CN112562304B - 一种应用层与传感器数据的交互系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及传感器数据的处理技术领域，公开了一种应用层与传感器数据的交互系统，包括传感器模块、数据汇集模块及应用模块，传感器模块采集各种特征数据，并将特征数据均传送汇集至数据汇集模块内，数据汇集模块将特征数据共享传输至应用模块中供应用模块解析使用，数据汇集模块包括识别配置库、判别策略及修正策略，识别配置库中预存有多组数据识别策略，判别策略用于判断特征数据是否超过预设判定阈值，若特征数据小于判定阈值则启动修正策略。本发明通过数据汇集模块收集所有传感器所采集的数据，并进行解码整理后等待应用模块调用，由此使应用层能够轻松获取所需传感器数据，也使得传感器数据被收集后能够使用同样的通信协议进行传输。

Description

一种应用层与传感器数据的交互系统

技术领域

本发明涉及传感器数据的处理技术领域，具体涉及一种应用层与传感器数据的交互系统。

背景技术

目前ARM侧的应用层获取传感器数据时存在多种方式，比如激光雷达数据通过socket方式从ARM侧获取，毫米波雷达、摄像头数据通过socket方式从MCU单片机侧的CAN通道获取，超声波雷达通过接口回调方式来获取。后续还可能会在ARM侧的CAN接口接上传感器，那么还得考虑如何从这些传感器读取数据。从分层设计的角度来讲，应该在应用层和底层数据传输之间进行隔离，也就是说应用层不需要关心传感器数据是如何获取而来的，而只需要获得自己需要的数据即可。

为解决此问题则需要在应用层与传感器之间封装一层传感器数据处理模块对数据进行汇总处理，但是由于增多增加了传感器数据处理模块，则数据需要先传至传感器数据处理模块中然后再传送至应用层中，多增加了一次传送由此会造成数据的传输中造成的失真率的增加，进而降低了数据的准确性，此方式尤其会对图像类型的数据造成不利影响，而最终影响数据对应用层的参考价值。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种应用层与传感器数据的交互系统，该系统可以提高所采集的图像数据的准确性。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种应用层与传感器数据的交互系统，包括传感器模块、数据汇集模块及应用模块，所述传感器模块采集各种特征数据，并将所述特征数据均传送汇集至数据汇集模块内，所述数据汇集模块将所述特征数据共享传输至应用模块中供应用模块解析使用，其特征在于，所述数据汇集模块包括识别配置库、判别策略及修正策略，所述识别配置库中预存有多组数据识别策略，此所述数据识别策略用于解析不同传感器所采集的数据并整理存放至识别配置库中，所述判别策略用于判断特征数据是否超过预设判定阈值，若所述特征数据小于判定阈值则启动修正策略对特征数据进行修正。

在本发明中，进一步的，所述判别策略调取所述识别配置库中的采集到的数据值，并将所述数据值植入提前配置的异常算法中进行处理后得到第一实测数据，所述第一实测数据通过对比子策略与预设判定阈值进行对比而得到第一对比结果，执行策略根据所述第一对比结果调取对应的修正策略进行修正。

在本发明中，进一步的，所述数据识别策略包括有效负载数据解析策略及身份数据解析策略，所述身份数据解析策略用于辨识收集数据的来源以及类型形成身份标识数据，所述有效负载数据解析策略用于将传感器采集到的有效的数据内容与其对应的身份标识数据重新组装成新的待传数据供应用层调取使用。

在本发明中，进一步的，所述判定阈值包括第一通过阈值与第一修正阈值。

在本发明中，进一步的，所述对比子策略为第一实测数据大于第一通过阈值时，认为数据为可用数据正常输出，所述第一实测数据小于第一通过阈值且大于第一修正阈值时，认为数据为可修正数据并启动修正策略对数据进行处理，所述第一实测数据小于第一修正阈值时，认为图像数据为不可用数据执行重采指令。

在本发明中，进一步的，所述传感器模块为图像采集单元，所述图像采集单元所采集的图像数据发送至数据汇集模块中，所述数据汇集模块启动所述判别策略中对应的图像判别策略对图像数据进行识别判定处理，所述图像判别策略包括图像分区子策略及单区亮度配置算法，所述图像分区子策略对图像数据进行物理分区，所述单区亮度配置算法用于得出每一单元区域中的亮度特征值，所述亮度配置算法为：

其中，Y为亮度值，k₁、k₂为权重系数，w为单元区域中的所有像素块的亮度值的众数，q为单元区域中的所有像素块的亮度值的平均数；

所述图像判别策略配置有亮度均一判别子策略，所述均一判别子策略计算得出异常结果，所述异常结果包括单帧图像数据中所有单元区域中的亮度特征值的众数的组数及每组所述众数个数占总亮度特征值总个数的比例，通过图像异常对比子策略将所述异常结果与预设亮度阈值进行对比，当所述异常结果小于亮度阈值时，则启动图像修正策略对图像数据的亮度进行修正。此方案通过判别可先将有问题的图像数据进行修正，保证应用层在获取数据时图像数据的质量均为可使用的高质量数据。

在本发明中，进一步的，所述图像修正策略包括亮度修正子策略，所述亮度修正子策略调节亮度特征值与众数值不同的单元区域中每一像素块的亮度的大小为众数值大小，并将调整后的图像数据储存为第一修正数据；

所述均一判别子策略统计出单帧图像数据中所有单元区域中的亮度特征值的众数为多组时，则发送重采指令，所述重采指令用于启动传感器进行重新采集工作。

在本发明中，进一步的，所述图像判别策略还配置有异物判别子策略，所述异物判别子策略随机调取第一识别时段内的多组图像数据作为第一辨识数据，并分别识别所述第一辨识数据内的每张数据图像的异物图像信息，并判定所有的所述异物图像信息的坐标位置及图像内容是否均相同。此方案可以判断是否存在异物，并在存在异物时对异物进行及时清理。

在本发明中，进一步的，所述图像判别策略还配置有异物验证子策略，所述异物验证子策略驱动图像采集设备转动第一验证角度并采集此角度上的第一验证图像，并将所述第一验证图像与第一识别数据进行对比，若存在相同的异物图像信息，则启动异物修正子策略，所述异物修正子策略用于开启清洁装置进行去异物操作。

在本发明中，进一步的，所述清洁装置包括球形外罩、擦拭机构与驱动机构，所述擦拭机构转动套设于球形外罩上，所述驱动机构与擦拭机构连接用于带动擦拭机构绕球形外罩的直径转动；

所述擦拭机构包括擦拭架体、擦拭布与供液气囊，所述擦拭架体内设置有清洁液容置腔与布液道，所述供液气囊连接于容置腔与布液道之间，且该所述供液气囊与容置腔及布液道的连接处均设有弹性阀片，所述供液气囊由弹性材质制成，所述擦拭布滑动设置于擦拭架体内侧，所述供液气囊设置于擦拭布的滑动方向上。此方案可通过擦拭布的挤压来改变供液气囊的体积由此完成供液气囊对清洁液的吸排。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过在传感器模块及应用模块之间设置数据汇集模块，通过数据汇集模块收集所有传感器所采集的数据，并在数据汇集模块进行解码整理等待应用模块的之间调用，符合分层设计的要求，应用层不需要关心传感器数据是来自什么装置处，是通过CAN接口还是通过socket的方式传输过来，由此使应用层能够轻松获取所需传感器数据，从而使得不同的传感器数据被收集后能够使用同样的通信协议进行传输。

另外，在数据汇集模块内还配置了判别策略及图像修正策略，由此可对所收集到的图像数据进行预先判断处理，通过提前对图像数据的判断与修复可以提高应用端所接受到的图像的质量更高，更加据有参考价值。

同时通过设置对图像采集装置的异物判别子策略来及时判断图像采集设备上是否附着有异物，并可以及时调用清洁装置来及时清理图像采集装置来保证所采集的图像的精度以及准确性。

附图说明

图1为本发明中的数据传送示意图。

图2为本发明的数据汇集模块中的逻辑控制示意图。

图3为本发明中清洁装置的总体结构示意图。

图4为本发明中清洁装置的仰视结构示意图。

图5为图4中A-A向的剖切结构示意图。

图6为本发明中供液气囊恢复形变增大容积时图5中B处的结构示意图。

图7为本发明中供液气囊被挤压减小容积时图5中B处的结构示意图。

附图中：1、应用模块；2、数据汇集模块；21、识别配置库；22、判别策略；221、图像分区子策略；222、异物判别子策略；223、均一判别子策略；23、图像修正策略；3、传感器模块；41、球形外罩；42、擦拭机构；421、容置腔；422、布液道；423、擦拭布；424、滑道；425、单向阀；426、挤压活塞；427、供液气囊；43、驱动机构。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请同时参见图1至图7，本发明一较佳实施方式提供一种应用层与传感器数据的交互系统，包括传感器模块3、数据汇集模块2及应用模块1，传感器模块3采集各种特征数据，并将特征数据均传送汇集至数据汇集模块2内，数据汇集模块2将特征数据共享传输至应用模块1中供应用模块1解析使用，其特征在于，数据汇集模块2包括识别配置库21、判别策略及修正策略，识别配置库21中预存有多组数据识别策略，此数据识别策略用于解析不同传感器所采集的数据并整理存放至识别配置库21中，判别策略用于判断特征数据是否超过预设判定阈值，若特征数据小于判定阈值则启动修正策略对特征数据进行修正。应用层跟数据汇集模块2之间使用回调接口传递数据，该方式需要应用层实现几个回调接口函数，要获取哪类传感器数据就向数据汇集模块2注册哪个回调函数，数据汇集模块2中接收到传感器数据后，根据数据类型来判断调用哪个回调函数进行处理。由于是同步调用，所以在回调函数中需要把传感器数据尽快取出来然后尽快返回，要不然会阻塞数据汇集模块2中后续的数据接收。这就要求应用层不能在回调接口中进行耗时操作，比如数据分析等。数据识别策略包括有效负载数据解析策略及身份数据解析策略，身份数据解析策略用于辨识收集数据的来源以及类型形成身份标识数据，有效负载数据解析策略用于将传感器采集到的有效的数据内容与其对应的身份标识数据重新组装成新的待传数据供应用层调取使用。毫米波雷达数据为例，该数据中不同的can id表示不同的目标数据，这些can id也需要传递给应用层，所以最后的待传数据中里不仅包含有效负载数据，还包含对应的can id，所以在数据汇集模块2中需要以can id元素再加上有效负载数据的结构形式来组装数据。

如图2所示，以图像数据的处理为例进行介绍，图像判别策略22包括图像分区子策略221及单区亮度配置算法，图像分区子策略221对图像数据进行物理分区，物理分区为在由摄像头采集到的方型照片上设置多组相互垂直的水平线以及纵向线对照片进行分割，由水平线以及纵向线所圈定围成区域为单元区域，另外以方形照片的左下角为原点，横向底边为X轴纵向侧边为Y建立笛卡尔直角坐标系，由此可通过坐标来标识每一个照片上的单元区域。单区亮度配置算法用于得出每一单元区域中的亮度特征值，亮度配置算法为：

其中，Y为亮度值，k₁、k₂为权重系数，k₁＝1.1，k₂＝0.9，w为单元区域中的所有像素块的亮度值的众数，q为单元区域中的所有像素块的亮度值的平均数。通过给众数及平均值配置权重系数由此可以更加准确的反应对应区域的亮度的实际情况。由于平均数容易受到极大值与极小值的影响，并且众数也可以反应一个数据集中绝大多数的数值的情况值，同时通过为设置众数设置一个较高的权重系数可以使亮度值更加偏向于众数值的大小，由此可避免极大值于极小值对最后计算结果的影响，使得数据更加精准。

如图2所示，图像判别策略22配置有亮度均一判别子策略223，均一判别子策略223计算得出异常结果，异常结果包括该单帧图像数据中所有单元区域中的亮度特征值的众数的组数及每组众数个数占总亮度特征值总个数的比例，将异常结果与预设亮度阈值进行对比，当异常结果小于亮度阈值时，则启动图像修正策略23对图像数据的亮度进行修正。此方案通过判别可先将有问题的图像数据进行修正，保证应用层在获取数据时图像数据的质量均为可使用的高质量数据。以上步骤应用至实际中后其具体如下，以将单帧图像划分为1000个方型单元区域，并通过上述的亮度配置算法来计算出每一个单元区域的亮度值Y，由此可得出1000个亮度值Y，此亮度值会形成一个数据集，均一判别子策略223可以计算出该数据集中共有几组众数以及每一组众数的数据个数占总数据量的比例，此内容为异常结果，如此1000个亮度值中，只有一组众数，该众数占总数据个数的比例为95％，预设的亮度阈值具体内容为第一通过阈值为94％，第一修正阈值为89％，当众数为一组时，比例大于94％时，认为图像数据为可用数据正常输出即可，当比例处于89％-94％之间时，认为图像数据为可修正数据启动亮度修正子策略对图像进行处理，当比例低于89％时，认为图像数据为不可用数据，执行重采指令，另外，当众数为多组时，也发送重采指令，重采指令用于启动传感器进行重新采集工作。根据以上的预设的亮度阈值可知当众数比例为95％时，此图像为可用数据正常输出即可。

当比例处于89％-94％之间时，启动亮度修正子策略，亮度修正子策略可调节亮度特征值与众数值不同的单元区域中每一像素块的亮度的大小为众数值大小，并将调整后的图像数据储存为第一修正数据。通常来说图像数据的亮度失真大多数的情况均为仅有个别的小面积区域的亮度的数值大小出现问题，由此将对应区域中的像素块的亮度改变为与众数值一致亮度大小即可恢复。

如图2所示，图像判别策略22还配置有异物判别子策略222，异物判别子策略222的启动可由应用端的操作人员输出指令来进行也可由提前设置的启动时间来触发，如提前设置为当设备运行时每间隔1小时即可启动一次异物判别子策略222，异物判别子策略222随机调取第一识别时段内的3组图像数据作为第一辨识数据，由于图像采集设备设置在移动设备上或者要求采集的场景为实时变换的场景，所以采集到的图像内容通常为变动的内容，所以在第一识别时段内所采集的图像数据的内容并不相同。第一识别时段可根据采集频率自行进行设置，需要保证第一识别时段内的图像数据的组数不低于4组，并识别第一辨识数据内的3张数据图像内是否在同一坐标位置的单元区域中存在同一异物图像信息，若存在则输出第二异常结果，同时需要启动异物验证子策略来继续进行验证确认。

异物验证子策略驱动图像采集设备转动第一验证角度并采集此角度上的第一验证图像，并将第一验证图像与第一识别数据进行对比，若异物图像信息的形状以及位置信息在第一验证图像中与第一辨识数据中为完全相同的，此时基本可以判定有外部的异物附着固定在了摄像头的镜头外部，需要进行清洁，所以可以通过异物修正子策略开启清洁装置进行去异物操作。

如图3-5所示，清洁装置包括球形外罩41、擦拭机构42与驱动机构43，擦拭机构42转动套设于球形外罩41上，驱动机构43与擦拭机构42连接用于带动擦拭机构42绕球形外罩41的直径转动。球形外罩41为半球形式摄像头设置于球形外罩41内侧，通过驱动机构43可以带动擦拭机构42转动，而在擦拭机构42转动的过程中由于夹设在球形外罩41与擦拭机构42之间的擦拭布423的摩擦可将球形外罩41外侧的异物擦除。

如图5所示，擦拭机构42包括擦拭架体、擦拭布423与供液气囊427，擦拭架体内设置有清洁液容置腔421与布液道422，供液气囊427连接于容置腔421与布液道422之间，且该供液气囊427与容置腔421及布液道422的连接处均设有弹性阀片，此弹性阀片也可直接替换为现有的常用通过压力来启闭的单向阀425，供液气囊427由弹性材质制成，当供液气囊427的体积处于正常状态时弹性阀片均正常盖设在连接口处，如图7所示，当进行第一次擦拭时，擦拭布423受到摩擦而向靠近供液气囊427一侧运动，由此供液气囊427被挤压，其内部的容积减小，位于容置腔421一侧的弹性阀片关闭连接口，而位于布液道422一侧的弹性阀片打开连接口，此时位于供液气囊427中的清洁液被挤压至布液道422中再有布液道422的出液口中流出浸润在擦拭布423的中段区域。如图6所示，当第一次擦拭完成后驱动机构43反向运动带动擦拭架体往回转动恢复至初始位置，此时擦拭布423受到摩擦而向远离供液气囊427一侧运动，由此供液气囊427不会受到挤压，依照其自身的弹性力逐渐恢复原有的形状，此时其内部的容积增大，位于容置腔421一侧的弹性阀片打开连接口，而位于布液道422一侧的弹性阀片关闭连接口，此时清洁液由容置腔421中被吸入供液气囊427内，以便下一次擦拭时为擦拭布423供液。擦拭布423滑动设置于擦拭架体内侧，供液气囊427设置于擦拭布423的滑动方向上，当擦拭架体进行移动时擦拭布423会在滑槽内滑动，由此擦拭布423的一侧端部会对供液气囊427进行挤压来改变供液气囊427的体积。

擦拭架体上开设有滑槽，滑槽的两端侧的轨道比中间端的轨道更加靠近擦拭架体的内侧壁，多组布液道422的出液口位于擦拭布423的中段区域。且在滑槽与供液气囊427之间滑设有挤压活塞426，当擦拭布423受摩擦力后向靠近供液气囊427一侧堆积，并推动挤压活塞426挤压供液气囊427，当没有擦拭布423对挤压活塞426施力时挤压活塞426可在供液气囊427的恢复力的推动下回归原位，也可在挤压活塞426与滑道424之间设置弹性件，通过弹性件的恢复力来带动挤压活塞426回归原位，并且由此也可在挤压活塞426回位时使放置供液气囊427的腔室内形成负压有助于供液气囊427的形状的恢复。

上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。

Claims (9)

1.一种应用层与传感器数据的交互系统，包括传感器模块(3)、数据汇集模块(2)及应用模块(1)，所述传感器模块(3)采集各种特征数据，并将所述特征数据均传送汇集至数据汇集模块(2)内，所述数据汇集模块(2)将所述特征数据共享传输至应用模块(1)中供应用模块(1)解析使用，其特征在于，所述数据汇集模块(2)包括识别配置库(21)、判别策略及修正策略，所述识别配置库(21)中预存有多组数据识别策略，此所述数据识别策略用于解析不同传感器所采集的数据并整理存放至识别配置库(21)中，所述判别策略用于判断特征数据是否超过预设判定阈值，若所述特征数据小于判定阈值则启动修正策略对特征数据进行修正；

所述传感器模块(3)为图像采集单元，所述图像采集单元所采集的图像数据发送至数据汇集模块(2)中，所述数据汇集模块(2)启动所述判别策略中对应的图像判别策略(22)对图像数据进行识别判定处理，所述图像判别策略(22)包括图像分区子策略(221)及单区亮度配置算法，所述图像分区子策略(221)对图像数据进行物理分区，所述单区亮度配置算法用于得出每一单元区域中的亮度特征值，所述亮度配置算法为：

其中，Y为亮度值，k₁、k₂为权重系数，w为单元区域中的所有像素块的亮度值的众数，q为单元区域中的所有像素块的亮度值的平均数；

所述图像判别策略(22)配置有亮度均一判别子策略(223)，所述均一判别子策略(223)计算得出异常结果，所述异常结果包括单帧图像数据中所有单元区域中的亮度特征值的众数的组数及每组所述众数个数占总亮度特征值总个数的比例，通过图像异常对比子策略将所述异常结果与预设亮度阈值进行对比，当所述异常结果小于亮度阈值时，则启动图像修正策略(23)对图像数据的亮度进行修正。

2.根据权利要求1所述的一种应用层与传感器数据的交互系统，其特征在于，所述判别策略调取所述识别配置库(21)中的采集到的数据值，并将所述数据值植入提前配置的异常算法中进行处理后得到第一实测数据，所述第一实测数据通过对比子策略与预设判定阈值进行对比而得到第一对比结果，执行策略根据所述第一对比结果调取对应的修正策略进行修正。

3.根据权利要求2所述的一种应用层与传感器数据的交互系统，其特征在于，所述数据识别策略包括有效负载数据解析策略及身份数据解析策略，所述身份数据解析策略用于辨识收集数据的来源以及类型形成身份标识数据，所述有效负载数据解析策略用于将传感器采集到的有效的数据内容与其对应的身份标识数据重新组装成新的待传数据供应用层调取使用。

4.根据权利要求3所述的一种应用层与传感器数据的交互系统，其特征在于，所述判定阈值包括第一通过阈值与第一修正阈值。

5.根据权利要求4所述的一种应用层与传感器数据的交互系统，其特征在于，所述对比子策略为第一实测数据大于第一通过阈值时，认为数据为可用数据正常输出，所述第一实测数据小于第一通过阈值且大于第一修正阈值时，认为数据为可修正数据并启动修正策略对数据进行处理，所述第一实测数据小于第一修正阈值时，认为图像数据为不可用数据执行重采指令。

6.根据权利要求5所述的一种应用层与传感器数据的交互系统，其特征在于，所述图像修正策略(23)包括亮度修正子策略，所述亮度修正子策略调节亮度特征值与众数值不同的单元区域中每一像素块的亮度的大小为众数值大小，并将调整后的图像数据储存为第一修正数据；

所述均一判别子策略(223)统计出单帧图像数据中所有单元区域中的亮度特征值的众数为多组时，则发送重采指令，所述重采指令用于启动传感器进行重新采集工作。

7.根据权利要求6所述的一种应用层与传感器数据的交互系统，其特征在于，所述图像判别策略(22)还配置有异物判别子策略(222)，所述异物判别子策略(222)随机调取第一识别时段内的多组图像数据作为第一辨识数据，并分别识别所述第一辨识数据内的每张数据图像的异物图像信息，并判定所有的所述异物图像信息的坐标位置及图像内容是否均相同。

8.根据权利要求7所述的一种应用层与传感器数据的交互系统，其特征在于，所述图像判别策略(22)还配置有异物验证子策略，所述异物验证子策略驱动图像采集设备转动第一验证角度并采集此角度上的第一验证图像，并将所述第一验证图像与第一识别数据进行对比，若存在相同的异物图像信息，则启动异物修正子策略，所述异物修正子策略用于开启清洁装置进行去异物操作。

9.根据权利要求8所述的一种应用层与传感器数据的交互系统，其特征在于，所述清洁装置包括球形外罩(41)、擦拭机构(42)与驱动机构(43)，所述擦拭机构(42)转动套设于球形外罩(41)上，所述驱动机构(43)与擦拭机构(42)连接用于带动擦拭机构(42)绕球形外罩(41)的直径转动；

所述擦拭机构(42)包括擦拭架体、擦拭布(423)与供液气囊(427)，所述擦拭架体内设置有清洁液容置腔(421)与布液道(422)，所述供液气囊(427)连接于清洁液容置腔(421)与布液道(422)之间，且该所述供液气囊(427)与清洁液容置腔(421)及布液道(422)的连接处均设有弹性阀片，所述供液气囊(427)由弹性材质制成，所述擦拭布(423)滑动设置于擦拭架体内侧，所述供液气囊(427)设置于擦拭布(423)的滑动方向上。

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