CN112861582A - 可填充书籍数量信号分析系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可填充书籍数量信号分析系统，包括：实时显示设备，设置在移动检测机构内，用于接收并显示可填充书籍数量；对象辨识设备，用于基于书籍外形特征识别出接收图像中的各个书籍对象，基于书架外形特征识别出接收图像中的书架对象；面积鉴别设备，用于计算各个书籍对象分别所占的像素点数量的总数和平均数，计算所述书架对象所占的像素点数量，当所述总数到所述书架对象所占的像素点数量的比例超限时，发出书架充实信号。本发明还涉及一种可填充书籍数量信号分析方法。本发明的可填充书籍数量信号分析系统及方法数据有效、方便监控。由于能够获取到书架的估测面积和书架内书籍的估测面积，从而能够计算出当前书架中可填充书籍的数量。

Description

可填充书籍数量信号分析系统及方法
技术领域
本发明涉及信号处理领域，尤其涉及一种可填充书籍数量信号分析系统及方法。
背景技术
信号处理(signal processing)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。
与信号有关的理化或数学过程有：信号的发生、信号的传送、信号的接收、信号的分析(即了解某种信号的特征)、信号的处理(即把某一个信号变为与其相关的另一个信号，例如滤除噪声或干扰，把信号变换成容易分析与识别的形式)、信号的存储、信号的检测与控制等。也可以把这些与信号有关的过程统称为信号处理。
在事件变化过程中抽取特征信号，经去干扰、分析、综合、变换和运算等处理，从而得到反映事件变化本质或处理者感兴趣的信息的过程。分模拟信号处理和数字信号处理。
发明内容
为了解决现有技术中的相关技术问题，本发明提供了一种可填充书籍数量信号分析系统及方法，能够基于书架和书籍的视觉成像结果分别占据的面积估测当前书架尚可填充书籍的数量，为书店管理人员提供有价值的参考书籍；尤为关键的是，计算所有书籍占据面积的平均值，基于所述平均值和书架剩余面积具体执行对当前书架尚可填充书籍的数量的估测。
根据本发明的一方面，提供了一种可填充书籍数量信号分析系统，所述系统包括：
实时显示设备，设置在移动检测机构内，用于在接收到可填充书籍数量时，实时显示所述可填充书籍数量；
微型摄像头，设置在移动检测机构内，用于对书店内的书架所在环境执行现场摄像动作，以获得当前摄像帧；
所述微型摄像头包括第一控制单元、第二控制单元和各个图像传感单元，所述第二控制单元与所述第一控制单元连接；
所述第一控制单元用于对所述微型摄像头的预览图像进行面积最大的目标类型的分析，以获得对应的主要目标类型；
所述第二控制单元还分别与所述各个图像传感单元连接，用于基于接收到的所述主要目标类型控制每一个图像传感单元的曝光时长；
对象辨识设备，与所述微型摄像头连接，用于接收所述当前摄像帧，基于书籍外形特征识别出所述当前摄像帧中的各个书籍对象，基于书架外形特征识别出所述当前摄像帧中的书架对象；
面积鉴别设备，与所述对象辨识设备连接，用于计算各个书籍对象分别所占的像素点数量的总数和平均数，计算所述书架对象所占的像素点数量，当各个书籍对象分别所占的像素点数量的总数到所述书架对象所占的像素点数量的比例超限时，发出书架充实信号。
根据本发明的另一方面，还提供了一种可填充书籍数量信号分析方法，所述方法包括：
使用实时显示设备，设置在移动检测机构内，用于在接收到可填充书籍数量时，实时显示所述可填充书籍数量；
使用微型摄像头，设置在移动检测机构内，用于对书店内的书架所在环境执行现场摄像动作，以获得当前摄像帧；
所述微型摄像头包括第一控制单元、第二控制单元和各个图像传感单元，所述第二控制单元与所述第一控制单元连接；
所述第一控制单元用于对所述微型摄像头的预览图像进行面积最大的目标类型的分析，以获得对应的主要目标类型；
所述第二控制单元还分别与所述各个图像传感单元连接，用于基于接收到的所述主要目标类型控制每一个图像传感单元的曝光时长；
使用对象辨识设备，与所述微型摄像头连接，用于接收所述当前摄像帧，基于书籍外形特征识别出所述当前摄像帧中的各个书籍对象，基于书架外形特征识别出所述当前摄像帧中的书架对象；
使用面积鉴别设备，与所述对象辨识设备连接，用于计算各个书籍对象分别所占的像素点数量的总数和平均数，计算所述书架对象所占的像素点数量，当各个书籍对象分别所占的像素点数量的总数到所述书架对象所占的像素点数量的比例超限时，发出书架充实信号。
本发明的可填充书籍数量信号分析系统及方法数据有效、方便监控。由于能够获取到书架的估测面积和书架内书籍的估测面积，从而能够计算出当前书架中可填充书籍的数量。
由此可见，本发明需要具备以下三处重要的发明点：
(1)根据当前场景内主要目标的类型调节用于成像的每一个图像传感单元的曝光时长，以实现对图像传感操作的智能化控制；
(2)基于书架和书籍的视觉成像结果分别占据的面积估测当前书架尚可填充书籍的数量，为书店管理人员提供有价值的参考书籍；
(3)计算所有书籍占据面积的平均值，基于所述平均值和书架剩余面积具体执行对当前书架尚可填充书籍的数量的估测。
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可填充书籍数量信号分析系统所应用的书架的场景示意图。
具体实施方式
下面将参照附图对本发明的可填充书籍数量信号分析系统及方法的实施方案进行详细说明。
图像处理中，输入的是质量低的图像，输出的是改善质量后的图像，常用的图像处理方法如下所示。
1)图像变换：由于图像阵列很大，直接在空间域中进行处理，涉及计算量很大。因此，往往采用各种图像变换的方法，如傅立叶变换、沃尔什变换、离散余弦变换等间接处理技术，将空间域的处理转换为变换域处理，不仅可减少计算量，而且可获得更有效的处理(如傅立叶变换可在频域中进行数字滤波处理)。目前新兴研究的小波变换在时域和频域中都具有良好的局部化特性，它在图像处理中也有着广泛而有效的应用。
2)图像编码压缩：图像编码压缩技术可减少描述图像的数据量(即比特数)，以便节省图像传输、处理时间和减少所占用的存储器容量。压缩可以在不失真的前提下获得，也可以在允许的失真条件下进行。编码是压缩技术中最重要的方法，它在图像处理技术中是发展最早且比较成熟的技术。
3)图像增强和复原：图像增强和复原的目的是为了提高图像的质量，如去除噪声，提高图像的清晰度等。图像增强不考虑图像降质的原因，突出图像中所感兴趣的部分。如强化图像高频分量，可使图像中物体轮廓清晰，细节明显；如强化低频分量可减少图像中噪声影响。图像复原要求对图像降质的原因有一定的了解，一般讲应根据降质过程建立“降质模型”，再采用某种滤波方法，恢复或重建原来的图像。
4)图像分割：图像分割是数字图像处理中的关键技术之一。图像分割是将图像中有意义的特征部分提取出来，其有意义的特征有图像中的边缘、区域等，这是进一步进行图像识别、分析和理解的基础。虽然目前已研究出不少边缘提取、区域分割的方法，但还没有一种普遍适用于各种图像的有效方法。因此，对图像分割的研究还在不断深入之中，是目前图像处理中研究的热点之一。
目前，由于顾客来回地阅读，导致书店内的每一个书架上的书籍在一段时间后都可能处于剩余空间较多需要书籍填充的状态，这时需要工作人员立即填充书籍以避免有限的书架资源的浪费。目前都采用人工巡检的模式进行书架状态的检测，显然这种模式费时费力。
为了克服上述不足，本发明搭建了一种可填充书籍数量信号分析系统及方法，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可填充书籍数量信号分析系统所应用的书架的场景示意图。
根据本发明实施方案示出的可填充书籍数量信号分析系统包括：
实时显示设备，设置在移动检测机构内，用于在接收到可填充书籍数量时，实时显示所述可填充书籍数量；
微型摄像头，设置在移动检测机构内，用于对书店内的书架所在环境执行现场摄像动作，以获得当前摄像帧；
所述微型摄像头包括第一控制单元、第二控制单元和各个图像传感单元，所述第二控制单元与所述第一控制单元连接；
所述第一控制单元用于对所述微型摄像头的预览图像进行面积最大的目标类型的分析，以获得对应的主要目标类型；
所述第二控制单元还分别与所述各个图像传感单元连接，用于基于接收到的所述主要目标类型控制每一个图像传感单元的曝光时长；
对象辨识设备，与所述微型摄像头连接，用于接收所述当前摄像帧，基于书籍外形特征识别出所述当前摄像帧中的各个书籍对象，基于书架外形特征识别出所述当前摄像帧中的书架对象；
面积鉴别设备，与所述对象辨识设备连接，用于计算各个书籍对象分别所占的像素点数量的总数和平均数，计算所述书架对象所占的像素点数量，当各个书籍对象分别所占的像素点数量的总数到所述书架对象所占的像素点数量的比例超限时，发出书架充实信号；
其中，基于接收到的所述主要目标类型控制每一个图像传感单元的曝光时长包括：所述主要目标类型为非监控目标类型时，降低每一个图像传感单元的曝光时长；
其中，基于接收到的所述主要目标类型控制每一个图像传感单元的曝光时长包括：所述主要目标类型为亮目标类型时，降低每一个图像传感单元的曝光时长；
其中，所述面积鉴别设备还用于当各个书籍对象分别所占的像素点数量的总数到所述书架对象所占的像素点数量的比例未超限时，发出书架亏空信号；
其中，所述面积鉴别设备还与所述实时显示设备连接，用于在发出所述书架亏空信号时，将所述书架对象所占的像素点数量减去各个书籍对象分别所占的像素点数量的总数所获得的差值除以所述平均数获得的数值取整后作为可填充书籍数量输出。
接着，继续对本发明的可填充书籍数量信号分析系统的具体结构进行进一步的说明。
所述可填充书籍数量信号分析系统中：
所述对象辨识设备、所述面积鉴别设备和所述微型摄像头与同一石英振荡设备连接，用于获取所述石英振荡设备提供的时序数据；
其中，所述微型摄像头设置有多个散热孔，所述多个散热孔均匀分布在所述微型摄像头的外壳上。
所述可填充书籍数量信号分析系统中：
所述面积鉴别设备由现场可编程逻辑器件来实现，所述现场可编程逻辑器件基于VHDL语言设计。
所述可填充书籍数量信号分析系统中，还包括：
压力传感设备，设置在所述对象辨识设备的内部，用于感应所述对象辨识设备的内部压力。
所述可填充书籍数量信号分析系统中，还包括：
压力报警设备，与所述压力传感设备连接，用于在接收到的所述对象辨识设备的内部压力超限时，执行相应的压力报警操作。
根据本发明实施方案示出的可填充书籍数量信号分析方法包括：
使用实时显示设备，设置在移动检测机构内，用于在接收到可填充书籍数量时，实时显示所述可填充书籍数量；
使用微型摄像头，设置在移动检测机构内，用于对书店内的书架所在环境执行现场摄像动作，以获得当前摄像帧；
所述微型摄像头包括第一控制单元、第二控制单元和各个图像传感单元，所述第二控制单元与所述第一控制单元连接；
所述第一控制单元用于对所述微型摄像头的预览图像进行面积最大的目标类型的分析，以获得对应的主要目标类型；
所述第二控制单元还分别与所述各个图像传感单元连接，用于基于接收到的所述主要目标类型控制每一个图像传感单元的曝光时长；
使用对象辨识设备，与所述微型摄像头连接，用于接收所述当前摄像帧，基于书籍外形特征识别出所述当前摄像帧中的各个书籍对象，基于书架外形特征识别出所述当前摄像帧中的书架对象；
使用面积鉴别设备，与所述对象辨识设备连接，用于计算各个书籍对象分别所占的像素点数量的总数和平均数，计算所述书架对象所占的像素点数量，当各个书籍对象分别所占的像素点数量的总数到所述书架对象所占的像素点数量的比例超限时，发出书架充实信号；
其中，基于接收到的所述主要目标类型控制每一个图像传感单元的曝光时长包括：所述主要目标类型为非监控目标类型时，降低每一个图像传感单元的曝光时长；
其中，基于接收到的所述主要目标类型控制每一个图像传感单元的曝光时长包括：所述主要目标类型为亮目标类型时，降低每一个图像传感单元的曝光时长；
其中，所述面积鉴别设备还用于当各个书籍对象分别所占的像素点数量的总数到所述书架对象所占的像素点数量的比例未超限时，发出书架亏空信号；
其中，所述面积鉴别设备还与所述实时显示设备连接，用于在发出所述书架亏空信号时，将所述书架对象所占的像素点数量减去各个书籍对象分别所占的像素点数量的总数所获得的差值除以所述平均数获得的数值取整后作为可填充书籍数量输出。
接着，继续对本发明的可填充书籍数量信号分析方法的具体步骤进行进一步的说明。
所述可填充书籍数量信号分析方法中：
所述对象辨识设备、所述面积鉴别设备和所述微型摄像头与同一石英振荡设备连接，用于获取所述石英振荡设备提供的时序数据；
其中，所述微型摄像头设置有多个散热孔，所述多个散热孔均匀分布在所述微型摄像头的外壳上。
所述可填充书籍数量信号分析方法中：
所述面积鉴别设备由现场可编程逻辑器件来实现，所述现场可编程逻辑器件基于VHDL语言设计。
所述可填充书籍数量信号分析方法还可以包括：
使用压力传感设备，设置在所述对象辨识设备的内部，用于感应所述对象辨识设备的内部压力。
所述可填充书籍数量信号分析方法还可以包括：
使用压力报警设备，与所述压力传感设备连接，用于在接收到的所述对象辨识设备的内部压力超限时，执行相应的压力报警操作。
另外，VHDL主要用于描述数字系统的结构，行为，功能和接口。除了含有许多具有硬件特征的语句外，VHDL的语言形式、描述风格以及语法是十分类似于一般的计算机高级语言。VHDL的程序结构特点是将一项工程设计，或称设计实体(可以是一个元件，一个电路模块或一个系统)分成外部(或称可视部分,及端口)和内部(或称不可视部分)，既涉及实体的内部功能和算法完成部分。在对一个设计实体定义了外部界面后，一旦其内部开发完成后，其他的设计就可以直接调用这个实体。这种将设计实体分成内外部分的概念是VHDL系统设计的基本点。
VHDL具有功能强大的语言结构，可以用简洁明确的源代码来描述复杂的逻辑控制。它具有多层次的设计描述功能，层层细化，最后可直接生成电路级描述。VHDL支持同步电路、异步电路和随机电路的设计，这是其他硬件描述语言所不能比拟的。VHDL还支持各种设计方法，既支持自底向上的设计，又支持自顶向下的设计；既支持模块化设计，又支持层次化设计。
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 (10)

1.一种可填充书籍数量信号分析系统，其特征在于，所述系统包括：
实时显示设备，设置在移动检测机构内，用于在接收到可填充书籍数量时，实时显示所述可填充书籍数量；
微型摄像头，设置在移动检测机构内，用于对书店内的书架所在环境执行现场摄像动作，以获得当前摄像帧；
所述微型摄像头包括第一控制单元、第二控制单元和各个图像传感单元，所述第二控制单元与所述第一控制单元连接；
所述第一控制单元用于对所述微型摄像头的预览图像进行面积最大的目标类型的分析，以获得对应的主要目标类型；
所述第二控制单元还分别与所述各个图像传感单元连接，用于基于接收到的所述主要目标类型控制每一个图像传感单元的曝光时长；
对象辨识设备，与所述微型摄像头连接，用于接收所述当前摄像帧，基于书籍外形特征识别出所述当前摄像帧中的各个书籍对象，基于书架外形特征识别出所述当前摄像帧中的书架对象；
面积鉴别设备，与所述对象辨识设备连接，用于计算各个书籍对象分别所占的像素点数量的总数和平均数，计算所述书架对象所占的像素点数量，当各个书籍对象分别所占的像素点数量的总数到所述书架对象所占的像素点数量的比例超限时，发出书架充实信号；
其中，基于接收到的所述主要目标类型控制每一个图像传感单元的曝光时长包括：所述主要目标类型为非监控目标类型时，降低每一个图像传感单元的曝光时长；
其中，基于接收到的所述主要目标类型控制每一个图像传感单元的曝光时长包括：所述主要目标类型为亮目标类型时，降低每一个图像传感单元的曝光时长；
其中，所述面积鉴别设备还用于当各个书籍对象分别所占的像素点数量的总数到所述书架对象所占的像素点数量的比例未超限时，发出书架亏空信号；
其中，所述面积鉴别设备还与所述实时显示设备连接，用于在发出所述书架亏空信号时，将所述书架对象所占的像素点数量减去各个书籍对象分别所占的像素点数量的总数所获得的差值除以所述平均数获得的数值取整后作为可填充书籍数量输出。
2.如权利要求1所述的可填充书籍数量信号分析系统，其特征在于：
所述对象辨识设备、所述面积鉴别设备和所述微型摄像头与同一石英振荡设备连接，用于获取所述石英振荡设备提供的时序数据；
其中，所述微型摄像头设置有多个散热孔，所述多个散热孔均匀分布在所述微型摄像头的外壳上。
3.如权利要求2所述的可填充书籍数量信号分析系统，其特征在于：
所述面积鉴别设备由现场可编程逻辑器件来实现，所述现场可编程逻辑器件基于VHDL语言设计。
4.如权利要求3所述的可填充书籍数量信号分析系统，其特征在于，还包括：
压力传感设备，设置在所述对象辨识设备的内部，用于感应所述对象辨识设备的内部压力。
5.如权利要求4所述的可填充书籍数量信号分析系统，其特征在于，还包括：
压力报警设备，与所述压力传感设备连接，用于在接收到的所述对象辨识设备的内部压力超限时，执行相应的压力报警操作。
6.一种可填充书籍数量信号分析方法，其特征在于，所述方法包括：
使用实时显示设备，设置在移动检测机构内，用于在接收到可填充书籍数量时，实时显示所述可填充书籍数量；
使用微型摄像头，设置在移动检测机构内，用于对书店内的书架所在环境执行现场摄像动作，以获得当前摄像帧；
所述微型摄像头包括第一控制单元、第二控制单元和各个图像传感单元，所述第二控制单元与所述第一控制单元连接；
所述第一控制单元用于对所述微型摄像头的预览图像进行面积最大的目标类型的分析，以获得对应的主要目标类型；
所述第二控制单元还分别与所述各个图像传感单元连接，用于基于接收到的所述主要目标类型控制每一个图像传感单元的曝光时长；
使用对象辨识设备，与所述微型摄像头连接，用于接收所述当前摄像帧，基于书籍外形特征识别出所述当前摄像帧中的各个书籍对象，基于书架外形特征识别出所述当前摄像帧中的书架对象；
使用面积鉴别设备，与所述对象辨识设备连接，用于计算各个书籍对象分别所占的像素点数量的总数和平均数，计算所述书架对象所占的像素点数量，当各个书籍对象分别所占的像素点数量的总数到所述书架对象所占的像素点数量的比例超限时，发出书架充实信号；
其中，基于接收到的所述主要目标类型控制每一个图像传感单元的曝光时长包括：所述主要目标类型为非监控目标类型时，降低每一个图像传感单元的曝光时长；
其中，基于接收到的所述主要目标类型控制每一个图像传感单元的曝光时长包括：所述主要目标类型为亮目标类型时，降低每一个图像传感单元的曝光时长；
其中，所述面积鉴别设备还用于当各个书籍对象分别所占的像素点数量的总数到所述书架对象所占的像素点数量的比例未超限时，发出书架亏空信号；
其中，所述面积鉴别设备还与所述实时显示设备连接，用于在发出所述书架亏空信号时，将所述书架对象所占的像素点数量减去各个书籍对象分别所占的像素点数量的总数所获得的差值除以所述平均数获得的数值取整后作为可填充书籍数量输出。
7.如权利要求6所述的可填充书籍数量信号分析方法，其特征在于：
所述对象辨识设备、所述面积鉴别设备和所述微型摄像头与同一石英振荡设备连接，用于获取所述石英振荡设备提供的时序数据；
其中，所述微型摄像头设置有多个散热孔，所述多个散热孔均匀分布在所述微型摄像头的外壳上。
8.如权利要求7所述的可填充书籍数量信号分析方法，其特征在于：
所述面积鉴别设备由现场可编程逻辑器件来实现，所述现场可编程逻辑器件基于VHDL语言设计。
9.如权利要求8所述的可填充书籍数量信号分析方法，其特征在于，还包括：
使用压力传感设备，设置在所述对象辨识设备的内部，用于感应所述对象辨识设备的内部压力。
10.如权利要求9所述的可填充书籍数量信号分析方法，其特征在于，还包括：
使用压力报警设备，与所述压力传感设备连接，用于在接收到的所述对象辨识设备的内部压力超限时，执行相应的压力报警操作。
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