CN112904438A - 一种基于点云的空间扫描生命体检测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于车载智能安全技术领域,涉及一种基于点云的空间扫描生命体检测系统及方法,系统包括:车外终端、控制单元、扫描单元、存储单元和分析单元等;方法简述为:扫描单元采集点云数据;存储单元存储点云数据;分析单元分析点云数据,获得生命体检测结果;控制单元传送结果至车外终端。本申请采用点云技术对车内人体进行检测,确定人体是否存在生命,通过对人体局部区域扫描,形成点云数据,提供更多人体细节,准确判断车内是否存在生命体;各种终端加入系统,使得人们方便地获取车内空间是否存在生命体的信息,为后续营救措施的施行,提供有益的参考。
Description
技术领域
本发明属于车载智能安全技术领域,涉及一种基于点云的空间扫描生命体检测系统及方法。
背景技术
现今智能化装置的运用越来越广泛,通过加装智能化装置,对原有装置进行智能化改造,可有效提升原有装置的效率与质量。其中,车载智能化成为重要的发展方向。在众多的车载智能提升方向中,提高车内乘客的安全性始终是重要的发展方向。近年来,孩童安全问题受到大量的关注,而对于车载孩童却没有良好的检测措施。因此,本发明公开一种对车载有限空间内的人体进行生命体侦测的装置,即基于点云的空间生命体扫描检测系统,借以检测乘客在有限空间内的生命滞留状况。
发明内容
为了检测乘客在有限空间内的生命滞留状况,本发明提出一种基于点云的空间扫描生命体检测系统,技术方案如下:
一种基于点云的空间扫描生命体检测系统包括:车外终端、控制单元、扫描单元、存储单元、分析单元和供电单元;
所述车外终端与控制单元通过无线方式连接;
所述控制单元与扫描单元、存储单元、分析单元均连接;
所述扫描单元与存储单元连接;
所述存储单元与分析单元连接;
所述供电单元与控制单元、扫描单元、存储单元、分析单元均连接;
所述控制单元、扫描单元、存储单元、分析单元和供电单元均位于车内;
所述车外终端位于车外;
所述车外终端用于:
a、向车内的控制单元发送“生命体检测”的请求;
b、向车内的控制单元发送“获取生命体检测结果”的请求;
c、接收车内的控制单元发送的生命体检测的结果,并显示生命体检测的结果;
所述控制单元用于:
a、接收车外终端发送的“生命体检测”的请求,启动生命体检测;
b、接收车外终端发送的“获取生命体检测结果”的请求,停止生命体检测,提取存储单元中存储的最新的车载有限空间的人体是否存在生命的结果信息,并将生命体检测的结果发送给车外终端;
c、将“启动扫描”的信息下发给扫描单元;
d、将“启动分析”的信息下发给分析单元;
e、将“停止扫描”的信息下发给扫描单元;
f、将“停止分析”的信息下发给分析单元;
所述扫描单元用于:
a、接收控制单元发送的“启动扫描”的信息,启动扫描;
b、对车载有限空间的人体进行扫描,采集点云数据,并将采集的点云数据传输给存储单元;
c、接收控制单元发送的“停止扫描”的信息,停止扫描;
所述存储单元用于:
a、对扫描单元采集的点云数据进行存储;
b、存储分析单元发送的车载有限空间的人体是否存在生命的结果;
所述分析单元用于:
a、接收控制单元发送的“启动分析”的信息,启动分析;
b、提取存储单元内的点云数据进行空间建模,形成空间状态;
c、比对时间上相邻的空间状态,如果空间状态发生变化,则车载有限空间的人体存在生命;如果空间状态不发生变化,则车载有限空间的人体不存在生命;并将车载有限空间的人体是否存在生命的结果存储至存储单元;
d、接收控制单元发送的“停止分析”的信息,停止分析;
所述供电单元用于:为控制单元、扫描单元、存储单元和分析单元供电。
在上述技术方案的基础上,所述基于点云的空间扫描生命体检测系统还包括:太阳能充电系统;
所述供电单元为:蓄电池;
所述太阳能充电系统与蓄电池连接;
所述太阳能充电系统用于:在阳光下为蓄电池充电。
在上述技术方案的基础上,所述太阳能充电系统包括:太阳能电池、恒压恒流电路和防反流二极管;
所述太阳能电池依次经恒压恒流电路和防反流二极管与蓄电池连接,用于:在阳光下为蓄电池充电;
所述太阳能电池安装于车的外表面,用于:接收太阳光的照射。
在上述技术方案的基础上,所述基于点云的空间扫描生命体检测系统还包括:定位模块;
所述定位模块与供电单元连接,并由供电单元为定位模块提供电源;所述定位模块与控制单元连接;
所述定位模块为:GPS+北斗+WIFI定位模块,用于:对车定位,并将车的位置通过控制单元发送给车外终端显示。
在上述技术方案的基础上,所述车外终端包括:手机、计算机、平板电脑和能够显示的可穿戴设备等。
在上述技术方案的基础上,所述可穿戴设备包括:智能手表、智能手环、智能眼镜和智能头盔等。
在上述技术方案的基础上,所述扫描单元包括:RGB-D摄像机、三维激光扫描仪、激光传感器、立体相机和体感采集器等。
一种应用上述检测系统的基于点云的空间扫描生命体检测方法,包括以下步骤:
S1、车外终端向车内的控制单元发送“生命体检测”的请求;
S2、控制单元接收车外终端发送的“生命体检测”的请求,启动生命体检测;
S3、控制单元将“启动扫描”的信息下发给扫描单元;
S4、扫描单元接收控制单元发送的“启动扫描”的信息,启动扫描;
S5、扫描单元对车载有限空间的人体进行扫描,采集点云数据;
S6、扫描单元将采集的点云数据传输给存储单元;
S7、存储单元对扫描单元采集的点云数据进行存储,作为初始点云数据;
S8、控制单元将“启动分析”的信息下发给分析单元;
S9、分析单元接收控制单元发送的“启动分析”的信息,启动分析;
S10、分析单元提取存储单元内的初始点云数据进行空间建模,形成初始空间状态;
S11、扫描单元继续对车载有限空间的人体进行扫描,采集点云数据;
S12、扫描单元再将后续采集的点云数据传输给存储单元;
S13、存储单元再对扫描单元后续采集的点云数据进行存储,作为后续第1组点云数据;
S14、分析单元提取存储单元内的后续第1组点云数据进行空间建模,形成后续第1个空间状态;
S15、分析单元将初始空间状态与后续第1个空间状态进行比对;
初始空间状态与后续第1个空间状态为:时间上相邻的空间状态;
如果后续第1个空间状态相对于初始空间状态发生变化,则车载有限空间的人体存在生命;
如果后续第1个空间状态相对于初始空间状态不发生变化,则车载有限空间的人体不存在生命;
分析单元将车载有限空间的人体是否存在生命的结果存储至存储单元;
S16、将后续第1组点云数据作为初始点云数据,将后续第1个空间状态作为初始空间状态;
S17、循环重复步骤S11-S16,直到车外终端向车内的控制单元发送“获取生命体检测结果”的请求,上述循环重复步骤结束;
S18、车外终端向车内的控制单元发送“获取生命体检测结果”的请求;
S19、控制单元接收车外终端发送的“获取生命体检测结果”的请求,停止生命体检测;
S20、控制单元将“停止扫描”的信息下发给扫描单元;
S21、扫描单元接收控制单元发送的“停止扫描”的信息,停止扫描;
S22、控制单元将“停止分析”的信息下发给分析单元;
S23、分析单元接收控制单元发送的“停止分析”的信息,停止分析;
S24、控制单元提取存储单元中存储的最新的车载有限空间的人体是否存在生命的结果信息,并将生命体检测的结果发送给车外终端;
S25、车外终端显示生命体检测的结果。
在上述技术方案的基础上,所述点云数据包括:若干点状的空间分布区块,每个区块分别对应一个坐标系;
每个区块对应的坐标系均不同;
所述空间分布区块对相应空间内的当前状态做标记。
在上述技术方案的基础上,所述分布区块包括:眼睛、鼻孔、胸口和嘴巴等;
所述生命体包括:驾驶员。
本发明的有益技术效果如下:
本申请采用点云技术对车内的人体进行检测,确定人体是否存在生命,通过对人体局部区域的扫描,形成点云数据,能够提供更多的人体细节,准确判断车内是否存在生命体;本申请所述技术方案并定位车的位置,有利于尽快寻找车及人的生命体;当车内的供电单元没有电时,可以通过太阳能转变为电能,为系统供电;各种终端加入系统,使得人们方便地获取车内空间是否存在生命体的信息以及车的位置,为后续营救措施的施行,提供有益的参考。
附图说明
本发明有如下附图:
图1为基于点云的空间扫描生命体检测系统的示意框图;
图2为初始点云数据形成的初始空间状态示意图;
图3为初始点云数据形成的空间分布区块示意图;
图4为变动后的空间分布区块示意图一;
图5为变动后的空间分布区块示意图二;
图6为人体局部分析状态示意图;
图7为眼睛分析状态示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例,对本发明的具体实施方式做进一步详细描述。
本发明公开一种基于点云的空间扫描生命体检测系统及方法,所述基于点云的空间扫描生命体检测系统的示意框图如图1所示,检测系统侦测主体(即所述空间扫描生命体检测系统)通过点云信息作为主要感知模块,并对空间信息进行分析。通过控制单元给予下发信息,扫描单元执行动态扫描,并实现扫描单元的启动与停止;当控制单元下发启动信息至扫描单元时,扫描单元会对空间进行点云数据的采集。采集得到的点云数据会被传入存储单元中,分析单元取出点云数据,进行空间建模,得到空间状态,经进一步分析,得出空间状态是否发生变化,判断车载有限空间的人体是否存在生命,并将判断结果通过控制单元提供给车外终端的程序应用软件、小程序或app应用。
如图2所示,扫描单元会对空间进行扫描,该扫描会产生点状的空间分布区块,每个区块都分别对应不同的坐标系。通过不同坐标系下空间分布区块的对应,将指定空间(例如眼睛区域、鼻孔区域或胸口区域)内的当前状态做下标记,而这些做下标记的空间分布区块则会回传于存储单元,进行存储,分析单元取出做下标记的空间分布区块,实现空间建模,形成初始空间状态。
如图3所示,对于建模完成的空间分布图形(即初始空间状态),会被标记出包含坐标系的空间分布区块的初始内容。不论目标区域是否为均匀或不均匀面,标记坐标也会呈现均匀分布的坐标系,但仅限于初始坐标分布,即初始分布(即初始的空间分布图形)为均匀的点状空间分布。
如图4和图5所示,当包含坐标系的空间分布区块内容,由于受到空间物体变动产生改变时,会与初始内容进行比对。这时候能通过比对,分析物体状态是否存在动态生命体。其中,初始坐标系会在每次启动时定义,并对往后的点云进行型变分析,从而获得空间探测后的结果(即以初始分布为基准,比对以后的采集数据,获得检测结果)。
如图6所示,在局部分析部分,对于不规则物体,由于三维空间形成视距与扫描线延伸。因此,在对应不规则物体时,初始坐标系也会发生改变,但不影响扫描线的扫描角度,仅有反传数据(即扫描单元向存储单元传送的点云数据)的变异。而通过局部分析,可进行更更细致的状态分析。
如图7所示,通过眼睛的坐标系变形以及变形频率,可分析出物体是否为动态或是处于何种需求表示(即是否存在生命体)。此外,如鼻孔的边缘变形与胸口的起伏变化,可分析出人体的呼吸频率,或是否处于有无生命迹象的状态,其应用不限于此。
本专利的关键点和欲保护点如下所述:
1.空间点云建模;
2.监测车载生命体;
3.DMS系统(Driver monitor system,驾驶员状态监测系统)。
显然,本发明上述实施例的原理阐述仅仅是为清楚地说明本发明所做的举例,而并非是对本发明实施方式的限定,对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动,这里没有对所有的实施方式予以穷举,凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
本说明书中未做详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (10)
1.一种基于点云的空间扫描生命体检测系统,其特征在于,包括:车外终端、控制单元、扫描单元、存储单元、分析单元和供电单元;
所述车外终端与控制单元通过无线方式连接;
所述控制单元与扫描单元、存储单元、分析单元均连接;
所述扫描单元与存储单元连接;
所述存储单元与分析单元连接;
所述供电单元与控制单元、扫描单元、存储单元、分析单元均连接;
所述控制单元、扫描单元、存储单元、分析单元和供电单元均位于车内;
所述车外终端位于车外;
所述车外终端用于:
a、向车内的控制单元发送“生命体检测”的请求;
b、向车内的控制单元发送“获取生命体检测结果”的请求;
c、接收车内的控制单元发送的生命体检测的结果,并显示生命体检测的结果;
所述控制单元用于:
a、接收车外终端发送的“生命体检测”的请求,启动生命体检测;
b、接收车外终端发送的“获取生命体检测结果”的请求,停止生命体检测,提取存储单元中存储的最新的车载有限空间的人体是否存在生命的结果信息,并将生命体检测的结果发送给车外终端;
c、将“启动扫描”的信息下发给扫描单元;
d、将“启动分析”的信息下发给分析单元;
e、将“停止扫描”的信息下发给扫描单元;
f、将“停止分析”的信息下发给分析单元;
所述扫描单元用于:
a、接收控制单元发送的“启动扫描”的信息,启动扫描;
b、对车载有限空间的人体进行扫描,采集点云数据,并将采集的点云数据传输给存储单元;
c、接收控制单元发送的“停止扫描”的信息,停止扫描;
所述存储单元用于:
a、对扫描单元采集的点云数据进行存储;
b、存储分析单元发送的车载有限空间的人体是否存在生命的结果;
所述分析单元用于:
a、接收控制单元发送的“启动分析”的信息,启动分析;
b、提取存储单元内的点云数据进行空间建模,形成空间状态;
c、比对时间上相邻的空间状态,如果空间状态发生变化,则车载有限空间的人体存在生命;如果空间状态不发生变化,则车载有限空间的人体不存在生命;并将车载有限空间的人体是否存在生命的结果存储至存储单元;
d、接收控制单元发送的“停止分析”的信息,停止分析;
所述供电单元用于:为控制单元、扫描单元、存储单元和分析单元供电。
2.如权利要求1所述的基于点云的空间扫描生命体检测系统,其特征在于:所述基于点云的空间扫描生命体检测系统还包括:太阳能充电系统;
所述供电单元为:蓄电池;
所述太阳能充电系统与蓄电池连接;
所述太阳能充电系统用于:在阳光下为蓄电池充电。
3.如权利要求2所述的基于点云的空间扫描生命体检测系统,其特征在于:所述太阳能充电系统包括:太阳能电池、恒压恒流电路和防反流二极管;
所述太阳能电池依次经恒压恒流电路和防反流二极管与蓄电池连接,用于:在阳光下为蓄电池充电;
所述太阳能电池安装于车的外表面,用于:接收太阳光的照射。
4.如权利要求1所述的基于点云的空间扫描生命体检测系统,其特征在于:所述基于点云的空间扫描生命体检测系统还包括:定位模块;
所述定位模块与供电单元连接,并由供电单元为定位模块提供电源;所述定位模块与控制单元连接;
所述定位模块为:GPS+北斗+WIFI定位模块,用于:对车定位,并将车的位置通过控制单元发送给车外终端显示。
5.如权利要求1或4所述的基于点云的空间扫描生命体检测系统,其特征在于:所述车外终端包括:手机、计算机、平板电脑和能够显示的可穿戴设备。
6.如权利要求5所述的基于点云的空间扫描生命体检测系统,其特征在于:所述可穿戴设备包括:智能手表、智能手环、智能眼镜和智能头盔。
7.如权利要求1所述的基于点云的空间扫描生命体检测系统,其特征在于:所述扫描单元包括:RGB-D摄像机、三维激光扫描仪、激光传感器、立体相机和体感采集器。
8.一种应用权利要求1-7任一权利要求所述的检测系统的基于点云的空间扫描生命体检测方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、车外终端向车内的控制单元发送“生命体检测”的请求;
S2、控制单元接收车外终端发送的“生命体检测”的请求,启动生命体检测;
S3、控制单元将“启动扫描”的信息下发给扫描单元;
S4、扫描单元接收控制单元发送的“启动扫描”的信息,启动扫描;
S5、扫描单元对车载有限空间的人体进行扫描,采集点云数据;
S6、扫描单元将采集的点云数据传输给存储单元;
S7、存储单元对扫描单元采集的点云数据进行存储,作为初始点云数据;
S8、控制单元将“启动分析”的信息下发给分析单元;
S9、分析单元接收控制单元发送的“启动分析”的信息,启动分析;
S10、分析单元提取存储单元内的初始点云数据进行空间建模,形成初始空间状态;
S11、扫描单元继续对车载有限空间的人体进行扫描,采集点云数据;
S12、扫描单元再将后续采集的点云数据传输给存储单元;
S13、存储单元再对扫描单元后续采集的点云数据进行存储,作为后续第1组点云数据;
S14、分析单元提取存储单元内的后续第1组点云数据进行空间建模,形成后续第1个空间状态;
S15、分析单元将初始空间状态与后续第1个空间状态进行比对;
初始空间状态与后续第1个空间状态为:时间上相邻的空间状态;
如果后续第1个空间状态相对于初始空间状态发生变化,则车载有限空间的人体存在生命;
如果后续第1个空间状态相对于初始空间状态不发生变化,则车载有限空间的人体不存在生命;
分析单元将车载有限空间的人体是否存在生命的结果存储至存储单元;
S16、将后续第1组点云数据作为初始点云数据,将后续第1个空间状态作为初始空间状态;
S17、循环重复步骤S11-S16,直到车外终端向车内的控制单元发送“获取生命体检测结果”的请求,上述循环重复步骤结束;
S18、车外终端向车内的控制单元发送“获取生命体检测结果”的请求;
S19、控制单元接收车外终端发送的“获取生命体检测结果”的请求,停止生命体检测;
S20、控制单元将“停止扫描”的信息下发给扫描单元;
S21、扫描单元接收控制单元发送的“停止扫描”的信息,停止扫描;
S22、控制单元将“停止分析”的信息下发给分析单元;
S23、分析单元接收控制单元发送的“停止分析”的信息,停止分析;
S24、控制单元提取存储单元中存储的最新的车载有限空间的人体是否存在生命的结果信息,并将生命体检测的结果发送给车外终端;
S25、车外终端显示生命体检测的结果。
9.一种如权利要求8所述的基于点云的空间扫描生命体检测方法,其特征在于:所述点云数据包括:若干点状的空间分布区块,每个区块分别对应一个坐标系;
每个区块对应的坐标系均不同;
所述空间分布区块对相应空间内的当前状态做标记。
10.一种如权利要求9所述的基于点云的空间扫描生命体检测方法,其特征在于:所述分布区块包括:眼睛、鼻孔、胸口和嘴巴;
所述生命体包括:驾驶员。
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