CN110866511A - 一种低功耗图像视频实时识别装置及工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明旨在提供一种使用寿命长、反应速度快的低功耗图像视频实时识别装置及工作方法。所述低功耗图像视频实时识别装置包括识别模组和电源模组，所述电源模组包括太阳能发电板、超级电容、蓄电池以及充放电控制器，所述太阳能发电板、所述超级电容以及所述蓄电池均电性连接于所述充放电控制器，所述电源模组为所述识别模组供电；所述工作方法基于所述低功耗图像视频实时识别装置。本发明应用于野外监控设备的技术领域。
Description
技术领域
本发明应用于野外监控设备的技术领域,特别涉及一种低功耗图像视频实时识别装置及工作方法。
背景技术
普通场景下的安防监控一般采用有源供电，无需考虑功耗问题，但在野外情况下，一般采用无源供电，使用太阳能结合蓄电池实现供电，受限于太阳能发电和电池技术的限制，野外设备对功耗极为敏感，若设备功耗较大，则不得不采用断续工作模式，不能持续工作，同时因为电池充放电次数过多，导致设备寿命变短。且现有技术一般采用前端进行录像保存的模式，定时拍照回传服务器进行密集运算。故而现在野外设备不提供智能检测功能，仅提供基本的视频录像和人脸检测功能，此时如果要实现识别功能，需要把视频回传到服务器进行处理，会消耗大量的电量和流量。在服务器端进行密集运算，当设备较多的时候，服务器端需要的带宽和计算资源非常多，如中央处理器和图形处理器；并且因为密集运算，可能导致处理时间变长，无法提供实时处理。目前有一公开号为209419738U的中国专利，其公开了一种方便使用的野外监控装置，其具有通过风力自动调节太阳能电池板的转动，减小迎风面积，能够抵御大风天气的效果，然而其采用太阳能电池板与蓄电池配合作为供电装置，使用时会持续对蓄电池进行充放电，导致蓄电池的使用寿命变短。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供了一种使用寿命长、反应速度快的低功耗图像视频实时识别装置及工作方法。
本发明所采用的技术方案是：所述低功耗图像视频实时识别装置包括识别模组和电源模组，所述电源模组包括太阳能发电板、超级电容、蓄电池以及充放电控制器，所述太阳能发电板、所述超级电容以及所述蓄电池均电性连接于所述充放电控制器，所述电源模组为所述识别模组供电。
由上述方案可见，超级电容充放电次数可达10万次，并且没有记忆效应，不会降低容量，充电速度快，只要太阳能板能提供少许电量即可快速给超级电容充满电量并给负载供电，通过采用超级电容作为第一供电源能够有效延长所述低功耗图像视频实时识别装置的使用寿命，通过设置所述蓄电池作为备用电源，在所述超级电容电量耗完时作为紧急供电，进而保证所述识别模组在光照度充足能够持续录像，同时光照度低时也能及时反应。
一个优选方案是，所述识别模组包括摄像头、处理器、存储器以及移动通信模块，所述摄像头、所述存储器以及所述移动通信模块均电性连接于所述处理器。
由上述方案可见，所述摄像头用于拍摄图像、视频，所述处理器用于处理数据以及对比对象特征，所述存储器用于存储图像文件、视频文件以及对象文件，其中对象文件为特定的人脸、物体等图像文件，所述处理器拍摄的图像与对象文件比对，进而实现前端识别，达到快速识别后反馈给服务器的效果，同时避免传统智能检测方法需要服务器处理才能识别所带来的网络延迟和处理延迟，实现快速响应。
一个优选方案是，所述充放电控制器包括型号为BQ24650的太阳能充电芯片。
一个优选方案是，所述存储器为型号为H26M41204HPR的存储器。所述存储器还包括外置内存卡接口电路。
所述工作方法包括以下步骤：
A.所述电源模组采用适时切换方法为所述识别模组供电，所述识别模块读取所述超级电容的电量信息和所述太阳能发电板接受的光照度；
B.在光照度低的环境下，所述识别模块采用长间隔定时拍摄模式，所述摄像头每间隔一段时间启动拍摄周围环境，并将图像信息存储于所述存储器中，所述处理器比对当前拍摄的图像与上一次拍摄的图像，区别度低时保持定时拍照模式，当区别度高时激活视频拍摄模式，所述摄像头持续对区别位置进行实时视频拍摄，同时所述处理器对比图像进行对象的识别，当检测到对象时则发出指令使所述摄像头跟随拍摄视频，并启动所述移动通信模块反馈警报信息给服务器，将视频上传至服务器；
C.在光照充足的环境且所述超级电容的电量充足时，所述摄像头开启持续实时拍摄，所述处理器进行对象的识别，当检测到对象时则发出指令使所述摄像头跟随拍摄，并启动所述移动通信模块反馈警报信息给服务器，将视频上传至服务器；
D.在光照充足的环境且所述超级电容的电量较低时，所述识别模块采用短间隔定时拍摄模式，由所述处理器比对当前拍摄的图像与上一次拍摄的图像，当区别度高时激活视频拍摄模式。
由上述方案可见，通过采用边缘计算模式由所述处理器进行图像对比和对象识别实现智能检测，进而有效的提高了反应速度，避免数据传输时的延时影响效率。所述处理器根据光照度和超级电容的电量进行工作模式的选择，进而降低功耗，保证所述低功耗图像视频实时识别装置能够长时间运转，其中通过定时拍摄模式减少所述处理器的运算量，进而减少所述处理器的功耗。另外，除了设定回传数据时间外所述移动通信模块通常为关闭状态，当检测到对象时再开启，进而减少所述移动通信模块的功耗。
一个优选方案是，所述适时切换方法为所述太阳能发电板收到光照后启动，并输出电能至所述充放电控制器，所述充放电控制器传输电能给所述超级电容和所述蓄电池，在放电时所述超级电容为第一输出源，所述蓄电池为第二输出源，正常光照下优先采用所述超级电容输出电能，同时所述太阳能发电板持续为所述超级电容充电，进而为负载提供电能；在低光照环境且所述超级电容电量耗尽时，所述充放电控制器将输出源切换为所述蓄电池。
由上述方案可见，通过采用上述方法尽可能的避免采用蓄电池作为输出源，减少所述蓄电池的损耗，超级电容具有充电迅速的特点，进而保证在光照充足环境下，超级电容能够持续提供电能，同时超级电容的容量不会降低，使用寿命长。
附图说明
图1是所述低功耗图像视频实时识别装置的连接关系图；
图2是所述工作方法的流程图；
图3是所述充放电控制器的电路原理图；
图4是所述识别模组的电路连接关系图；
图5是所述识别模组第一部分的电路原理图；
图6是所述识别模组第二部分的电路原理图；
图7是所述识别模组第三部分的电路原理图；
图8是所述识别模组第四部分的电路原理图；
图9是所述识别模组第五部分的电路原理图；
图10是所述识别模组第六部分的电路原理图；
图11是所述识别模组第七部分的电路原理图；
图12是所述识别模组第八部分的电路原理图；
图13是所述识别模组第九部分的电路原理图。
具体实施方式
如图1至图13所示，在本实施例中，所述低功耗图像视频实时识别装置包括识别模组和电源模组，所述电源模组包括太阳能发电板1、超级电容2、蓄电池3以及充放电控制器4，所述太阳能发电板1、所述超级电容2以及所述蓄电池3均电性连接于所述充放电控制器4，所述电源模组为所述识别模组供电。所述识别模组包括摄像头5、处理器6、存储器7以及移动通信模块8，所述摄像头5、所述存储器7以及所述移动通信模块8均电性连接于所述处理器6。
在本实施例中，所述充放电控制器4包括型号为BQ24650的太阳能充电芯片，所述充放电控制器为现有的太阳能充电控制器，其内部电路包括过滤电路、防反接电路、电池开关电路以及太阳能转换部分，过滤电路用于过滤雷击、电涌以及静电等有害信号，防反接电路用于防止太阳能的正负极接反而损坏电子电路，电池开关电路用于控制电池开关，太阳能转换部分将太阳能转换为12V的电能，供给所述蓄电池3和所述超级电容2充电用的稳定直流电。
在本实施例中，所述处理器6包括ATLAS200 AI加速模块，该加速模块是一款高性能的 AI 智能计算模块，集成了海思Ascend 310 AI处理器，可以实现图像、视频等多种数据分析与推理计算，可广泛用于智能监控、机器人、无人机、视频服务器等场景。所述存储器7包括型号为H26M41204HPR的存储器和EEPROM存储芯片电路，EEPROM存储芯片的型号为24LC256，其通过I2C接口供ATLAS200加速模块读写和储存数据，24LC256芯片工作需求电压为DC3.3V,而ATLAS200加速模块的I2C接口电平为1.8V, 通过电平转换电路完成转换工作。ATLAS200加速模块有两种启动模式，第一种是TF卡启动模式，第二种是EMMC启动模式，在本实施例中，TF卡启动模式为主要启动模式，EMMC启动模式为备选。ESD电路用于EMMC电路的静电释放。通过外部软件将TF卡制作成启动盘，接入TF卡接口电路中，ATLAS200加速模块通过SDIO接口读取TF卡内启动信息，完成系统启动。UART通讯接口电路用于调试硬件外设，通过该电路与外部计算机连接，通过串口打印信息调试设备运行中出现的问题。由于ATLAS200加速模块没有足够的GPIO接口，GPIO接口电路用于扩展GPIO接口，通过型号为PCA6416AE的I2C接口芯片进行扩展，GPIO接口用于启动状态指示电路的控制。ATLAS200加速模块由于功耗原因导致芯片发热，通过外置风扇进行散热，冷却风扇驱动接口电路用于外置风扇的供电以及转速控制。复位RESET电路进行ATLAS200加速模块的正常启动以及低电压检测，采用型号为ADM6823的高精度复位芯片。ATLAS200加速模块集成有一个 RGMII控制器，外部需要一个 GE-PHY接口电路进行信号转换，转换后对接RJ45接口，其中PHY芯片的型号为88E1512。ATLAS200加速模块只有一个电源输入，信号名VSYS，使用输入电压典型值为3.8V，最大功耗下瞬态电流接近到8A。另外供电电路DC3.3V和DC1.8V供底板的EEPROM存储芯片电路等电路使用。
所述识别模组的工作流程：所述摄像头5拍摄时将数据输出，数据经过网口电路和GE-PHY接口电路后输入ATLAS200加速模块，ATLAS200加速模块将数据解码根据预设程序进行推理，当检测出对象时ATLAS200加速模块将数据输出至所述移动通信模块8，所述移动通信模块8将数据上传至服务器。
所述工作方法包括以下步骤：
A.所述电源模组采用适时切换方法为所述识别模组供电，所述识别模块读取所述超级电容2的电量信息和所述太阳能发电板1接受的光照度；
B.在光照度低的环境下，所述识别模块采用长间隔定时拍摄模式，所述摄像头5每间隔一段时间启动拍摄周围环境，并将图像信息存储于所述存储器7中，所述处理器6比对当前拍摄的图像与上一次拍摄的图像，区别度低时保持定时拍照模式，当区别度高时激活视频拍摄模式，所述摄像头5持续对区别位置进行实时视频拍摄，同时所述处理器6对比图像进行对象的识别，当检测到对象时则发出指令使所述摄像头5跟随拍摄视频，并启动所述移动通信模块8反馈警报信息给服务器，将视频上传至服务器；
C.在光照充足的环境且所述超级电容2的电量充足时，所述摄像头5开启持续实时拍摄，所述处理器6进行对象的识别，当检测到对象时则发出指令使所述摄像头5跟随拍摄，并启动所述移动通信模块8反馈警报信息给服务器，将视频上传至服务器；
D.在光照充足的环境且所述超级电容2的电量较低时，所述识别模块采用短间隔定时拍摄模式，由所述处理器6比对当前拍摄的图像与上一次拍摄的图像，当区别度高时激活视频拍摄模式。
所述适时切换方法为所述太阳能发电板1收到光照后启动，并输出电能至所述充放电控制器4，所述充放电控制器4传输电能给所述超级电容2和所述蓄电池3，在放电时所述超级电容2为第一输出源，所述蓄电池3为第二输出源，正常光照下优先采用所述超级电容2输出电能，同时所述太阳能发电板1持续为所述超级电容2充电，进而为负载提供电能；在低光照环境且所述超级电容2电量耗尽时，所述充放电控制器4将输出源切换为所述蓄电池3。
Claims (6)
1.一种低功耗图像视频实时识别装置，其特征在于：它包括识别模组和电源模组，所述电源模组包括太阳能发电板（1）、超级电容（2）、蓄电池（3）以及充放电控制器（4），所述太阳能发电板（1）、所述超级电容（2）以及所述蓄电池（3）均电性连接于所述充放电控制器（4），所述电源模组为所述识别模组供电。
2.根据权利要求1所述的一种低功耗图像视频实时识别装置，其特征在于：所述识别模组包括摄像头（5）、处理器（6）、存储器（7）以及移动通信模块（8），所述摄像头（5）、所述存储器（7）以及所述移动通信模块（8）均电性连接于所述处理器（6）。
3.根据权利要求1所述的一种低功耗图像视频实时识别装置，其特征在于：所述充放电控制器（4）包括型号为BQ24650的太阳能充电芯片。
4.根据权利要求1所述的一种低功耗图像视频实时识别装置，其特征在于：所述存储器（7）为型号为H26M41204HPR的存储器。
5.基于权利要求2所述的一种低功耗图像视频实时识别装置的工作方法，其特征在于，它包括以下步骤：
A.所述电源模组采用适时切换方法为所述识别模组供电，所述识别模块读取所述超级电容（2）的电量信息和所述太阳能发电板（1）接受的光照度；
B.在光照度低的环境下，所述识别模块采用长间隔定时拍摄模式，所述摄像头（5）每间隔一段时间启动拍摄周围环境，并将图像信息存储于所述存储器（7）中，所述处理器（6）比对当前拍摄的图像与上一次拍摄的图像，区别度低时保持定时拍照模式，当区别度高时激活视频拍摄模式，所述摄像头（5）持续对区别位置进行实时视频拍摄，同时所述处理器（6）对比图像进行对象的识别，当检测到对象时则发出指令使所述摄像头（5）跟随拍摄视频，并启动所述移动通信模块（8）反馈警报信息给服务器，将视频上传至服务器；
C.在光照充足的环境且所述超级电容（2）的电量充足时，所述摄像头（5）开启持续实时拍摄，所述处理器（6）进行对象的识别，当检测到对象时则发出指令使所述摄像头（5）跟随拍摄，并启动所述移动通信模块（8）反馈警报信息给服务器，将视频上传至服务器；
D.在光照充足的环境且所述超级电容（2）的电量较低时，所述识别模块采用短间隔定时拍摄模式，由所述处理器（6）比对当前拍摄的图像与上一次拍摄的图像，当区别度高时激活视频拍摄模式。
6.根据权利要求5所述的工作方法，其特征在于：所述适时切换方法为所述太阳能发电板（1）收到光照后启动，并输出电能至所述充放电控制器（4），所述充放电控制器（4）传输电能给所述超级电容（2）和所述蓄电池（3），在放电时所述超级电容（2）为第一输出源，所述蓄电池（3）为第二输出源，正常光照下优先采用所述超级电容（2）输出电能，同时所述太阳能发电板（1）持续为所述超级电容（2）充电，进而为负载提供电能；在低光照环境且所述超级电容（2）电量耗尽时，所述充放电控制器（4）将输出源切换为所述蓄电池（3）。
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