CN111447356B - 减少数据运算量的实时督导装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种减少数据运算量的实时督导装置，所述装置包括：嵌入式摄像头，设置在学生的便携式保温杯的杯盖上，用于对杯盖四周进行摄像操作，以获得每一帧当前摄像图片；频分双工通信设备，用于在接收到的相邻二次的饮水检测信号的时间间隔超过预设时长时，将饮水超时信息无线发送给家长的手持终端；现场通知设备，位于所述嵌入式摄像头的侧面，用于在接收到的相邻二次的饮水检测信号的时间间隔超过预设时长时，执行饮水请求的现场通知动作。本发明的减少数据运算量的实时督导装置督导及时，方便实用。由于在学生二次饮水时间间隔超过预设时长时，执行相应的无线报警和现场通知操作，从而对学生的饮水进行有效的督导。

Description

减少数据运算量的实时督导装置

技术领域

本发明涉及分析领域，尤其涉及一种减少数据运算量的实时督导装置。

背景技术

保温杯(Vacuum cup)一般是由陶瓷或不锈钢加上真空层作成的盛水的容器，顶部有盖，密封严实，真空绝热层能使装在内部的水等液体延缓散热，以达到保温的目的。

保温杯从保温瓶发展而来的，保温原理与保温瓶一样，只是人们为了方便把瓶做成杯。

热力的传播有三种途径：辐射、对流和传递。保温杯内银色的杯胆能反射热水的辐射，杯胆和杯身的真空能阻断热力的传递，而不易传递热量的瓶子能阻止热对流。保温瓶，还应用了磁化水原理，就是在瓶底和瓶盖加上磁铁，使水被磁化。

保温杯里面有很多层，它的夹层一般是真空的，防止热的传导。然后镀上银，这样就可以阻止热辐射。有的杯盖上面有软木塞，也是为了防止热的传导。

发明内容

本发明至少具备以下两处关键的发明点：

(1)为了避免参数解析耗费太多运算资源，对图像的冗余度为中间值的分块执行参数分析，从而减少了图像处理数据的整体运算量；

(2)在学生二次饮水时间间隔超过预设时长时，执行相应的无线报警和现场通知操作，从而对学生的饮水进行有效的督导。

根据本发明的一方面，提供了一种减少数据运算量的实时督导装置，所述装置包括：嵌入式摄像头，设置在学生的便携式保温杯的杯盖上，用于对杯盖四周进行摄像操作，以获得每一帧当前摄像图片。

更具体地，在所述减少数据运算量的实时督导装置中，所述装置还包括：噪声解析设备，与所述嵌入式摄像头连接，用于对接收到的每一帧当前摄像图片执行各种噪声的各个最大幅值的比较，将各个最大幅值的最大值作为参考幅值输出。

更具体地，在所述减少数据运算量的实时督导装置中，所述装置还包括：频分双工通信设备，用于在接收到的相邻二次的饮水检测信号的时间间隔超过预设时长时，将饮水超时信息无线发送给家长的手持终端；现场通知设备，位于所述嵌入式摄像头的侧面，用于在接收到的相邻二次的饮水检测信号的时间间隔超过预设时长时，执行饮水请求的现场通知动作；数量检测设备，与所述噪声解析设备连接，用于接收所述参考幅值，并确定与所述参考幅值成反比的对每一帧当前摄像图片执行切分所获得的图案的数量；在所述数量检测设备中，对每一帧当前摄像图片执行切分所获得的各个图案的大小相同，所述数量检测设备还用于输出所述各个图案；重复度处理设备，与所述数量检测设备连接，用于对接收到的每一帧当前摄像图片的每一个图案执行重复度分析，以获得对应的重复度，并将各个图案的各个重复度的中间值对应的图案作为目标图案输出，所述各个图案的各个重复度的中间值为对所述各个图案的各个重复度进行排序后中央序号对应的重复度。

本发明的减少数据运算量的实时督导装置督导及时，方便实用。由于在学生二次饮水时间间隔超过预设时长时，执行相应的无线报警和现场通知操作，从而对学生的饮水进行有效的督导。

具体实施方式

下面将对本发明的减少数据运算量的实时督导装置的实施方案进行详细说明。

信号处理是对各种类型的电信号，按各种预期的目的及要求进行加工过程的统称。对模拟信号的处理称为模拟信号处理，对数字信号的处理称为数字信号处理。所谓信号处理，就是要把记录在某种媒体上的信号进行处理，以便抽取出有用信息的过程，它是对信号进行提取、变换、分析、综合等处理过程的统称。

人们为了利用信号，就要对它进行处理。例如，电信号弱小时，需要对它进行放大；混有噪声时，需要对它进行滤波；当频率不适应于传输时，需要进行调制以及解调；信号遇到失真畸变时，需要对它均衡；当信号类型很多时，需要进行识别等。

当前，对于上幼儿园或小学的孩子，家长为了保证其补水正常，都为他们佩带了保温杯，然而，孩子们由于玩耍或其他原因，常常忘记了喝水，而老师管理的孩子过多，无法完全照顾，家长又在远端，无法发觉自家孩子未定时饮水的情况，导致孩子们在学校补水不足。

为了克服上述不足，本发明搭建了一种减少数据运算量的实时督导装置，能够有效解决相应的技术问题。

根据本发明实施方案示出的减少数据运算量的实时督导装置包括：

嵌入式摄像头，设置在学生的便携式保温杯的杯盖上，用于对杯盖四周进行摄像操作，以获得每一帧当前摄像图片。

接着，继续对本发明的减少数据运算量的实时督导装置的具体结构进行进一步的说明。

所述减少数据运算量的实时督导装置中还可以包括：

噪声解析设备，与所述嵌入式摄像头连接，用于对接收到的每一帧当前摄像图片执行各种噪声的各个最大幅值的比较，将各个最大幅值的最大值作为参考幅值输出。

所述减少数据运算量的实时督导装置中还可以包括：

频分双工通信设备，用于在接收到的相邻二次的饮水检测信号的时间间隔超过预设时长时，将饮水超时信息无线发送给家长的手持终端；

现场通知设备，位于所述嵌入式摄像头的侧面，用于在接收到的相邻二次的饮水检测信号的时间间隔超过预设时长时，执行饮水请求的现场通知动作；

数量检测设备，与所述噪声解析设备连接，用于接收所述参考幅值，并确定与所述参考幅值成反比的对每一帧当前摄像图片执行切分所获得的图案的数量；

在所述数量检测设备中，对每一帧当前摄像图片执行切分所获得的各个图案的大小相同，所述数量检测设备还用于输出所述各个图案；

重复度处理设备，与所述数量检测设备连接，用于对接收到的每一帧当前摄像图片的每一个图案执行重复度分析，以获得对应的重复度，并将各个图案的各个重复度的中间值对应的图案作为目标图案输出，所述各个图案的各个重复度的中间值为对所述各个图案的各个重复度进行排序后中央序号对应的重复度；

数据筛选设备，与所述重复度处理设备连接，用于接收所述目标图案，并对所述目标图案执行噪声幅值分析以获得对应的代表性噪声幅值；

信号校正设备，分别与所述重复度处理设备和所述数据筛选设备连接，用于基于所述代表性噪声幅值对所述每一帧当前摄像图片中各个图案执行噪声滤除动作，以获得各个滤除后分块，并将所述各个滤除后分块进行合并以获得所述每一帧当前摄像图片对应的滤除处理图像；

头部辨识设备，分别与所述信号校正设备、所述频分双工通信设备和所述现场通知设备连接，用于基于人体头部成像特征对接收到的滤除处理图像执行头部对象的辨识，并在所述滤除处理图像中存在景深浅于预设景深阈值的头部对象时，发出饮水检测信号，否则，发出饮水未检测信号；

其中，基于所述代表性噪声幅值对所述每一帧当前摄像图片中各个图案执行噪声滤除动作包括：所述代表性噪声幅值越大，对所述每一帧当前摄像图片中各个图案执行噪声滤除动作的幅度越高。

所述减少数据运算量的实时督导装置中：

所述重复度处理设备、所述数据筛选设备和所述信号校正设备分别采用不同型号的ASIC芯片来实现。

所述减少数据运算量的实时督导装置中还可以包括：

多元回归插值设备，与所述信号校正设备连接，用于对接收到的滤除处理图像执行多元回归插值处理，以获得对应的多元回归插值图像。

所述减少数据运算量的实时督导装置中还可以包括：

背景解析设备，与所述多元回归插值设备连接，用于接收所述多元回归插值图像，基于预设人体头部灰度阈值从所述多元回归插值图像中识别出对应的人体头部子图像，对所述人体头部子图像进行背景分析以获得与所述人体头部子图像对应大小的背景子图像，对所述人体头部子图像逐像素减去所述背景子图像以获得对应的前景子图像，计算所述前景子图像中像素值非零的像素的数量，当非零的像素的数量大于等于所述预设像素数量阈值时，发出数据有效信号，否则，发出数据无效信号。

所述减少数据运算量的实时督导装置中还可以包括：

现场锐化设备，设置在所述多元回归插值设备和所述背景解析设备之间，用于在接收到数据无效信号时，对接收到的多元回归插值图像执行现场锐化处理，以获得现场锐化图像，并将所述现场锐化图像替换所述多元回归插值图像发送给所述背景解析设备。

所述减少数据运算量的实时督导装置中：

所述背景解析设备在接收到所述现场锐化图像时，对所述现场锐化图像执行基于预设人体头部灰度阈值的人体头部分割处理，以获得对应的参考子图像；

其中，所述现场锐化设备还用于在接收到数据有效信号时，不对接收到的多元回归插值图像执行现场锐化处理；

其中，所述背景解析设备还用于在接收到所述数据有效信号时，直接将所述人体头部子图像作为参考子图像输出。

所述减少数据运算量的实时督导装置中还可以包括：

FLASH存储芯片，与所述背景解析设备连接，用于存储所述预设人体头部灰度阈值；

其中，所述FLASH存储芯片还与所述现场锐化设备连接，用于接收并存储所述现场锐化图像。

另外，FLASH存储芯片是非易失存储器，可以对称为块的存储器单元块进行擦写和再编程。任何FLASH器件的写入操作只能在空或已擦除的单元内进行，所以大多数情况下，在进行写入操作之前必须先执行擦除。NAND器件执行擦除操作是十分简单的，而NOR则要求在进行擦除前先要将目标块内所有的位都写为0。

由于擦除NOR器件时是以64～128KB的块进行的，执行一个写入/擦除操作的时间为5s，与此相反，擦除NAND器件是以8～32KB的块进行的，执行相同的操作最多只需要4ms。

执行擦除时块尺寸的不同进一步拉大了NOR和NADN之间的性能差距，统计表明，对于给定的一套写入操作(尤其是更新小文件时)，更多的擦除操作必须在基于NOR的单元中进行。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或他们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (7)

1.一种减少数据运算量的实时督导装置，其特征在于，包括：

嵌入式摄像头，设置在学生的便携式保温杯的杯盖上，用于对杯盖四周进行摄像操作，以获得每一帧当前摄像图片；

噪声解析设备，与所述嵌入式摄像头连接，用于对接收到的每一帧当前摄像图片执行各种噪声的各个最大幅值的比较，将各个最大幅值的最大值作为参考幅值输出；

频分双工通信设备，用于在接收到的相邻二次的饮水检测信号的时间间隔超过预设时长时，将饮水超时信息无线发送给家长的手持终端；

现场通知设备，位于所述嵌入式摄像头的侧面，用于在接收到的相邻二次的饮水检测信号的时间间隔超过预设时长时，执行饮水请求的现场通知动作；

数量检测设备，与所述噪声解析设备连接，用于接收所述参考幅值，并确定与所述参考幅值成反比的对每一帧当前摄像图片执行切分所获得的图案的数量；

在所述数量检测设备中，对每一帧当前摄像图片执行切分所获得的各个图案的大小相同，所述数量检测设备还用于输出所述各个图案；

重复度处理设备，与所述数量检测设备连接，用于对接收到的每一帧当前摄像图片的每一个图案执行重复度分析，以获得对应的重复度，并将各个图案的各个重复度的中间值对应的图案作为目标图案输出，所述各个图案的各个重复度的中间值为对所述各个图案的各个重复度进行排序后中央序号对应的重复度；

数据筛选设备，与所述重复度处理设备连接，用于接收所述目标图案，并对所述目标图案执行噪声幅值分析以获得对应的代表性噪声幅值；

信号校正设备，分别与所述重复度处理设备和所述数据筛选设备连接，用于基于所述代表性噪声幅值对所述每一帧当前摄像图片中各个图案执行噪声滤除动作，以获得各个滤除后分块，并将所述各个滤除后分块进行合并以获得所述每一帧当前摄像图片对应的滤除处理图像；

头部辨识设备，分别与所述信号校正设备、所述频分双工通信设备和所述现场通知设备连接，用于基于人体头部成像特征对接收到的滤除处理图像执行头部对象的辨识，并在所述滤除处理图像中存在景深浅于预设景深阈值的头部对象时，发出饮水检测信号，否则，发出饮水未检测信号；

其中，基于所述代表性噪声幅值对所述每一帧当前摄像图片中各个图案执行噪声滤除动作包括：所述代表性噪声幅值越大，对所述每一帧当前摄像图片中各个图案执行噪声滤除动作的幅度越高。

2.如权利要求1所述的减少数据运算量的实时督导装置，其特征在于：

所述重复度处理设备、所述数据筛选设备和所述信号校正设备分别采用不同型号的ASIC芯片来实现。

3.如权利要求2所述的减少数据运算量的实时督导装置，其特征在于，所述装置还包括：

多元回归插值设备，与所述信号校正设备连接，用于对接收到的滤除处理图像执行多元回归插值处理，以获得对应的多元回归插值图像。

4.如权利要求3所述的减少数据运算量的实时督导装置，其特征在于，所述装置还包括：

背景解析设备，与所述多元回归插值设备连接，用于接收所述多元回归插值图像，基于预设人体头部灰度阈值从所述多元回归插值图像中识别出对应的人体头部子图像，对所述人体头部子图像进行背景分析以获得与所述人体头部子图像对应大小的背景子图像，对所述人体头部子图像逐像素减去所述背景子图像以获得对应的前景子图像，计算所述前景子图像中像素值非零的像素的数量，当非零的像素的数量大于等于预设像素数量阈值时，发出数据有效信号，否则，发出数据无效信号。

5.如权利要求4所述的减少数据运算量的实时督导装置，其特征在于，所述装置还包括：

现场锐化设备，设置在所述多元回归插值设备和所述背景解析设备之间，用于在接收到数据无效信号时，对接收到的多元回归插值图像执行现场锐化处理，以获得现场锐化图像，并将所述现场锐化图像替换所述多元回归插值图像发送给所述背景解析设备。

6.如权利要求5所述的减少数据运算量的实时督导装置，其特征在于：

所述背景解析设备在接收到所述现场锐化图像时，对所述现场锐化图像执行基于预设人体头部灰度阈值的人体头部分割处理，以获得对应的参考子图像；

其中，所述现场锐化设备还用于在接收到数据有效信号时，不对接收到的多元回归插值图像执行现场锐化处理；

其中，所述背景解析设备还用于在接收到所述数据有效信号时，直接将所述人体头部子图像作为参考子图像输出。

7.如权利要求6所述的减少数据运算量的实时督导装置，其特征在于，所述装置还包括：

FLASH存储芯片，与所述背景解析设备连接，用于存储所述预设人体头部灰度阈值；

其中，所述FLASH存储芯片还与所述现场锐化设备连接，用于接收并存储所述现场锐化图像。