TW202001809A - 智慧安全警示系統的運作方法 - Google Patents

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Abstract

一立體感測器，設置於一靜態空間內，其中該立體感測器於初始開啟時，發出一第一紅外光，該第一紅外光經該靜態空間反射後，反饋至該立體感測器，並且紀錄為一第一信號，接下來，每隔一固定時間，該立體感測器即發射一紅外光，且將每次經該靜態空間反射後的一反饋信號持續紀錄，並且依序與該第一信號進行比較。當該反饋信號與該第一信號相等時，該立體感測器持續運作，以及當一人體進入該靜態空間，導致該反饋信號與該第一信號不同時，該立體感測器辨識該人體，並且將該辨識所得的資訊與該立體感測器內部的一認證資料庫進行比對。

Description

智慧安全警示系統的運作方式
本發明係有關於光學領域，尤其是一種包含3D感測器的安全警報系統之運作以及應用方式。
隨著科技進步，機器逐漸取代人力，並應用於生活中的各個領域。另一方面，對於居家安全防護系統，目前技術已經達到當攝影機偵測到人物出現於特定範圍內，即可自動發出警報，通知遠端的使用者。
目前廣泛應用於安全警報系統的被動紅外光感測器(passive infrared sensor ，PIR sensor) ，仍具有一些缺點。舉例來說，PIR感測器僅可偵測是否有物體通過感測範圍，然而無法具體偵測該物體是否為人、動物或著是其他可移動物體。即使將PIR感測器再搭配平面攝影機，但攝影機易受到環境光的影響，在過亮或是過暗的環境中，都可能會導致畫面不清楚。因此，現有的安全警示系統仍有改進空間。
本發明提供一種安全警示系統的運作方式，包含提供一立體感測器，設置於一靜態空間內，其中該立體感測器於初始開啟時，發出一第一紅外光，該第一紅外光經該靜態空間反射後，反饋至該立體感測器，並且紀錄為一第一信號，接下來，每隔一固定時間，該立體感測器即發射一紅外光，且將每次經該靜態空間反射後的一反饋信號持續紀錄，並且依序與該第一信號進行比較。當該反饋信號與該第一信號相等時，該立體感測器持續運作，以及當一人體進入該靜態空間，導致該反饋信號與該第一信號不同時，該立體感測器辨識該人體，並且將該辨識所得的資訊與該立體感測器內部的一認證資料庫進行比對。
本發明的特徵在於，提供一種將立體感測器應用於安全警示系統的方法。其中立體感測器以定時間歇的方式發射紅外光，避免紅外光不斷地開啟，因此可以達到省電功效。此外，在過亮或是過暗的環境中，立體感測器判定一物體是否為人體的精準度，也遠勝於傳統的攝影機，大幅降低非人體(例如小動物)誤觸警報的可能性，因此整體安全警示系統的防護安全性可以進一步得到提升。
為使熟習本發明所屬技術領域之一般技藝者能更進一步了解本發明，下文特列舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式，詳細說明本發明的構成內容及所欲達成之功效。
為了方便說明，本發明之各圖式僅為示意以更容易了解本發明，其詳細的比例可依照設計的需求進行調整。在文中所描述對於圖形中相對元件之上下關係，在本領域之人皆應能理解其係指物件之相對位置而言，因此皆可以翻轉而呈現相同之構件，此皆應同屬本說明書所揭露之範圍，在此容先敘明。
請參考第1圖至第3圖，其中第1圖繪示本發明的安全警示系統的運作流程示意圖，第2圖與第3圖則繪示本發明的安全警示系統的實際應用示意圖。如第2圖與第3圖，本發明的安全警示系統至少包含有一立體感測器100設置於一靜態空間10內。此處所述的靜態空間10是指當安全警示系統啟動時，在一般狀況下不會有人員進出的環境，例如住戶外出時的居家環境，或是不在營業時間內的商店等。
此處所述的立體感測器100，包含具有偵測功能，並反饋得到被偵測物的立體輪廓或深度之感測器。以目前技術來看，立體感測器100可能包含有幾種裝置：1、主動式立體視覺(active stereo vision)裝置，其原理為模擬人體的雙眼測距，在特定圖案(pattern)光源輔助下透過兩個相機擷取目標物體影像，計算目標物的深度；2、結構光(structured light)裝置，其原理為發出特定圖案(pattern)的光源，經過物體反射後，計算圖案光的變化情況，進而分析物體表面輪廓與深度；3、飛行時間測距(time of flight，TOF)裝置，其原理為發射出紅外光，並同時接收反射的紅外光，藉由測量時間差計算目標物的距離與深度。關於上述三種立體感測器裝置，屬於本領域的已知技術，其餘更詳細的技術內容在此不多加贅述。此外，本發明並不限於使用上述三種技術原理所製造的立體感測器裝置，其餘可偵測物體深度或是輪廓等立體資訊的感測器，也可以應用於本發明中。
目前立體感測器大多應用於手機或電子裝置的人臉辨識功能，然而該裝置相較於一般攝影機或是PIR感測器更為耗電，所以不利於應用在需要長時間開啟的安全警示系統中。請參考第1圖的步驟S101以及第2圖，本發明的其中一特徵在於，在安全警示系統開啟時，先發射一紅外光102，其中紅外光102可能是波長為940奈米或波長為850奈米的紅外光，其中本實施例中以波長為940奈米的紅外光為例，具有不易受到環境光影響的優點，但本發明也可能以其他波長的紅外光，甚至是其他種類的光源(例如可見光)等代替紅外光。紅外光102經過靜態空間10反射後，被立體感測器100所接收，得到一第一信號，並且將該第一信號儲存於與立體感測器100連接的一系統(圖未示)中，該系統可能為一電腦硬體系統或是雲端儲存空間。第一信號所代表的資訊可表示靜態空間10的起始狀態。換句話說，如第2圖所示，第一信號表示當靜態空間10無人存在時，由立體感測器100發射的紅外光102經反射後的資訊。
此處，第一信號將作為一基準比對值被紀錄於系統中。在後續步驟中，如第1圖的步驟S103 、步驟S105以及第3圖所示，立體感測器100每隔一固定時間就會重新發出紅外光104，並且接收紅外光104經過靜態空間10反射的資訊。舉例來說，可以依照使用者需求，設定不同時間間距發射紅外光，其中時間間距可能為數秒(例如每隔3秒照射一次紅外光104)、數分鐘(例如每隔10分鐘，也就是600秒照射一次紅外光)。依照此操作方式，可以避免立體感測器100不斷地開啟紅外光，達到部分省電的需求。
紅外光104經過靜態空間10反射後，將被立體感測器100所接收。此處將反射後紅外光104的資訊定義為反饋信號，上述系統(例如一電腦系統)將反饋信號與第一信號進行比對，例如比較兩者之間紅外光總量的差異，或是判定反饋信號否有偵測到額外出現的人物等資訊。舉例來說，倘若第一信號與反饋信號的紅外光總量相同，代表靜態空間10內並沒有額外出現或減少物體，也沒有物體被移動，因此可以判定為安全狀態，將會持續運作安全警示系統(如步驟S106)。
當反饋信號與第一信號進行比對的結果不同時，代表靜態空間10內可能有物體被移動或是出現額外的物體。舉例來說，如第1圖與第3圖所示，假設一人物106出現在靜態空間10內，導致反饋信號與第一信號產生差異(例如紅外光總量產生差異，將會在下方段落更詳細描述)。此時立體感測器100可接收該物體的資訊，藉由肢體動作等判斷人物106是否為真實人體或是其他動物等(如步驟S107)。值得注意的是，如上所述，立體感測器10可以判定物體的輪廓或深度資訊，因此用於判定一物體是否為真實人體，尤其是在過亮或是過暗的環境中，其精準度將遠勝於傳統技術中以攝影機判定的方式。假若判斷結果不為真實人體，則系統繼續運作(步驟S108)。另一方面，若判定結果為真實人體，如步驟S109，當人物106足夠接近立體感測器100，立體感測器100可擷取人物106的臉部資訊，例如臉部輪廓等，辨識該人臉資訊是否已經經過認證(例如為家中住戶或是商店業者等)，若人臉資訊通過認證，如步驟S110，可以判定為安全狀態，將會持續運作安全警示系統，或著後續可進行其他步驟，例如開啟特定的門鎖，或是解除安全警示系統等。至於當人臉資訊並未通過認證時，如步驟S111，系統將會記錄人臉資訊，並且發出通知，例如通知使用者或是發出警報等。
關於本發明比較反饋信號與第一信號差異的方法，可以參考第4圖，其繪示本發明將紅外光總量標示為直方示意圖。如第4圖所示，以立體感測器100為結構光裝置為例，將會發射一定數量(例如數千或數萬個)的光點至靜態空間10，在靜態空間10的物體都不移動的狀態下，立體感測器100所接收的反射光點數量也應大致固定(或是僅有少量誤差，例如誤差為2%以下，但不限於此)。第4圖中，根據所接收的反射光點強弱，可判斷物體與立體感測器100之間的距離，並且根據不同距離，將不同區域(例如1公尺以內、1公尺至3公尺、3公尺至5公尺等)的光點數量標示為直方圖。當某一區域接收到的反射光點數量改變(光點數量明顯增加)，例如增幅度達10%以上，即可判定該區域內可能有物體進入，此時安全警示系統可針對該區域進行進一步的影像判定(如上述判定是否為真實人體或偵測臉部資訊等)。可理解的是，上述立體感測器100以結構光裝置為例，但若是立體感測器100為其他種類的裝置(例如TOF裝置)，也可依據類似方法比較第一信號與反饋信號的差異。
本發明中，立體感測器100的設置處較佳可位於靜態空間10的出入口附近，如此一來當有人員進出時，立體感測器100與人臉之間距離較近，可以較為精準地判定人臉資訊。不過本發明不限於此，在其他實施例中，也可以將立體感測器100朝向空曠的空間設置(例如朝向客廳)，如此一來可以擴大立體感測器100的偵測範圍。或是在其他實施例中，可以設置多個立體感測器100，也屬於本發明的涵蓋範圍內。
綜上所述，本發明的特徵在於，提供一種將立體感測器應用於安全警示系統的方法。其中立體感測器以定時間歇的方式發射紅外光，避免紅外光不斷地開啟，因此可以達到省電功效。此外，在過亮或是過暗的環境中，立體感測器判定一物體是否為人體的精準度，也遠勝於傳統的攝影機，大幅降低非人體(例如小動物)誤觸警報的可能性，因此整體安全警示系統的防護安全性可以進一步得到提升。 以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
S101、S103、S105、S106、S107、S108、S109、S110、S111‧‧‧步驟10‧‧‧靜態空間100‧‧‧立體感測器102‧‧‧紅外光104‧‧‧紅外光106‧‧‧人物
第1圖繪示本發明的安全警示系統的運作流程示意圖。 第2圖與第3圖則繪示本發明的安全警示系統的實際應用示意圖。 第4圖繪示本發明所接收的紅外光總量的直方示意圖。
S101、S103、S105、S106、S107、S108、S100、S110、S111‧‧‧步驟

Claims (10)

  1. 一種安全警示系統的運作方式，包含： 提供一立體感測器，設置於一靜態空間內，其中該立體感測器於初始開啟時，發出一第一紅外光，該第一紅外光經該靜態空間反射後，反饋至該立體感測器，並且紀錄為一第一信號； 每隔一固定時間，該立體感測器即發射一紅外光，且將每次經該靜態空間反射後的一反饋信號持續紀錄，並且依序與該第一信號進行比較； 當該反饋信號與該第一信號相等時，該立體感測器持續運作；以及 當一人體進入該靜態空間，導致該反饋信號與該第一信號不同時，該立體感測器辨識該人體，並且將該辨識所得的資訊與該立體感測器內部的一認證資料庫進行比對。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的安全警示系統的運作方式，其中該辨識所得的資訊包含一人臉資訊。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的安全警示系統的運作方式，其中將該辨識所得的資訊與該立體感測器內部的該認證資料庫進行比對，當結果符合時，該立體感測器繼續運作。
  4. 如申請專利範圍第2項所述的安全警示系統的運作方式，其中將該辨識所得的資訊與該立體感測器內部的該認證資料庫進行比對，當結果不符合時，將該辨識所得的資訊紀錄，並且發出一通知。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的安全警示系統的運作方式，其中該第一紅外光與該紅外光波長為850奈米或940奈米。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的安全警示系統的運作方式，其中每隔一固定時間，該立體感測器即發射該紅外光，其中該固定時為3秒至600秒。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的安全警示系統的運作方式，其中各反饋信號與該第一信號進行比較，其中該比較的內容包含判斷紅外光總量是否相同。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的安全警示系統的運作方式，其中各反饋信號與該第一信號進行比較，其中該比較的內容包含判斷是否有人體進入該靜態空間。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的安全警示系統的運作方式，其中該立體感測器包含一主動式立體視覺(active stereo vision)裝置，一結構光(structured light)裝置或是一飛行時間測距(time of flight，TOF)裝置。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的安全警示系統的運作方式，其中更包含一判定該人體是否為一真實人體的步驟。
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