CN111661206A - 自行车及其安全装置和方法及计算机可读存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明公开涉及自行车及其安全装置和方法及计算机可读存储介质。根据本发明公开的用于自行车的安全装置，包括：摄像头，用于按照来自计时器的定时信号，拍摄所述摄像头前方环境的图像；以及处理器，用于接收来自所述摄像头的两幅相邻的图像，从接收的图像中提取特征图形，对提取的特征图形进行分析，基于分析结果确定自行车目前所处的状况，并基于所确定的状况生成报警指令。

Description

自行车及其安全装置和方法及计算机可读存储介质
技术领域
本发明公开通常涉及交通安全领域，并且更具体而言，涉及具有安全性的自行车及其安全装置和方法及计算机可读存储介质。
背景技术
北京作为中国的首都，其中的青少年已经超过150万。在在读的初中生和高中生中，有约三分之一的青少年骑自行车上下学。这些正值青春期的孩子在没有父母老师的监护下往往会骑行地非常快。这在路上交通流量大和通过路口时常常会发生危险情况。
目前市场上常见的单车有可调速自行车和不可调速自行车。当前在城市里无处不在的共享单车就属于不可调速自行车。无论哪种自行车，都没有设置安全装置来告知骑行者其当前所处的安全状况或对骑行介入干涉。目前更普遍的做法是要求骑行者佩戴头盔来在发生骑行事故时保护骑行者的头部安全。
对于诸如汽车之类的机动车辆，其安全报警装置通常使用GPS、射频(RF)或红外感测。这对诸如自行车之类的非机动车会产生过多的警报并且成本过高。
因此，现有技术中存在对安全报警自行车的需求。
发明内容
本专利提出了一种用于自行车的安全装置，包括：摄像头，用于按照来自计时器的定时信号，拍摄所述摄像头前方环境的图像；以及处理器，用于接收来自所述摄像头的两幅相邻的图像，从接收的图像中提取特征图形，对提取的特征图形进行分析，基于分析结果确定自行车目前所处的状况，并基于所确定的状况生成报警指令。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面提供了一种为自行车提供安全性的方法，包括：接收来自摄像头的两幅相邻的图像，所述图像是按照来自计时器的定时信号由摄像头拍摄的其周围环境的图像；从接收的图像中提取特征图形；对提取的特征图形进行分析，基于分析结果确定自行车目前所处的状况；以及基于所确定的状况生成报警指令。
为了实现上述目的，根据本发明的再一个方面提供了一种自行车，包括安装在自行车车把上的上述安全装置。
为了实现上述目的，根据本发明的再一个方面提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序在被处理器执行时实现上述为自行车提供安全性的方法步骤。
附图说明
在下文中，将参照附图详细地描述本公开内容的优选实施例。注意，在本说明书和附图中，用相同的附图标记来表示具有基本上相同的功能和结构的结构元件，并且省略对这些结构元件的重复说明。
图1示出了数码相机所拍摄的物体的像素图；和
图2示出了根据本发明一些实施例的示例安全装置的示意性框图。
图3是示出了根据本发明一些实施例的为自行车提供安全性的示例方法的示意性流程图。
具体实施方式
以下对示例性实施例的详细描述参考附图。不同附图中的相同标号识别相同或相似的元件。此外，附图不一定按比例绘制。而且，以下详细描述不限制本发明。相反，本发明的范围由所附权利要求限定。
整个说明书中对“一个实施例”或“实施例”或“一些实施例”的引用意味着结合实施例描述的特定特征、结构或特点包括在所公开的主题的至少一个实施例中。因此，在整个说明书中各处出现的短语“在一个实施例中”或“在实施例中”或“在一些实施例中”不一定是指相同的(一个或多个)实施例。另外，特定特征、结构或特点可以在一个或多个实施例中以任何合适的方式组合。
本专利的发明人认识到了现有自行车的安全隐患，从而提出了本发明。本发明人发现现在数据处理技术和数码相机技术已经很成熟了。处理器处理速度越来越快，数码相机分辨率越来越高，同时二者的价格也越来越便宜。本发明人设想利用数码相机以固定时间间隔来拍摄自行车前方环境的照片，通过分析从照片中识别的物体的特征图形来判断骑行人目前的状况，例如，是否速度太快、是否处于交通流量大的环境、是否处于违法状况等等。然后，根据骑行人目前的状况，本发明人设想通过扬声器给骑行人以声音和/或震动警告，在紧急情况下或者根据骑行人授权，而启用制动装置是自行车减速。根据本发明人的设想，可以将根据本发明的一个实施例的装置实现在一个盒子里，并置于自行车车把上。
正如王阳明在《蔽月山房》里写到的“山近月远觉月小，便道此山大于月”。这说明了一个物理学原理，对于一个物体，与该物体的距离越近，则人眼觉得其越大，否则，则人眼觉得其越小。对于相机成像也是如此。对于数码相机而言，离该镜头越近的物体，那么其在照片上的尺寸越大，而离该镜头越远的物体，那么其在照片上的尺寸越小。图1示出了数码相机所拍摄的花栗鼠的像素图。
不同数码相机的分辨率不同。对于数码相机，其像素值是预先设定好的。像素值是长度定义中使用最为普遍的单位，利用像素值就能够在数码相机拍摄的图像上进行了精确的定位。以数码相机为例，每个像素带有一个光电二极管，代表着照片中的一个像素，例如，图1中的一个小方格。
发明人认识到在自行车骑行期间，通过以固定时间间隔，拍摄两张像素图，通过比较两张像素图之间对应点之间的像素数量之差，可以确定自行车的速度。此外，发明人认识到交通灯只有红黄绿三种颜色，并且交通信号等的大小是固定的，可以从像素图中容易地识别出来。基于以上获得的信息，发明人设想可以给自行车骑行人生成相关的警报。
针对现有技术中存在的问题，提出了一种自行车及其安全装置和方法及计算机可读存储介质。根据本发明公开的用于自行车的安全装置，包括：摄像头，用于按照来自计时器的定时信号，拍摄所述摄像头前方环境的图像；以及处理器，用于接收来自所述摄像头的两幅相邻的图像，从接收的图像中提取特征图形，对提取的特征图形进行分析，基于分析结果确定自行车目前所处的状况，并基于所确定的状况生成报警指令。
图2示出了根据本发明一些实施例的示例安全装置的示意性框图。如图2所示，安全装置200包括摄像头201、计时器202、以及处理器210。处理器210可以包括特征图形提取模块203、特征图形分析模块204、以及指令输出模块205。
摄像头201用于获取自行车前方环境的图像。该图像可以是像素图，其中图像的各个维度可以以像素为单位来计量。摄像头201可以是微型摄像头、相机、或能够拍摄图像的任何成像装置。
计时器202用于给摄像头201提供定时信号。例如，按照时间间隔0.2秒、0.5秒、1秒、2秒、5秒等等，给摄像头201提供定时信号，以触发摄像头201拍摄图像。
通常情况下，骑行1秒可以通过约4.2米。骑行速度快的话，可以达到约6米/秒。因此，如果时间间隔太小，则拍摄的照片之间的像素差距太小，从而导致识别误差大。如果时间间隔太大，则自行车通过的距离太大，从而不能及时阻止事故发生。优选地，时间间隔选取1秒或2秒。
特征图形提取模块203用于分析所获取的图像，以提取特征图形。所提取的特征图形包括物体的整体轮廓图形、其各部分的轮廓图形及其颜色、图像中的数字及字母中的一个或多个。
还以图1为例，假设计时器202以1秒的时间间隔发送定时信号。例如，图1是摄像头201在8:01:01am拍摄的像素图像。特征图形提取模块203可以提取图1中小人图像的轮廓图形以作为图1中的特征图形。
在有些情况下，所拍摄的图像中可以包括信号灯的图像。一般而言，机动车信号灯是由红色、黄色、绿色三个无图案圆形单位组成的一组灯，指导机动车通行。非机动车信号灯是由红色、黄色、绿色三个内有自行车图案的圆形单位组成的一组灯，指导非机动车通行。
在此情况下，特征图形提取模块203可以提取图像中的里面有自行车的圆形以及其颜色(例如，红色、黄色、或绿色)作为其特征图形。
如果自行车前近处有物体，那么特征图形提取模块203从获取的两幅图像中不能提取出任何特征图形或者提取出基本相同的特征图形。当从接收的图像中不能提取出特征图形时，常常表明自行车目前离物体很近，从而处于需要报警的状况。当从接收的图像中提取出的特征图形基本相同时，常常表明自行车目前离物体很远，从而处于无需要报警的状况。
特征图形提取模块203在处理完成后，将获取的特征图形发送给特征图形分析模块204。
特征图形分析模块204用于比较相邻两个图像的特征图形以确定自行车当前的状况并基于自行车当前的状况生成报警指令。
对提取的特征图形进行分析可以包括：比对相邻两幅图像的特征图形以确定特征图形中对应部分的像素差值；以及基于所确定的像素差异确定自行车的当前速度。对提取的特征图形进行分析还可以包括：从相邻两幅图像的特征图形中识别交通灯的图形及其颜色；基于从特征图形中识别出交通灯的图形，确定自行车处于交通路口附近。可以基于确定的自行车的当前速度和识别出的交通灯图形的颜色来确定自行车目前是否处于需要报警的状况。
还以图1中的花栗鼠为例。假设第一幅图像于8:01:01am拍摄，第二幅图像于8:01:02am拍摄。特征图形分析模块204从特征图形提取模块203接收两个特征图形，即花栗鼠的轮廓图形。特征图形分析模块204比较花栗鼠轮廓图形中的对应点(例如，眼睛、鼻子、耳朵等等)的像素差。例如，花栗鼠轮廓图形中的左眼在第一幅特征图形中处于距图像左边缘13个像素处，而在第二幅特征图形中处于距图像左边缘11个像素处，则两幅特征图形中对应点的像素差是2个像素。
例如，根据预先的测试可知，1个像素的差值对应于自行车行驶2公里。那么2个像素的差值则指明自行车的骑行速度是大约15公里/小时，这是正常的骑行速度。此外，两幅特征图形中均没有交通信号灯的图形。这就说明自行车处于道路的中段。因此，骑行人是安全的。在此情况下，特征图形分析模块204可以生产不报警指令。
再例如，特征图形分析模块204从特征图形提取模块203接收的两个特征图形包括交通信号灯的图形、颜色，还有可能，其中包括时间数字和自行车图形。特征图形分析模块204从信号灯的轮廓确定自行车的时速是20公里/小时，这是非常快的速度。如果信号灯的颜色是红色或黄色，那么这么高的速度是非常危险的。这种情况下，特征图形分析模块204可以生产指示降速的报警指令。如果特征图形中包括指示信号灯时间的数字(例如，20)并且信号灯的颜色是绿色，那么骑行者可以快速通过这个路口，因为时间是充足的。在此情况下，特征图形分析模块204可以生产不报警指令。而如果特征图形中包括指示信号灯时间的数字(例如，3)并且信号灯的颜色是绿色，那么骑行者很可能不能通过该路口。在这种情况下，特征图形分析模块204可以生产指示降速的报警指令。
还例如，如果从特征图形提取模块203不能获取任何特征图形，则说明附近有物体。在这种情况下，特征图形分析模块204可以生产指示提高注意的报警指令。报警指令包括需要报警和无需报警中的一个。
指令输出模块205将接收到的需要报警的指令输出到相关部件以执行相关的动作。如果报警指令包括无需报警，则指令输出模块205不输出任何指令。
例如，如果指令输出模块205接收到需要报警的指令，可以指令扬声器发出语音告警，或者触发车铃铛声音。这些语音告警可以是诸如“降低车速”的语音或者是汽笛警报音。此外，指令输出模块205也可以在接收到报警指令时强制制动车轮以实现减速。
本发明相对现有的自行车，具有如下优点和效果：
1)根据本发明的装置使用商业上可以的各种器件、价格便宜，适合于在自行车上普遍安装；
2)根据本发明的装置可以实现为一个车铃铛大小或更小的盒式装置(例如，直接放在车铃铛里面)，从而轻巧且安装方便；以及
3)根据本发明的装置实现简单，并且安全效果显著。
图3是示出了根据本发明一些实施例的为自行车提供安全性的示例方法的示意性流程图。在框302处，根据本公开的一些实施例的为自行车提供安全性的示例处理300开始。
在框304处，接收来自摄像头的两幅相邻的图像，所述图像是按照来自计时器的定时信号由摄像头拍摄的其周围环境的图像。
在框306处，从接收的图像中提取特征图形。
在框308处，对提取的特征图形进行分析，基于分析结果确定自行车目前所处的状况。
在框310处，基于所确定的状况生成报警指令。
在框312处，根据本公开的一些实施例的为自行车提供安全性的示例处理300结束。
虽然在本文中将根据本发明的安全装置描述为自行车，但是本领域技术人员可以容易地将其实现在任何车辆或移动物体(诸如，三轮车、超市购物车、游乐园里的碰碰车等等)中以提供安全性。
如基于前述说明书将认识到的，本公开的上述实施例可以使用计算机编程或工程技术来实现，该计算机编程或工程技术包括计算机软件、固件、硬件或其任何组合或子集，其中技术效果是建立并操作基于文件系统的应用网络。具有计算机可读代码装置的任何这样得到的程序都可以在一个或多个计算机可读介质中实施或提供，从而根据本公开所讨论的实施例制作计算机程序产品(即，制品)。计算机可读介质可以是例如但不限于固定(硬)驱动器、软盘、光盘、磁带、诸如只读存储器(ROM)之类的半导体存储器，和/或任何传输/接收媒体(诸如互联网或其它通信网络或链接)。包含计算机代码的制品可以通过直接从一个介质执行代码、通过将代码从一个介质复制到另一个介质或者通过经网络发送代码来制造和/或使用。
这些计算机程序(也称为程序、软件、软件应用、“应用”或代码)包括用于可编程处理器的机器指令，并且可以用高级过程和/或面向对象的编程语言和/或者用汇编/机器语言来实现。如本文所使用的，术语“机器可读介质”、“计算机可读介质”是指用于向可编程处理器提供机器指令和/或数据的任何计算机程序产品、装置和/或设备(例如，磁盘、光盘、存储器、可编程逻辑设备(PLD))，包括将机器指令作为机器可读信号接收的机器可读介质。但是，“机器可读介质”和“计算机可读介质”不包括瞬态信号。术语“机器可读信号”是指用于向可编程处理器提供机器指令和/或数据的任何信号。
虽然已经结合具体示例性实施例描述了本公开，但是应该理解的是，在不脱离如所附权利要求中阐述的本公开的精神和范围的情况下，可以对所公开的实施例进行对本领域技术人员显而易见的各种改变、替换和更改。

Claims (10)

1.一种用于自行车的安全装置，包括：
摄像头，用于按照来自计时器的定时信号，拍摄所述摄像头前方环境的图像；以及
处理器，用于接收来自所述摄像头的两幅相邻的图像，从接收的图像中提取特征图形，对提取的特征图形进行分析，基于分析结果确定自行车目前所处的状况，并基于所确定的状况生成报警指令。
2.如权利要求1所述的安全装置，其中摄像头拍摄的图像是像素图像；并且
其中所述报警指令包括需要报警和无需报警中的一个。
3.如权利要求1所述的安全装置，其中所提取的特征图形包括物体的整体轮廓图形、其各部分的轮廓图形及其颜色、图像中的数字及字母中的一个或多个。
4.如权利要求3所述的安全装置，其中对提取的特征图形进行分析包括：
比对相邻两幅图像的特征图形以确定特征图形中对应部分的像素差值；以及
基于所确定的像素差异确定自行车的当前速度。
5.如权利要求4所述的安全装置，其中对提取的特征图形进行分析包括：
从相邻两幅图像的特征图形中识别交通灯的图形及其颜色；
基于从特征图形中识别出交通灯的图形，确定自行车处于交通路口附近。
6.如权利要求5所述的安全装置，其中基于确定的自行车的当前速度和识别出的交通灯图形的颜色来确定自行车目前是否处于需要报警的状况。
7.如权利要求1所述的安全装置，其中当从接收的图像中不能提取出特征图形时，则确定自行车目前处于需要报警的状况；以及
当从接收的图像中提取出的特征图形基本相同时，则确定自行车目前处于无需要报警的状况。
8.一种为自行车提供安全性的方法，包括：
接收来自摄像头的两幅相邻的图像，所述图像是按照来自计时器的定时信号由摄像头拍摄的其周围环境的图像；
从接收的图像中提取特征图形；
对提取的特征图形进行分析，基于分析结果确定自行车目前所处的状况；以及
基于所确定的状况生成报警指令。
9.一种自行车，包括安装在自行车车把上的如权利要求1-7中任一项所述的安全装置。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序在被处理器执行时实现如权利要求8所述的方法步骤。
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