报警操作；

其中，所述获取每一个基准目标图像的特征值以作为基准特征值包括：以所述基准目标图像的坐下角为坐标系的原点，获取所述基准目标图像内的待分析正方形，所述待分析正方形以所述基准目标图像的坐下角为坐下角，以预设长度阈值为边长且位于所述基准目标图像内的正方形，针对所述待分析正方形内的每一个像素点，获取其像素值的以10为底数的对数值，将其像素值与对数值相乘以获得所述像素点的分析值，将所述待分析正方形内的各个像素点的分析值相加以获得所述分析正方形的分析值并作为基准特征值；

其中，所述获取与所述基准目标图像对应的尺寸变换子图像的特征值以作为变换特征值包括：以所述尺寸变换子图像的坐下角为坐标系的原点，获取所述尺寸变换子图像内的待分析正方形，所述待分析正方形以所述尺寸变换子图像的坐下角为坐下角，以预设长度阈值为边长且位于所述尺寸变换子图像内的正方形，针对所述待分析正方形内的每一个像素点，获取其像素值的以10为底数的对数值，将其像素值与对数值相乘以获得所述像素点的分析值，将所述待分析正方形内的各个像素点的分析值相加以获得所述分析正方形的分析值并作为变换特征值。

在所述基于位置识别的安全型旋转木马中，还包括：

实时显示设备，与所述变化率分析设备连接，用于在接收到所述乘客乘坐信号时，将旋转木马的座椅的显示状态由空闲状态切换到占用状态。

在所述基于位置识别的安全型旋转木马中：

所述相对位置识别设备还用于在接收到所述无跌落信号时，中止对所述实时座椅图像的相对位置识别。

在所述基于位置识别的安全型旋转木马中：

所述变化率分析设备还用于当分析获取的变化率为非负数或其绝对值未超过限量时，发出无跌落信号。

以及在所述基于位置识别的安全型旋转木马中：

所述变化率分析设备还用于当分析获取的变化率为正数且其绝对值超过限量时，发出乘客乘坐信号。

另外，在所述基于位置识别的安全型旋转木马中，可以采用CMOS图像传感器来替换CCD传感设备。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。

采用本发明的基于位置识别的安全型旋转木马，针对现有技术中旋转木马场地监控不力的技术问题，通过在对旋转木椅拍摄的图像中，获取识别到的座椅区域的形心以及人体区域的形心之间的差值，并在所述差值超过限值时，实现跌落报警操作，提高了跌落检测实时性，其中，在图像识别的相关处理中，对待识别图像和基准目标图像分别划分预设面积的对应区域以作为比较区域，对比较区域内的像素点进行像素值的有针对性的分析，以获得区域的纹理特征，并将待识别图像和基准目标图像的各自比较区域的纹理特征进行比较，以获取最为吻合的基准目标图像所对应的类型，以及基于图像中的噪声的脉冲幅度的大小，从最频值模式、均值模式以及中值模式中选择适宜的平滑处理模式对图像进行平滑处理，从而提高了图像平滑操作的自适应能力。

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 (4)

1.一种基于位置识别的安全型旋转木马，其特征在于，包括：

负荷测量设备，设置在旋转木马的座椅下，用于测量所述旋转木马的座椅所承载的负荷重量，以获得对应的实时负荷值，并输出所述实时负荷值；

变化率分析设备，设置在旋转木马的座椅下，位于所述负荷测量设备的附近，与所述负荷测量设备连接，用于接收所述实时负荷值，并对所述实时负荷值在单位时间的变化率进行分析，当分析获取的变化率为负数且其绝对值超过限量时，发出跌落预警信号；

CCD传感设备，设置在旋转木马的座椅的上方，用于对旋转木马的座椅进行实时传感成像，以获得对应的实时座椅图像，并输出所述实时座椅图像；

脉冲幅度分析设备，与所述CCD传感设备连接，用于接收所述实时座椅图像，对所述实时座椅图像中的噪声的脉冲幅度进行分析，以获得对应的脉冲幅值；

平滑选择设备，与所述脉冲幅度分析设备连接，用于接收所述实时座椅图像和所述脉冲幅值，并在所述脉冲幅值大于等于第一预设阈值时，采用中值模式对所述实时座椅图像进行平滑处理，以获得平滑处理图像，在所述脉冲幅值小于所述第一预设阈值且大于等于第二预设阈值时，采用均值模式对所述实时座椅图像进行平滑处理，以获得平滑处理图像，以及在所述脉冲幅值小于所述第二预设阈值时，采用最频值模式对所述实时座椅图像进行平滑处理，以获得平滑处理图像，其中，所述第一预设阈值大于所述第二预设阈值；

特征处理设备，与所述平滑选择设备连接，用于从所述平滑处理图像中提取其中各个目标分别对应的各个目标子图像，对每一个目标子图像执行以下处理：将所述目标子图像分别基于各个基准目标图案的尺寸大小进行相应的尺寸变换处理，以获得各个尺寸变换子图像，每一个尺寸变换子图像与其对应的基准目标图案的尺寸相同，获取每一个基准目标图像的特征值以作为基准特征值，还用于获取与所述基准目标图像对应的尺寸变换子图像的特征值以作为变换特征值，计算二种特征值之差的绝对值以作为所述基准目标图像对应的绝对值，选择绝对值最小的基准目标图像对应的目标类型作为所述目标子图像对应的类型输出；

相对位置识别设备，分别与所述变化率分析设备和所述特征处理设备连接，用于在接收到所述跌落预警信号时，确定所述特征处理设备输出的类型为座椅的目标子图像的形心以及确定所述特征处理设备输出的类型为人体的目标子图像的形心，并在二个形心之间的差值超过限值时，发出跌落报警信号，否则，发出人体正常信号；

报警控制设备，设置在旋转木马的座椅下，与所述相对位置识别设备连接，用于在接收到所述跌落报警信号时，进行与所述跌落报警信号相应的报警操作；

其中，所述获取每一个基准目标图像的特征值以作为基准特征值包括：以所述基准目标图像的坐下角为坐标系的原点，获取所述基准目标图像内的待分析正方形，所述待分析正方形以所述基准目标图像的坐下角为坐下角，以预设长度阈值为边长且位于所述基准目标图像内的正方形，针对所述待分析正方形内的每一个像素点，获取其像素值的以10为底数的对数值，将其像素值与对数值相乘以获得所述像素点的分析值，将所述待分析正方形内的各个像素点的分析值相加以获得所述分析正方形的分析值并作为基准特征值；

其中，所述获取与所述基准目标图像对应的尺寸变换子图像的特征值以作为变换特征值包括：以所述尺寸变换子图像的坐下角为坐标系的原点，获取所述尺寸变换子图像内的待分析正方形，所述待分析正方形以所述尺寸变换子图像的坐下角为坐下角，以预设长度阈值为边长且位于所述尺寸变换子图像内的正方形，针对所述待分析正方形内的每一个像素点，获取其像素值的以10为底数的对数值，将其像素值与对数值相乘以获得所述像素点的分析值，将所述待分析正方形内的各个像素点的分析值相加以获得所述分析正方形的分析值并作为变换特征值；

实时显示设备，与所述变化率分析设备连接，用于在接收到乘客乘坐信号时，将旋转木马的座椅的显示状态由空闲状态切换到占用状态。

2.如权利要求1所述的基于位置识别的安全型旋转木马，其特征在于：

所述相对位置识别设备还用于在接收到无跌落信号时，中止对所述实时座椅图像的相对位置识别。

3.如权利要求2所述的基于位置识别的安全型旋转木马，其特征在于：

所述变化率分析设备还用于当分析获取的变化率为非负数或其绝对值未超过限量时，发出无跌落信号。

4.如权利要求3所述的基于位置识别的安全型旋转木马，其特征在于：

所述变化率分析设备还用于当分析获取的变化率为正数且其绝对值超过限量时，发出乘客乘坐信号。