CN109961599A - 一种基于机器视觉的道路施工安全报警系统 - Google Patents

Abstract

本发明专利公开一种道路施工安全报警系统，主要包括图像发送端、图像识别系统、位置校准系统、信号发送系统、显示及控制面板、报警系统组成。所述图像发送端为一种特殊的图形，可以被图像识别系统所特定识别，可以放置在道路施工的边界形成一条无形的警戒线，当图像识别系统识别到这样的图形后，发送端与识别端即建立了连接，当有车辆穿过这条边界时会短暂的遮蔽发送端，图像识别系统程序无法识别到标识，则立即通过信号发送系统发出报警信息给报警系统，报警系统随即提醒施工人员有车辆闯入，以及时做出应对措施，减少施工人员受伤的情况，提高施工作业的安全性，减少交通事故发生的可能性。

Description

一种基于机器视觉的道路施工安全报警系统

技术领域

本发明涉及报警系统，尤其涉及一种基于机器视觉的道路施工安全报警系统。

背景技术

高速公路以其快速、安全、舒适、经济等特性而受到世界各国的重视，在道路交通运输领域发挥着越来越重要的作用。为了保持高速公路完好的运营状态，在运营过程中要不断地进行养护和维修，保障行车安全、舒适、畅通；要及时治理公路存在的病害和隐患，提高高速公路的抗灾能力；在运营一定年限后，路面要进行大规模的大修维护，提高高速公路的使用质量和服务水平。因此，越来越多的维修施工路段在高速公路上出现。近年来，发生在高速公路上的施工事故频频增加，其中一个引起因素就是高速行驶的车辆误入施工区域，而施工人员无法第一时间察觉车辆闯入，使得没有足够的时间躲避车辆而导致事故发生。

目前我国在施工区利用物理性的阻碍装置形成施工区域保护，但这些装置只能给驾乘人员提供警示信息，如果驾乘人员因操作不当或者车辆失控高速侵入施工区，施工人员因发现不及时来不及避让，从而极易造成重特大的交通事故。另外也有在施工区域摆放安装有测速仪的LED显示板，用以监测施工道路周围的安全情况，并发生报警，这种方式在对于速度较快的车辆往往也能发出警报，但是车速虽快却并没有真正侵入施工区域，容易对正在施工的人员进行不及时、不可靠的误导报警，同时利用LED警示牌放于施工道路处，而实际施工中，施工道路距离一般都在几百米以上，虽然此方法属于必不可少的简单预警，但仍未能对施工人员提供一个安全保障。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种预警装置用以提醒施工人员有未知车辆侵入施工区域，从而有足够的时间应对事故发生。并且本发明即使在恶劣的天气环境下亦可以正常工作，也可应用于其他类似的防侵入场合。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种基于机器视觉的道路施工安全报警系统，其特征在于：包括图像发送端、图像识别系统、位置校准系统、信号发送系统、显示及控制面板、报警系统。

所述基于机器视觉的道路施工安全报警系统主要有三个独立的部分组成，图像发送端为第一个部分，图像识别系统、位置校准系统、显示及控制面板为第二个部分、报警系统为第三个部分。所述第一部分与第二部分之间直接通过视觉，包括光信号，图像信号连接，所述第二部分与第三部分通过无线信号建立连接。

所述图像发送端，其特征在于：外形为竖直的长方形外壳，具有一个多波段光源，两幅特定的图形标识（或者标志），两面反光镜，外壳正面有上下两个插槽用于安装图形标志板，前外壳的背面有伸出的支撑架，用于安装多波段光源（位于上下两个图形标志板中间），同时在后外壳的内部有滑槽，用于安装可以调节角度且表面贴有反光镜的塑料板。

所述图像识别系统，也可称为接收机盒，其特征在于：外形为竖直长方形且具有一个可换滤镜的转盘、长焦镜头、摄像头、stm32单片机，以及供电模块；所述转盘，中心有一直径约6mm的小孔，通过销连接在外盒上方的孔内，销与转盘是固定的，销插在外壳的孔中；所述长焦镜头，摄像头及stm32单片机，长焦镜头以螺纹方式连接且安装在一个圆柱外壳内，所述圆柱外壳底部嵌有舵机，输出轴与下方托盘通过键固连；所述供电模块安装在接收机盒的最底端，与底盘上的安装支架通过螺纹连接。

所述位置校准系统，其特征在于：具有图像识别系统的硬件，托盘，一个高精度舵机，一个减震弹簧层，所述圆柱外壳，安装在具有键槽的支撑盘一上；所述支撑盘一的下方连接减震弹簧和支撑盘二；所述支撑盘二中心具有螺纹孔，用于连接下方的步进电机和丝杠部分，所述步进电机通过螺钉固定在接受机盒的中间机架上。所述多波段光源，安装在图像发送端图形标志的后方，为图形标志板提供光亮，所述图形标志板，其特征在于：一块方形塑料板，有标志图形的区域为镂空，没有标志的区域用黑色吸光条粘贴在塑料板板前面上，铁板后面使用与塑料板相同大小的毛玻璃粘贴，三层组成所述图形标志，可以安插在图像发送端机盒的凹槽中。

所述的报警系统，其特征在于：具有一种无线信号发射端，无线信号接收端，微型振动电机以及声光报警器，其中无线信号发射端安装在图像识别系统的单片机上，无线信号接收器、微型振动电机内嵌于护腕中，声光报警器安装在护腕的表面。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明基于视觉信号的处理形成一条视觉通道摒弃了传统的物理性障碍防护，在施工区域所形成的的视觉通道类似于一条看不见的安全警戒线，当有车辆侵入施工区域时，视觉通道被打断，此时立即发出报警信息，报警器接受信息立即提醒穿戴者；由图像发送，图像接受，报警端，三部分基于使其视觉和无线传输相互配合，在使用时无需过多的安装操作，在所需要放置的地点直接将发送端和接收端摆成一条直线，通过单片机内的自动捕捉标识模块，即可快速的形成视觉通道，通过报警手环可以为施工人员提供第一时间的预警信息，可以大大减小发生事故的概率。此外，由于采用视觉方案，通过不同波段的光源，可以在一些恶劣的天气环境下仍正常工作，在隧道内或夜晚暗光条件下依然可以正常工作，可靠度高，且具有可移植性，在其他的施工环境和安全报警等场合都可以应用。

附图说明

图1为本发明图像接收端内部结构示意图。

图2为本发明图像发送端内部结构示意图。

图3为本发明图像发送端外壳正面示意图。

图4为本发明在道路上的安装摆放位置图。

图5为本发明在道路上发现车辆侵入的具体工作流程。

附图标记说明：

1－滤光片转换盘；2－长焦摄像头；3－舵机；4－支撑盘一；5-减震弹簧；6－支撑盘二；

7－丝杠；8－步进电机；9－图像接收端外壳；10－电源及控制模块；11－底盘；12－插槽；

13－滑块；14－反光镜；15－支撑架；16－图像发送端外壳；17－标识安装处；

18－图像接收端；19－视觉通道；20－图像发送端。

具体实施方式

为便于理解本发明，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。所述实施方式的示例在附图中示出，通过附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件或它们的组。应该理解，这里使用的“连接”或“铰接”可以包括无线连接或铰接，使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

为便于理解本发明，下面结合附图以具体实施例对本发明作进一步解释说明，且具体实施例并不构成对本发明实施例的限定。

实施例

如图1、图2和图3所示，本发明提供一种基于机器视觉的道路施工安全报警系统，主要包括图像发送端20、图像识别系统、位置校准系统、信号发送系统、显示及控制面板、报警系统组成。所述基于机器视觉的道路施工安全报警系统主要有三个独立的部分组成，图像发送端20为第一个部分，图像识别系统、位置校准系统、显示及控制面板为第二个部分、报警系统为第三个部分。

所述第一部分与第二部分之间直接通过视觉，包括光信号或图像信号连接，所述第二部分与第三部分通过无线信号建立连接。所述第一部分图像发送端20主要有发送机盒、标志板、标志板插槽12、多波段光源、反光镜14、滑槽、滑块13、安装支架等，其中标志板由三层材料组成，分别是吸光布条，毛玻璃和镂空标志板，三层通过胶水或其他方式粘黏组合安装在机盒的插槽12上；所述多波段光源将光通过反光镜14反射在标志板上，使得标志板产生足够的光亮；所述反光镜14其四角安装有铰接的滑块13，安装在所述支撑架15上的滑槽上，便可以调节反光的角度，从而控制标志板上光照的强弱。

所述第二部分主要包括图像识别系统、位置校准系统、显示及控制面板。所述图像识别系统主要包括单片机、长焦摄像头2、滤光片转换盘1和电源，所述单片机和长焦镜头集成安装在舵机3上的安装盒内，所述滤光片通过销安装在接受机盒的上的孔内，并且空间位置在摄像头前方，起到过滤其他无用干扰光的作用；所述位置校准系统主要包括舵机3、支撑盘一4、减震弹簧5、支撑盘二6、丝杠7和步进电机8；所述舵机3与安装有图像识别系统的安装盒固连，其输出轴与所述支撑盘一4通过键连接在一起；所述减震弹簧5位于所述支撑盘一4和支撑盘二6中间通过螺纹将三者联系；所述丝杠7与支撑盘二6上的螺纹配合，当丝杠7转动时可以带动支撑盘二6的升高和降低，所述丝杠7与步进电机8的输出轴固连；所述步进电机8与接收机盒上的安装支架通过螺钉固连；所述电源及控制模块10集成于安装槽内，位于底盘11上，可以稳定接收机盒整体的重心。所述报警系统，主要包括无线接收器、微型振动电机、微型声光报警器以及电源集成与护腕内，可穿戴在施工作业人员的身上。

如图4和图5所示，在本发明实施例中应有以下几个步骤：

第一步：确定施工区域范围，在有车辆的行驶一侧的边缘，将图像发送端20和图像接收端18机盒分别置于边界的起点和终点，并且佩戴好报警护腕；

第二步：开启两端的设备，首先根据天气情况调节标志的光亮强度，通过图像发送端20机盒背面的滑块13调节反光镜14角度，通过多波段光源的调节按钮调节光照波段，根据外部光照环境情况调节；

第三步：开启图像接收端18的寻标志功能，由单片机控制的舵机3和步进电机8可以将长焦摄像头2远处的场景进行扫描，寻找范围内存在的标志，并且在扫描到标志后，调节镜头焦距使得标志在摄像头视角中处于合适的大小；

第四步：在摄像头捕获标志后，开启工作按钮，此时摄像头所拍摄的远程标识一旦从视角中消失，便通过无线模块发送报警信息至报警护腕中的无线接收器，并由接收器打开微型振动电机和声光报警器的开关，发出预警信息；

第五步：调试完成或以及完成预警功能后，需要重置图像接收端18，然后继续执行第一步即可。

上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (6)

1.一种基于机器视觉的道路施工安全报警系统，其特征在于：包括图像发送端、图像识别系统、位置校准系统、信号发送系统、显示及控制面板、报警系统；

所述基于机器视觉的道路施工安全报警系统，其特征在于：由三个独立的部分组成，图像发送端为第一个部分，图像识别系统、位置校准系统、显示及控制面板为第二个部分，报警系统为第三个部分；

所述第一部分与第二部分之间直接通过视觉，包括光信号、图像信号中至少一种连接，所述第二部分与第三部分通过无线信号建立连接。

2.根据权利要求书1所述的图像发送端，其特征在于：外形为竖直的长方形外壳，具有一个多波段光源，两幅特定的图形标识（或者标志），两面反光镜，外壳正面有上下两个插槽12用于安装图形标志板，前外壳的背面有伸出的安装架，用于安装多波段光源（位于上下两个图形标志板中间），同时在后外壳的内部有滑槽，用于安装可以调节角度且表面贴有反光镜的塑料板。

3.根据权利要求书1所述的图像识别系统也可称为接收机盒，其特征在于：外形为竖直长方形且具有一个可换滤镜的转盘、长焦镜头、摄像头、stm32单片机，以及供电模块；所述转盘，其特征在于中心有一直径约6mm的小孔，通过销连接在外盒上方的孔内，销与转盘是固定的，销插在外壳的孔中；所述长焦镜头，摄像头及stm32单片机，长焦镜头以螺纹方式连接且安装在一个圆柱外壳内，所述圆柱外壳底部嵌有舵机，输出轴与下方托盘通过键固连；所述供电模块安装在接收机盒的最底端，和底盘上的安装支架通过螺纹连接。

4.根据权利要求书1所述的位置校准系统，其特征在于：具有图像识别系统的硬件，支撑盘，一个高精度舵机，一个减震弹簧层，根据权利要求书3所述的圆柱外壳，安装在具有键槽的支撑盘一上；所述支撑盘一的下方具有减震弹簧和支撑盘二；所述支撑盘二中心具有螺纹孔，用于连接下方的步进电机和丝杠部分，所述步进电机通过螺钉固定在接受机盒的中间机架上。

5.根据权利要求书2所述多波段光源，其特征在于：安装在图像发送端图形标志的后方，为图形标志板提供光亮，所述图形标志板，其特征在于：一块方形塑料板，有标志图形的区域为镂空，没有标志的区域用黑色吸光条粘贴在塑料板板前面上，铁板后面用与塑料板相同大小的毛玻璃粘贴，三层组成所述图形标志，可以安插在图像发送端机盒的凹槽中。

6.根据权利要求书1所述的报警系统也称报警护腕，其特征在于：具有一种无线信号发射端，无线信号接收端，微型振动电机以及声光报警器，其中无线信号发射端安装在图像识别系统的单片机上，无线信号接收器、微型振动电机内嵌于护腕中，声光报警器安装在护腕的表面。