CN112092732A - 基于图像识别的路面保洁环卫车作业装置控制系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开基于图像识别的路面保洁环卫车作业装置控制系统及方法，系统包括高清摄像头组、核心数据处理器以及与核心数据处理器连接的分离式图像处理模块、整体式图像处理模块和专用作业装置控制器，高清摄像头组包括多个高清摄像头，分别安装在驾驶室内以及车箱外相对高度的位置以实时采集行人及路况形成摄像头数据，图像处理模块处理摄像头数据获取车辆周围行人及路况信息并发送给核心数据处理器；核心数据处理器集成深度学习模型并同时处理多路视频数据，以实时输出专用作业装置控制器需要的控制参数，进而实现上装作业装置的自动控制。本发实现不同环卫车辆专用作业装置的自动控制执行，保证作业效果。

Description

基于图像识别的路面保洁环卫车作业装置控制系统及方法
技术领域
本发明涉及车辆的自动控制技术领域，尤其涉及基于图像识别的路面保洁环卫车作业装置控制系统及方法。
背景技术
随着人们对环境卫生的要求越来越高，环卫装备的智能化需求也越来越高。就目前来看，环卫车辆的智能化程度还只是停留在开关控制改为控制器控制阶段，完全无法满足现阶段客户对车辆智能化功能的需求；基于此，环卫车辆生产企业急需对现有车辆进行智能化升级，以满足客户的需求，提升企业核心竞争力。
发明内容
本发明的目的在于提供基于图像识别的路面保洁环卫车作业装置控制系统及方法，实现环卫车辆的智能化，网联化，自动化控制。
本发明采用的技术方案是：
基于图像识别的路面保洁环卫车作业装置控制系统，其包括高清摄像头组、核心数据处理器以及与核心数据处理器连接的分离式图像处理模块、整体式图像处理模块和专用作业装置控制器，高清摄像头组包括多个高清摄像头，分别安装在驾驶室内以及车箱外相对高度的位置以实时采集行人及路况形成摄像头数据，图像处理模块处理摄像头数据获取车辆周围行人及路况信息并发送给核心数据处理器；核心数据处理器集成深度学习模型并同时处理多路视频数据，以实时输出专用作业装置控制器需要的控制参数，进而实现上装作业装置的自动控制。
进一步地，图像处理模块包括分别连接核心数据处理器的分离式图像处理模块和整体式图像处理模块。
进一步地，所高清摄像头有2种，驾驶室内的为黏贴式摄像头，驾驶室外的为磁吸式摄像头。磁吸式摄像头，能够方便快速的在环卫车辆上进行安装，能够快速调整摄像头识别区域，使之有效可视区域与地面相交的切面区域能够达到最大化。
进一步地，高清摄像头组分为驾驶室摄像头、车侧摄像头和车尾摄像头，驾驶室摄像头和车侧摄像头分别连接整体式图像处理模块，车尾摄像头连接分离式图像处理模块，驾驶室摄像头采集车前行人及路况，车侧摄像头采集车两侧行人及路况，车尾摄像头采集车后行人及路况，整体式图像处理模块同时处理多路摄像头数据后得到车辆前方和车辆两侧的人员分布信息及道路宽度边界信息，并发送给核心数据处理器；分离式图像处理模块处理单路摄像头数据后得到车辆前方和车辆两侧的人员分布信息及道路宽度边界信息，并发送给核心数据处理器。
进一步地，分离式图像处理模块与核心数据处理器为可拆卸连接，且分离式图像处理模块只能处理单路摄像头数据便于系统的精简与扩展。
进一步地，核心数据处理器还有连接有可视化设备。
基于图像识别的路面保洁环卫车作业装置控制方法，其包括以下步骤：
步骤1，专用作业装置控制器采集车辆底盘车速信息；
步骤2，车辆在行驶过程中，高清摄像头组实时采集行人及路况并发送至图像处理模块；
步骤3，图像处理模块处理摄像头数据获取车辆周围行人及路况信息，同时删除非必要图像信息后发送给核心数据处理器；
步骤4，核心数据处理器经过计算得到车辆与人员当前时刻相对运动状态，并基于相应的控制策略发送相应的控制指令；
步骤5，专用作业装置控制器执行接收到的控制指令控制作业装置进行相应的调整。
进一步地，步骤4中相对运动状态包括相对距离与相对速度。
进一步地，步骤5基于相应的控制策略发送相应的控制指令的具体步骤如下：
当后方行人靠近作业车辆时的控制指令步骤为：
步骤5-1-1，当车尾检测区域内检测到行人进入时，发出关闭后方作业装置与侧边作业装置指令；
步骤5-1-2，当车辆两侧检测区域内检测到行人进入时，发出打开后方作业装置，关闭侧边作业装置指令；
步骤5-1-3，当车辆两侧检测区域内检测到行人离开时，发出开启侧边作业装置，关闭车前方作业装置指令。
步骤5-1-4，当车辆前方检测区域内的行人离开之后，发出开启前方作业装置指令；
当前方行人靠近作业车辆时的控制指令步骤为：
步骤5-2-1，当车辆前方检测区域内检测到行人，发送关闭前方作业装置指令；
步骤5-2-2，当车辆前方检测区域内检测到行人离开且两侧检测区域内检测到行人时，发送关闭侧边作业装置，开启前方作业装置指令；
步骤5-2-3，当车辆两侧检测区域内检测到行人离开且车尾检测区域内检测到行人时，则发出关闭后方作业装置，开启侧方作业装置指令；
步骤5-2-4，当车尾检测区域内检测到行人离开，则发出开启后方作业装置指令。
本发明采用以上技术方案，基于图像识别以及深度学习技术，通过安装的摄像头，采集实时路况，视频信息通过信号线，传输给核心处理系统，通过深度学习算法，处理系统将会给出车辆自动控制系统所需的关键参数，进而根据关键参数实现上装作业装置的自动控制，实现环卫车辆的智能化、网络化。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明；
图1为本发明基于图像识别的路面保洁环卫车作业装置控制系统及方法的结构示意图；
图2为本发明各个摄像头识别区域示意图；
图3为当后方行人靠近作业车辆时控制策略流程示意图；
图4为当前方行人靠近作业车辆时控制策略流程示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图1至图4之一所示，本发明公开了基于图像识别的路面保洁环卫车作业装置控制系统，其包括高清摄像头组、核心数据处理器以及与核心数据处理器连接的分离式图像处理模块、整体式图像处理模块和专用作业装置控制器，高清摄像头组包括多个高清摄像头，分别安装在驾驶室内以及车箱外相对高度的位置以实时采集行人及路况形成摄像头数据，图像处理模块处理摄像头数据获取车辆周围行人及路况信息并发送给核心数据处理器；核心数据处理器集成深度学习模型并同时处理多路视频数据，以实时输出专用作业装置控制器需要的控制参数，进而实现上装作业装置的自动控制。
进一步地，图像处理模块包括分别连接核心数据处理器的分离式图像处理模块和整体式图像处理模块。
进一步地，所高清摄像头有2种，驾驶室内的为黏贴式摄像头，驾驶室外的为磁吸式摄像头。磁吸式摄像头，能够方便快速的在环卫车辆上进行安装，能够快速调整摄像头识别区域，使之有效可视区域与地面相交的切面区域能够达到最大化。
进一步地，高清摄像头组分为驾驶室摄像头、车侧摄像头和车尾摄像头，驾驶室摄像头和车侧摄像头分别连接整体式图像处理模块，车尾摄像头连接分离式图像处理模块，驾驶室摄像头采集车前行人及路况，车侧摄像头采集车两侧行人及路况，车尾摄像头采集车后行人及路况，整体式图像处理模块同时处理多路摄像头数据后得到车辆前方和车辆两侧的人员分布信息及道路宽度边界信息，并发送给核心数据处理器；分离式图像处理模块处理单路摄像头数据后得到车辆前方和车辆两侧的人员分布信息及道路宽度边界信息，并发送给核心数据处理器。
进一步地，分离式图像处理模块与核心数据处理器为可拆卸连接，且分离式图像处理模块只能处理单路摄像头数据便于系统的精简与扩展。
进一步地，核心数据处理器还有连接有可视化设备。
基于图像识别的路面保洁环卫车作业装置控制方法，其包括以下步骤：
步骤1，专用作业装置控制器采集车辆底盘车速信息；
步骤2，车辆在行驶过程中，高清摄像头组实时采集行人及路况并发送至图像处理模块；
步骤3，图像处理模块处理摄像头数据获取车辆周围行人及路况信息，同时删除非必要图像信息后发送给核心数据处理器；
步骤4，核心数据处理器经过计算得到车辆与人员当前时刻相对运动状态，并基于相应的控制策略发送相应的控制指令；
步骤5，专用作业装置控制器执行接收到的控制指令控制作业装置进行相应的调整。
进一步地，步骤4中相对运动状态包括相对距离与相对速度。
进一步地，步骤5基于相应的控制策略发送相应的控制指令的具体步骤如下：
当后方行人靠近作业车辆时的控制指令步骤为：
步骤5-1-1，当车尾检测区域内检测到行人进入时，发出关闭后方作业装置与侧边作业装置指令；
步骤5-1-2，当车辆两侧检测区域内检测到行人进入时，发出打开后方作业装置，关闭侧边作业装置指令；
步骤5-1-3，当车辆两侧检测区域内检测到行人离开时，发出开启侧边作业装置，关闭车前方作业装置指令。
步骤5-1-4，当车辆前方检测区域内的行人离开之后，发出开启前方作业装置指令；
当前方行人靠近作业车辆时的控制指令步骤为：
步骤5-2-1，当车辆前方检测区域内检测到行人，发送关闭前方作业装置指令；
步骤5-2-2，当车辆前方检测区域内检测到行人离开且两侧检测区域内检测到行人时，发送关闭侧边作业装置，开启前方作业装置指令；
步骤5-2-3，当车辆两侧检测区域内检测到行人离开且车尾检测区域内检测到行人时，则发出关闭后方作业装置，开启侧方作业装置指令；
步骤5-2-4，当车尾检测区域内检测到行人离开，则发出开启后方作业装置指令。
以下结合附图对本发明的控制策略及控制逻辑进行详细描述：
本发明包括动态行人识别方案、静态行人识别方案、道路宽度动态识别方案，及三者融合后的方案。作为一种实施方式，本发明可包含5路高清摄像头、整体图像处理模块、分离式图像处理模块、核心数据处理器、可视化设备和专用作业装置控制器。如图1所示，一般的摄像头1与摄像头2安装在驾驶室内，前挡风比例中间位置，摄像头1作为前方行人识别摄像头，摄像头2作为道路宽度识别摄像头。采集的数据经过整体式图像处理模块处理后得到车辆前方人员分布信息及道路宽度边界信息，并发送给核心数据处理器。
一般的 摄像头3 与摄像头4分别安装在车辆两侧，安装在后视镜上，角度为从车前往车后照，主要用于识别车辆行驶过程中，车辆两侧出现的行人，需要兼顾照射的宽度及距离。经过整体式图像处理模块处理后得到车辆两侧人员分布信息。
一般的 摄像头5安装在车尾最高点位置，识别车辆后方 驶近的行人及二轮摩托车、自行车等。与摄像头5配合使用的分离式图像处理模块在保证系统稳定性的前提下还能保证方案扩展性。
如图2所示，各个摄像头识别区域示意图；区域1为摄像头1与摄像头2所组成的识别区域，区域2与区域3为摄像头3和摄像头4能够识别的区域，区域4为摄像头5能够识别区域。区域9为车辆。
区域5与区域1，区域6与区域4，区域7，区域8（实心填充部分）为普通路面保洁类车辆有效作业范围。一般的，在车辆作业过程中，区域5与区域6不会出现行人，所以方案的识别区域能够覆盖车辆作业区域。
一般的控制策略流程如下所示：
如图3所示，当后方行人靠近作业车辆时控制策略如下：
1当区域4检测到行人进入时，发出关闭后方作业装置与侧边作业装置指令。
2当区域2或者3检测到行人进入时，发出打开后方作业装置，关闭侧边作业装置指令。
3当区域2或者3检测到行人离开时，发出开启侧边作业装置，关闭车前方作业装置指令。
4当区域1检测到行人且区域1检测到行人离开之后，发出开启前方作业装置指令。
如图4所示，当前方行人靠近作业车辆时控制策略如下：
1当区域1检测到行人，发送关闭前方作业装置指令。
2当区域1检测到行人离开或区域2或者3检测到行人时，发送关闭侧边作业装置，开启前方作业装置指令。
3当区域2或者3检测到行人离开或区域4检测到行人时，则发出关闭后方作业装置，开启侧方作业装置指令。
4当区域4检测到行人离开，则发出开启后方作业装置指令。
本发明采用以上技术方案，基于图像识别以及深度学习技术，通过安装的摄像头，采集实时路况，视频信息通过信号线，传输给核心处理系统，通过深度学习算法，处理系统将会给出车辆自动控制系统所需的关键参数，进而根据关键参数实现上装作业装置的自动控制，实现环卫车辆的智能化、网络化。本发明控制系统可实现不同环卫车辆专用作业装置的自动控制执行，达到预期效果，保证作业效果，并具有控制可靠性高、扩展性能强、兼容性好、接线简单、售后服务方便等特点，良好的人机交互系统实现了不同环卫车辆安全、有效、可靠的自动控制。
显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

Claims (9)

1.基于图像识别的路面保洁环卫车作业装置控制系统及方法，其特征在于：其包括高清摄像头组、核心数据处理器以及与核心数据处理器连接的分离式图像处理模块、整体式图像处理模块和专用作业装置控制器，高清摄像头组包括多个高清摄像头，分别安装在驾驶室内以及车箱外相对高度的位置以实时采集行人及路况形成摄像头数据，图像处理模块处理摄像头数据获取车辆周围行人及路况信息并发送给核心数据处理器；核心数据处理器集成深度学习模型并同时处理多路视频数据，以实时输出专用作业装置控制器需要的控制参数实现上装作业装置的自动控制。
2.根据权利要求1所述的基于图像识别的路面保洁环卫车作业装置控制系统，其特征在于：图像处理模块包括分别连接核心数据处理器的分离式图像处理模块和整体式图像处理模块。
3.根据权利要求1所述的基于图像识别的路面保洁环卫车作业装置控制系统，其特征在于：所高清摄像头有2种，驾驶室内的为黏贴式摄像头，驾驶室外的为磁吸式摄像头。
4.根据权利要求2所述的基于图像识别的路面保洁环卫车作业装置控制系统，其特征在于：高清摄像头组分为驾驶室摄像头、车侧摄像头和车尾摄像头，驾驶室摄像头和车侧摄像头分别连接整体式图像处理模块，车尾摄像头连接分离式图像处理模块，驾驶室摄像头采集车前行人及路况，车侧摄像头采集车两侧行人及路况，车尾摄像头采集车后行人及路况，整体式图像处理模块同时处理多路摄像头数据后得到车辆前方和车辆两侧的人员分布信息及道路宽度边界信息，并发送给核心数据处理器；分离式图像处理模块处理单路摄像头数据后得到车辆前方和车辆两侧的人员分布信息及道路宽度边界信息，并发送给核心数据处理器。
5.根据权利要求1所述的基于图像识别的路面保洁环卫车作业装置控制系统，其特征在于：分离式图像处理模块与核心数据处理器为可拆卸连接，且分离式图像处理模块只能处理单路摄像头数据便于系统的精简与扩展。
6.根据权利要求1所述的基于图像识别的路面保洁环卫车作业装置控制系统，其特征在于：核心数据处理器还有连接有可视化设备,以便工作人员直观观察车辆周围情况。
7.基于图像识别的路面保洁环卫车作业装置控制方法，采用了权利要求1至6任一所述的基于图像识别的路面保洁环卫车作业装置控制系统，其特征在于：控制方法包括以下步骤：
步骤1，专用作业装置控制器采集车辆底盘车速信息；
步骤2，车辆在行驶过程中，高清摄像头组实时采集行人及路况并发送至图像处理模块；
步骤3，图像处理模块处理摄像头数据获取车辆周围行人及路况信息，同时删除非必要图像信息后发送给核心数据处理器；
步骤4，核心数据处理器经过计算得到车辆与人员当前时刻相对运动状态，并基于相应的控制策略发送相应的控制指令；
步骤5，专用作业装置控制器执行接收到的控制指令控制作业装置进行相应的调整。
8.根据权利要求7所述的基于图像识别的路面保洁环卫车作业装置控制方法，其特征在于：步骤4中相对运动状态包括相对距离与相对速度。
9.根据权利要求7所述的基于图像识别的路面保洁环卫车作业装置控制方法，其特征在于：步骤5基于相应的控制策略发送相应的控制指令的具体步骤如下：
当后方行人靠近作业车辆时的控制指令步骤为：
步骤5-1-1，当车尾检测区域内检测到行人进入时，发出关闭后方作业装置与侧边作业装置指令；
步骤5-1-2，当车辆两侧检测区域内检测到行人进入时，发出打开后方作业装置，关闭侧边作业装置指令；
步骤5-1-3，当车辆两侧检测区域内检测到行人离开时，发出开启侧边作业装置，关闭车前方作业装置指令；
步骤5-1-4，当车辆前方检测区域内的行人离开之后，发出开启前方作业装置指令；
当前方行人靠近作业车辆时的控制指令步骤为：
步骤5-2-1，当车辆前方检测区域内检测到行人，发送关闭前方作业装置指令；
步骤5-2-2，当车辆前方检测区域内检测到行人离开且两侧检测区域内检测到行人时，发送关闭侧边作业装置，开启前方作业装置指令；
步骤5-2-3，当车辆两侧检测区域内检测到行人离开且车尾检测区域内检测到行人时，则发出关闭后方作业装置，开启侧方作业装置指令；
步骤5-2-4，当车尾检测区域内检测到行人离开，则发出开启后方作业装置指令。
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