CN111901559B - 保护绳体断裂状态识别系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种保护绳体断裂状态识别系统，包括：扩频通信机构，设置在气球娱乐设施附近，用于在接收到绳体断裂信号时，通过扩频通信链路向附近的救援直升机发送紧急救援请求；保护绳体机构，用于将气球娱乐设施的气球球体维系在地面上，以限制内置有氢气的气球球体的飞行高度；数据映射机构，用于在绳体曲线上存在断开区域时，发出绳体断裂信号。本发明还涉及一种保护绳体断裂状态识别方法。本发明的保护绳体断裂状态识别系统及方法监控有效、安全可靠。由于能够即时辨识到维系气球娱乐设施的气球球体的保护绳体机构发生断裂的场景，并通过扩频通信链路向附近的救援直升机发送紧急救援请求，从而避免了相关事故发生。

Description

保护绳体断裂状态识别系统及方法

技术领域

本发明涉及安全防护领域，尤其涉及一种保护绳体断裂状态识别系统及方法。

背景技术

视频监控是安全防范系统的重要组成部分，英文Cameras and Surveillance。传统的监控系统包括前端摄像机、传输线缆、视频监控平台。

摄像机可分为网络数字摄像机和模拟摄像机，可作为前端视频图像信号的采集。它是一种防范能力较强的综合系统。视频监控以其直观、准确、及时和信息内容丰富而广泛应用于许多场合。近年来，随着计算机、网络以及图像处理、传输技术的飞速发展，视频监控技术也有了长足的发展。

现有技术中最新的监控系统可以使用智能手机担当，同时对图像进行自动识别、存储和自动报警。视频数据通过3G/4G/WIFI传回控制主机，主机可对图像进行实时观看、录入、回放、调出及储存等操作。从而实现移动互联的视频监控。

发明内容

为了解决相关领域的技术问题，本发明提供了一种保护绳体断裂状态识别系统及方法，能够即时辨识到维系气球娱乐设施的气球球体的保护绳体机构发生断裂的场景，并通过扩频通信链路向附近的救援直升机发送紧急救援请求，从而避免相关事故发生。

为此，本发明至少需要具备以下两处重要的发明点：

(1)引入扩频通信机构，用于在维系气球娱乐设施的气球球体的保护绳体机构发生断裂时，通过扩频通信链路向附近的救援直升机发送紧急救援请求；

(2)采用针对性的检测机制对保护绳体机构的断裂状态进行现场识别操作，以保证断裂状态识别的可靠性和实时性。

根据本发明的一方面，提供了一种保护绳体断裂状态识别系统，所述系统包括：

扩频通信机构，设置在气球娱乐设施附近，用于在接收到绳体断裂信号时，通过扩频通信链路向附近的救援直升机发送紧急救援请求；

保护绳体机构，用于将气球娱乐设施的气球球体维系在地面上，以限制内置有氢气的气球球体的飞行高度；

所述扩频通信机构还用于在接收到绳体完整信号时，停止通过扩频通信链路向附近的救援直升机发送紧急救援请求；

内容获取设备，设置在地面上，用于面对所述保护绳体执行图像内容捕获操作，以获得并输出对应的内容捕获图像；

算术均值滤波设备，与所述内容获取设备连接，用于对接收到的内容捕获图像执行算术均值滤波处理，以获得并输出相应的算术均值滤波图像；

几何校正设备，与所述算术均值滤波设备连接，用于对接收到的算术均值滤波图像执行几何校正处理，以获得并输出相应的几何校正图像；

信号增强设备，与所述几何校正设备连接，用于对接收到的几何校正图像执行图像SVD增强处理，以获得并输出相应的信号增强图像；

绳体搜索机构，与所述信号增强设备连接，用于基于绳体亮度分布范围识别出所述信号增强设备中的各个绳体像素点；

曲线拟合设备，与所述绳体搜索机构连接，用于将去除孤立像素点后的各个绳体像素点执行曲线拟合操作以获得绳体目标对应的绳体曲线；

数据映射机构，分别与所述扩频通信机构和所述曲线拟合设备连接，用于在所述绳体曲线上存在断开区域时，发出绳体断裂信号；

其中，所述数据映射机构还用于在所述绳体曲线上不存在断开区域时，发出绳体完整信号。

根据本发明的另一方面，还提供了一种保护绳体断裂状态识别方法，所述方法包括：

使用扩频通信机构，设置在气球娱乐设施附近，用于在接收到绳体断裂信号时，通过扩频通信链路向附近的救援直升机发送紧急救援请求；

使用保护绳体机构，用于将气球娱乐设施的气球球体维系在地面上，以限制内置有氢气的气球球体的飞行高度；

所述扩频通信机构还用于在接收到绳体完整信号时，停止通过扩频通信链路向附近的救援直升机发送紧急救援请求；

使用内容获取设备，设置在地面上，用于面对所述保护绳体执行图像内容捕获操作，以获得并输出对应的内容捕获图像；

使用算术均值滤波设备，与所述内容获取设备连接，用于对接收到的内容捕获图像执行算术均值滤波处理，以获得并输出相应的算术均值滤波图像；

使用几何校正设备，与所述算术均值滤波设备连接，用于对接收到的算术均值滤波图像执行几何校正处理，以获得并输出相应的几何校正图像；

使用信号增强设备，与所述几何校正设备连接，用于对接收到的几何校正图像执行图像SVD增强处理，以获得并输出相应的信号增强图像；

使用绳体搜索机构，与所述信号增强设备连接，用于基于绳体亮度分布范围识别出所述信号增强设备中的各个绳体像素点；

使用曲线拟合设备，与所述绳体搜索机构连接，用于将去除孤立像素点后的各个绳体像素点执行曲线拟合操作以获得绳体目标对应的绳体曲线；

使用数据映射机构，分别与所述扩频通信机构和所述曲线拟合设备连接，用于在所述绳体曲线上存在断开区域时，发出绳体断裂信号；

其中，所述数据映射机构还用于在所述绳体曲线上不存在断开区域时，发出绳体完整信号。

本发明的保护绳体断裂状态识别系统及方法监控有效、安全可靠。由于能够即时辨识到维系气球娱乐设施的气球球体的保护绳体机构发生断裂的场景，并通过扩频通信链路向附近的救援直升机发送紧急救援请求，从而避免了相关事故发生。

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保护绳体断裂状态识别系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的保护绳体断裂状态识别系统及方法的实施方案进行详细说明。

氢气球是轻质袋状或囊状物体充满氢气，氢气最轻，其密度为0.0899克每升，靠氢气的浮力可以向上漂浮的物体就叫氢气球。氢气球一般有橡胶氢气球、塑料膜氢气球和布料涂层氢气球几种，较小的氢气球，当前多用于儿童玩具或喜庆放飞用。较大的氢气球用于飘浮广告条幅，也叫空飘氢气球，气象上用氢气球探测高空，军事上用氢气球架设通信天线或发放传单。氢气球内部频率接近20Hz。

轻质袋状或囊状物体充满氢气，靠氢气的浮力可以向上漂浮的物体就叫氢气球。氢气球一般有橡胶氢气球、塑料膜氢气球和布料涂层氢气球几种，较小的氢气球，当前多用于儿童玩具或喜庆放飞用。较大的氢气球用于飘浮广告条幅，也叫空飘氢气球，气象上用氢气球探测高空，军事上用氢气球架设通信天线或发放传单。氢气球内部频率接近20Hz.

由于氢气比惰性气体如氦气廉价，因此市面上销售的基本上都是氢气球。氢气与其他物体摩擦产生静电及遇到明火时，容易发生爆炸或燃烧。另外，市面上卖的五颜六色的小贩的气球，大多都是冲氢气的氢气球，比较安全的是充氦气的氦气球。

现有技术中，采用氢气球带领游人飞往控制的娱乐设备需要一定的安全防护机构以避免氢气球脱离，通常采用维系在地面上的保护绳体用来控制氢气球的最高飞行高度，然而在实际使用中，由于绳体的老化或者监控的不力，氢气球有可能挣脱断裂的保护绳体的束缚越飞越高，从而极易造成氢气球上游人人身伤亡的事故。

为了克服上述不足，本发明搭建了一种保护绳体断裂状态识别系统及方法，能够有效解决相应的技术问题。

图1为根据本发明实施方案示出的保护绳体断裂状态识别系统的结构示意图，所述系统包括：

扩频通信机构，设置在气球娱乐设施附近，用于在接收到绳体断裂信号时，通过扩频通信链路向附近的救援直升机发送紧急救援请求；

保护绳体机构，用于将气球娱乐设施的气球球体维系在地面上，以限制内置有氢气的气球球体的飞行高度；

所述扩频通信机构还用于在接收到绳体完整信号时，停止通过扩频通信链路向附近的救援直升机发送紧急救援请求；

内容获取设备，设置在地面上，用于面对所述保护绳体执行图像内容捕获操作，以获得并输出对应的内容捕获图像；

算术均值滤波设备，与所述内容获取设备连接，用于对接收到的内容捕获图像执行算术均值滤波处理，以获得并输出相应的算术均值滤波图像；

几何校正设备，与所述算术均值滤波设备连接，用于对接收到的算术均值滤波图像执行几何校正处理，以获得并输出相应的几何校正图像；

信号增强设备，与所述几何校正设备连接，用于对接收到的几何校正图像执行图像SVD增强处理，以获得并输出相应的信号增强图像；

绳体搜索机构，与所述信号增强设备连接，用于基于绳体亮度分布范围识别出所述信号增强设备中的各个绳体像素点；

曲线拟合设备，与所述绳体搜索机构连接，用于将去除孤立像素点后的各个绳体像素点执行曲线拟合操作以获得绳体目标对应的绳体曲线；

数据映射机构，分别与所述扩频通信机构和所述曲线拟合设备连接，用于在所述绳体曲线上存在断开区域时，发出绳体断裂信号；

其中，所述数据映射机构还用于在所述绳体曲线上不存在断开区域时，发出绳体完整信号。

接着，继续对本发明的保护绳体断裂状态识别系统的具体结构进行进一步的说明。

在所述保护绳体断裂状态识别系统中：

在所述绳体搜索机构中，所述绳体亮度分布范围包括绳体上限亮度值和绳体下限亮度值。

所述保护绳体断裂状态识别系统中还可以包括：

信号存储设备，与所述绳体搜索机构连接，用于存储所述绳体上限亮度值和所述绳体下限亮度值；

其中，所述绳体上限亮度值大于所述绳体下限亮度值且所述绳体上限亮度值和所述绳体下限亮度值的取值范围都在0-255之间。

在所述保护绳体断裂状态识别系统中：

将去除孤立像素点后的各个绳体像素点执行曲线拟合操作以获得绳体目标对应的绳体曲线包括：将各个绳体像素点占据的图像区域中的每一个水平像素行上的所有绳体像素点的中间像素点作为曲线像素点。

在所述保护绳体断裂状态识别系统中：

将去除孤立像素点后的各个绳体像素点执行曲线拟合操作以获得绳体目标对应的绳体曲线还包括：将获得的各个曲线像素点进行连接以获得绳体目标对应的绳体曲线。

根据本发明实施方案示出的保护绳体断裂状态识别方法包括：

使用扩频通信机构，设置在气球娱乐设施附近，用于在接收到绳体断裂信号时，通过扩频通信链路向附近的救援直升机发送紧急救援请求；

使用保护绳体机构，用于将气球娱乐设施的气球球体维系在地面上，以限制内置有氢气的气球球体的飞行高度；

所述扩频通信机构还用于在接收到绳体完整信号时，停止通过扩频通信链路向附近的救援直升机发送紧急救援请求；

使用内容获取设备，设置在地面上，用于面对所述保护绳体执行图像内容捕获操作，以获得并输出对应的内容捕获图像；

使用算术均值滤波设备，与所述内容获取设备连接，用于对接收到的内容捕获图像执行算术均值滤波处理，以获得并输出相应的算术均值滤波图像；

使用几何校正设备，与所述算术均值滤波设备连接，用于对接收到的算术均值滤波图像执行几何校正处理，以获得并输出相应的几何校正图像；

使用信号增强设备，与所述几何校正设备连接，用于对接收到的几何校正图像执行图像SVD增强处理，以获得并输出相应的信号增强图像；

使用绳体搜索机构，与所述信号增强设备连接，用于基于绳体亮度分布范围识别出所述信号增强设备中的各个绳体像素点；

使用曲线拟合设备，与所述绳体搜索机构连接，用于将去除孤立像素点后的各个绳体像素点执行曲线拟合操作以获得绳体目标对应的绳体曲线；

使用数据映射机构，分别与所述扩频通信机构和所述曲线拟合设备连接，用于在所述绳体曲线上存在断开区域时，发出绳体断裂信号；

其中，所述数据映射机构还用于在所述绳体曲线上不存在断开区域时，发出绳体完整信号。

接着，继续对本发明的保护绳体断裂状态识别方法的具体步骤进行进一步的说明。

所述保护绳体断裂状态识别方法中：

在所述绳体搜索机构中，所述绳体亮度分布范围包括绳体上限亮度值和绳体下限亮度值。

所述保护绳体断裂状态识别方法还可以包括：

使用信号存储设备，与所述绳体搜索机构连接，用于存储所述绳体上限亮度值和所述绳体下限亮度值；

其中，所述绳体上限亮度值大于所述绳体下限亮度值且所述绳体上限亮度值和所述绳体下限亮度值的取值范围都在0-255之间。

所述保护绳体断裂状态识别方法中：

将去除孤立像素点后的各个绳体像素点执行曲线拟合操作以获得绳体目标对应的绳体曲线包括：将各个绳体像素点占据的图像区域中的每一个水平像素行上的所有绳体像素点的中间像素点作为曲线像素点。

所述保护绳体断裂状态识别方法中：

将去除孤立像素点后的各个绳体像素点执行曲线拟合操作以获得绳体目标对应的绳体曲线还包括：将获得的各个曲线像素点进行连接以获得绳体目标对应的绳体曲线。

另外，在所述保护绳体断裂状态识别方法中，可以采用复杂可编程逻辑器件来实现所述曲线拟合设备。

CPLD(Complex Programmable Logic Device)复杂可编程逻辑器件，是从PAL和GAL器件发展出来的器件，相对而言规模大，结构复杂，属于大规模集成电路范围。是一种用户根据各自需要而自行构造逻辑功能的数字集成电路。其基本设计方法是借助集成开发软件平台，用原理图、硬件描述语言等方法，生成相应的目标文件，通过下载电缆(“在系统”编程)将代码传送到目标芯片中，实现设计的数字系统。

CPLD主要是由可编程逻辑宏单元(MC，Macro Cell)围绕中心的可编程互连矩阵单元组成。其中MC结构较复杂，并具有复杂的I/O单元互连结构，可由用户根据需要生成特定的电路结构，完成一定的功能。由于CPLD内部采用固定长度的金属线进行各逻辑块的互连，所以设计的逻辑电路具有时间可预测性，避免了分段式互连结构时序不完全预测的缺点。

最后应注意到的是，在本发明各个实施例中的各功能设备可以集成在一个处理设备中，也可以是各个设备单独物理存在，也可以两个或两个以上设备集成在一个设备中。

所述功能如果以软件功能设备的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种保护绳体断裂状态识别系统，其特征在于，所述系统包括：

扩频通信设备，设置在气球娱乐设施附近，用于在接收到绳体断裂信号时，通过扩频通信链路向附近的救援直升机发送紧急救援请求；

保护绳体设备，用于将气球娱乐设施的气球球体维系在地面上，以限制内置有氢气的气球球体的飞行高度；

所述扩频通信设备还用于在接收到绳体完整信号时，停止通过扩频通信链路向附近的救援直升机发送紧急救援请求；

内容获取设备，设置在地面上，用于面对所述保护绳体执行图像内容捕获操作，以获得并输出对应的内容捕获图像；

算术均值滤波设备，与所述内容获取设备连接，用于对接收到的内容捕获图像执行算术均值滤波处理，以获得并输出相应的算术均值滤波图像；

几何校正设备，与所述算术均值滤波设备连接，用于对接收到的算术均值滤波图像执行几何校正处理，以获得并输出相应的几何校正图像；

信号增强设备，与所述几何校正设备连接，用于对接收到的几何校正图像执行图像SVD增强处理，以获得并输出相应的信号增强图像；

绳体搜索设备，与所述信号增强设备连接，用于基于绳体亮度分布范围识别出所述信号增强设备中的各个绳体像素点；

曲线拟合设备，与所述绳体搜索设备连接，将去除孤立像素点后的各个绳体像素点执行曲线拟合操作以获得绳体目标对应的绳体曲线包括：将各个绳体像素点占据的图像区域中的每一个水平像素行上的所有绳体像素点的中间像素点作为曲线像素点；数据映射设备，分别与所述扩频通信设备和所述曲线拟合设备连接，用于在所述绳体曲线上存在断开区域时，发出绳体断裂信号；

其中，所述数据映射设备还用于在所述绳体曲线上不存在断开区域时，发出绳体完整信号。

2.如权利要求1所述的保护绳体断裂状态识别系统，其特征在于：

在所述绳体搜索设备中，所述绳体亮度分布范围包括绳体上限亮度值和绳体下限亮度值。

3.如权利要求2所述的保护绳体断裂状态识别系统，其特征在于，所述系统还包括：

信号存储设备，与所述绳体搜索设备连接，用于存储所述绳体上限亮度值和所述绳体下限亮度值；

其中，所述绳体上限亮度值大于所述绳体下限亮度值且所述绳体上限亮度值和所述绳体下限亮度值的取值范围都在0-255之间。

4.如权利要求3所述的保护绳体断裂状态识别系统，其特征在于：

将去除孤立像素点后的各个绳体像素点执行曲线拟合操作以获得绳体目标对应的绳体曲线还包括：将获得的各个曲线像素点进行连接以获得绳体目标对应的绳体曲线。

5.一种保护绳体断裂状态识别方法，其特征在于，所述方法包括：

使用扩频通信设备，设置在气球娱乐设施附近，用于在接收到绳体断裂信号时，通过扩频通信链路向附近的救援直升机发送紧急救援请求；

使用保护绳体设备，用于将气球娱乐设施的气球球体维系在地面上，以限制内置有氢气的气球球体的飞行高度；

所述扩频通信设备还用于在接收到绳体完整信号时，停止通过扩频通信链路向附近的救援直升机发送紧急救援请求；

使用内容获取设备，设置在地面上，用于面对所述保护绳体执行图像内容捕获操作，以获得并输出对应的内容捕获图像；

使用算术均值滤波设备，与所述内容获取设备连接，用于对接收到的内容捕获图像执行算术均值滤波处理，以获得并输出相应的算术均值滤波图像；

使用几何校正设备，与所述算术均值滤波设备连接，用于对接收到的算术均值滤波图像执行几何校正处理，以获得并输出相应的几何校正图像；

使用信号增强设备，与所述几何校正设备连接，用于对接收到的几何校正图像执行图像SVD增强处理，以获得并输出相应的信号增强图像；

使用绳体搜索设备，与所述信号增强设备连接，用于基于绳体亮度分布范围识别出所述信号增强设备中的各个绳体像素点；

使用曲线拟合设备，与所述绳体搜索设备连接，将去除孤立像素点后的各个绳体像素点执行曲线拟合操作以获得绳体目标对应的绳体曲线包括：将各个绳体像素点占据的图像区域中的每一个水平像素行上的所有绳体像素点的中间像素点作为曲线像素点；

使用数据映射设备，分别与所述扩频通信设备和所述曲线拟合设备连接，用于在所述绳体曲线上存在断开区域时，发出绳体断裂信号；

其中，所述数据映射设备还用于在所述绳体曲线上不存在断开区域时，发出绳体完整信号。

6.如权利要求5所述的保护绳体断裂状态识别方法，其特征在于：

在所述绳体搜索设备中，所述绳体亮度分布范围包括绳体上限亮度值和绳体下限亮度值。

7.如权利要求6所述的保护绳体断裂状态识别方法，其特征在于，所述方法还包括：

使用信号存储设备，与所述绳体搜索设备连接，用于存储所述绳体上限亮度值和所述绳体下限亮度值；

其中，所述绳体上限亮度值大于所述绳体下限亮度值且所述绳体上限亮度值和所述绳体下限亮度值的取值范围都在0-255之间。

8.如权利要求7所述的保护绳体断裂状态识别方法，其特征在于：

将去除孤立像素点后的各个绳体像素点执行曲线拟合操作以获得绳体目标对应的绳体曲线还包括：将获得的各个曲线像素点进行连接以获得绳体目标对应的绳体曲线。

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