TWI633496B - 用以辨識物體移動方向的方法 - Google Patents

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Abstract

一種用以辨識物體移動方向的方法，包括以下步驟：(S1)利用熱影像感測器來取得熱影像資料集；(S2)從熱影像資料集中擷取出檢測區資料集，並將檢測區資料集所包含的多筆溫度資料分別寫入至多筆當前單點溫度資料；(S3)分別將多筆當前單點溫度資料與指定溫度區間做比對，以取得面積比例；(S4)當面積比例大於等於面積比例閥值時，增加持續時間值；(S5)當持續時間值大於等於持續時間閥值時，藉由多筆前次單點溫度資料與多筆當前單點溫度資料來計算出溫度移動特徵向量；以及(S6)將持續時間值歸零並回到步驟(S1)。

Description

用以辨識物體移動方向的方法
本揭露是有關於一種用以辨識物體移動方向的方法，且特別是有關於一種利用非接觸式溫度檢測的方式來辨識物體移動方向的方法。
在鋼鐵廠內使用天車或大型台車搬運盛鋼桶(Ladle)時，需要判斷盛鋼桶是處於進入處理站或離開處理站的狀態，判斷的方法通常是連結天車或大型台車的位置回授資訊來進行移動方向判定。然而，天車或大型台車在空間中來回工作時，不一定都會搭載盛鋼桶或盛鋼桶未必處於使用狀態，因此若是藉由位置回授資訊來進行檢測會產生多次無效的檢測結果，造成後續數據的誤判。
另一方面，一般來說，要判斷物體在空間中的移動方向通常會使用可見光影像辨識的方式，利用連續畫面中的像素差異或物體特徵值的變化來判斷物體的移動方向。然而，若物體所處的環境光源不足或環境光源的亮度變化較大時，則無法使用可見光影像辨識的方式來進行物體的移動方向辯識。
本揭露的目的是在於提供一種用以辨識物體移動方向的方法，利用熱影像感測器獲取畫面中各處的表面溫度分佈，透過指定溫度區間設定，計算畫面中符合指定溫度區間的物體在空間中的移動方向，可用於偵測作業中的盛鋼桶進出站狀態判斷以及啟動桶溫量測程序的功能。
根據本揭露之上述目的，提出一種用以辨識物體移動方向的方法，包括以下步驟：(S1)利用熱影像感測器來取得熱影像資料集；(S2)從熱影像資料集中擷取出檢測區資料集，並將檢測區資料集所包含的多筆溫度資料分別寫入至多筆當前單點溫度資料；(S3)分別將多筆當前單點溫度資料與指定溫度區間做比對，以取得面積比例；(S4)當面積比例大於等於面積比例閥值時，增加持續時間值；(S5)當持續時間值大於等於持續時間閥值時，藉由多筆前次單點溫度資料與多筆當前單點溫度資料來計算出溫度移動特徵向量；以及(S6)將持續時間值歸零並回到步驟(S1)。
在一些實施例中，上述用以辨識物體移動方向的方法，更包含：在步驟(S1)之前，將物體通過旗標設定為偽，且將持續時間值設定為零。
在一些實施例中，上述指定溫度區間包含最小指定溫度與最大指定溫度，其中面積比例定義為：多筆當前單點溫度資料之中，不小於最小指定溫度的總比數與不大於最大指定溫度的總筆數的總合除以多筆當前單點溫度資料 的總筆數。
在一些實施例中，其中在步驟(S4)中，當面積比例小於面積比例閥值時，將物體通過旗標設定為偽，且回到步驟(S1)。
在一些實施例中，其中在步驟(S4)中，當面積比例大於等於面積比例閥值且物體通過旗標不為偽時，回到步驟(S1)；當面積比例大於等於面積比例閥值且物體通過旗標為偽時，增加持續時間值。
在一些實施例中，其中在步驟(S5)中，當持續時間值小於持續時間閥值時，將多筆當前單點溫度資料分別寫入至多筆前次單點溫度資料，且回到步驟(S1)。
在一些實施例中，其中在步驟(S5)中，利用影像光流演算法來計算溫度移動特徵向量。
在一些實施例中，其中在步驟(S6)中，在回到步驟(S1)之前，更將物體通過旗標設定為真。
在一些實施例中，上述熱影像感測器包含熱影像感測器模組與熱影像分析模組。
為讓本揭露的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
100‧‧‧熱影像感測器
120‧‧‧熱影像感測器模組
140‧‧‧熱影像分析模組
200‧‧‧待測目標
Datasrc‧‧‧熱影像資料集
Datatar‧‧‧檢測區資料集
Targetarea‧‧‧檢測區
S0~S6‧‧‧步驟
從以下結合所附圖式所做的詳細描述，可對本揭露之態樣有更佳的了解。需注意的是，根據業界的標準實務，各特徵並未依比例繪示。事實上，為了使討論更為清楚， 各特徵的尺寸都可任意地增加或減少。
[圖1]係繪示根據本揭露實施例之用以辨識物體移動方向的熱影像感測器的系統示意圖。
[圖2]係繪示根據本揭露實施例之用以辨識物體移動方向的方法的流程圖。
[圖3]係繪示根據本揭露實施例之熱影像感測器取得之資訊的示意圖。
以下仔細討論本發明的實施例。然而，可以理解的是，實施例提供許多可應用的概念，其可實施於各式各樣的特定內容中。所討論、揭示之實施例僅供說明，並非用以限定本發明之範圍。關於本文中所使用之『第一』、『第二』、...等，並非特別指次序或順位的意思，其僅為了區別以相同技術用語描述的元件或操作。
圖1係繪示根據本揭露實施例之用以辨識物體移動方向的熱影像感測器100的系統示意圖。熱影像感測器100包含熱影像感測器模組120與熱影像分析模組140。利用熱影像感測器模組120來觀測空間中的待測目標200(例如：盛鋼桶)會來回經過的區域，而熱影像分析模組140應用了本揭露實施例之用以辨識物體移動方向的方法(細節將會在後續段落加以說明)，處理所擷取到的熱影像資料集以計算溫度流動的主要特徵向量，達到辨識出待測目標200在空間中的移動方向的目的。
圖2係繪示根據本揭露實施例之用以辨識物體移動方向的方法的流程圖。於步驟S0，進行初始化設定，將物體通過旗標Passflag設定為偽，即Passflag=false，且將持續時間值Timecont設定為零，即Timecont=0。於步驟S1，利用熱影像感測器100來取得熱影像資料集Datasrc。於步驟S2，從熱影像資料集Datasrc中擷取出檢測區資料集Datatar，並將檢測區資料集Datatar所包含的多筆溫度資料分別寫入至多筆當前單點溫度資料Pt。
圖3係繪示根據本揭露實施例之熱影像感測器100取得之資訊的示意圖。圖3中所示的每一格點即為熱影像感測器100所取得之熱影像資料集Datasrc所包含的溫度資料。圖3中所示的粗框線圍起的區域即為用來辨識待測目標移動的檢測區Targetarea。檢測區Targetarea內的每一格點即為檢測區資料集Datatar所包含的溫度資料。舉例來說，如圖3所示，檢測區資料集Datatar包含6*4個格點，故檢測區資料集Datatar包含此24個格點所對應的溫度資料，相應地，當前單點溫度資料Pt共有24筆。值得一提的是，檢測區Targetarea的位置與大小可依待測目標相較於整個熱影像中的占比與待測目標的移動路徑來做調整。
請回到圖2，於步驟S3，分別將每一筆當前單點溫度資料Pt與指定溫度區間做比對，其中，指定溫度區間包含最小指定溫度Tmin與最大指定溫度Tmax。如圖3所示，若當前單點溫度資料Pt滿足標示條件，即Tmin Pt Tmax，則其相應的格點以灰底顏色標示。多筆當前單點溫度資料之 中，滿足標示條件之單點溫度資料的總筆數除以多筆當前單點溫度資料的總筆數被定義為面積比例Aratio。在圖3的例示當中，當前單點溫度資料中，位於檢測區Targetarea內且滿足標示條件的總筆數為6筆(圖3中以灰底顏色標示者)，位於檢測區Targetarea內的當前單點溫度資料的總筆數為24筆，因此面積比例Aratio為6/24，即Aratio=1/4。步驟S3的目的在於，從熱影像中辨識出與環境有明顯溫度差異的待測目標。舉例來說，當待測目標為盛鋼桶時，因桶內裝有高溫鋼液，盛鋼桶相較於周圍環境有明顯的溫度差異，因此可在熱影像中被辨識出來。
於步驟S4，當面積比例Aratio小於面積比例閥值Rth時，則視為檢測區內的待測目標的占比過低，故不往下一步驟進行，而是將物體通過旗標Passflag設定為偽，即Passflag=false，且回到步驟S1。於步驟S4，當面積比例Aratio大於等於面積比例閥值Rth且物體通過旗標Passflag不為偽(false)時，則視為待測目標已通過檢測區，故不往下一步驟進行，而回到步驟S1。於步驟S4，當面積比例Aratio大於等於面積比例閥值Rth且物體通過旗標Passflag為偽(false)時，增加持續時間值Timecont。值得一提的是，在本揭露的實施例中，持續時間值係利用計數器來儲存，而增加持續時間值Timecont的作法為利用計數器來遞增持續時間值Timecont，即Timecont++。然而，本發明之實施例並不受限於此。
於步驟S5，當持續時間值Timecont小於持續時 間閥值Timeth時，不往下一步驟進行，而是將多筆當前單點溫度資料Pt分別寫入至多筆前次單點溫度資料Pt-1，且回到步驟S1。設計持續時間閥值Timeth的目的在於抑制突發的異常溫度狀況，以排除異常溫度物體的介入影響(例如異常高溫噴濺)，增加分析的穩定性。於步驟S5，當持續時間值Timecont大於等於持續時間閥值Timeth時，藉由多筆前次單點溫度資料Pt-1與多筆當前單點溫度資料Pt來計算出溫度移動特徵向量。
在本揭露的實施例中，乃是利用影像光流演算法來計算溫度移動特徵向量。溫度移動特徵向量的計算方式是假設待測目標於(x,y,t)的溫度為T(x,y,t)，當待測目標移動△x、△y、△t後，待測目標的溫度不變，故T(x,y,t)=T(x+△x,y+△y,t+△t)........................................(1)再依泰勒級數展開方式可得 其中，H.O.T指的是高次項(high order term)，整理式(1)與式(2)可得 再將式(3)整理成如下 Tx、Ty及Tt代表一階偏導，Vx及Vy代表待測目標在x方向與y方向上的移動速度，此速度包含有速率及方向之成分，()為(Vx,Vy)的方向成分。將多筆前次單點溫度資料Pt-1與 多筆當前單點溫度資料Pt帶入式(4)，可得Tx(q1)Vx+Ty(q1)Vy=-Tt(q1) Tx(q2)Vx+Ty(q2)Vy=-Tt(q2) ⋮ Tx(qn)Vx+Ty(qn)Vy=-Tt(qn)............................................(5) 其中q1,q2,…,qn分別表示檢測區中的一個單點，Tx(qi),Ty(qi),Tt(qi)是qi在前次單點溫度資料Pt-1與當前單點溫度資料Pt中的一階偏導，因此式(5)可改寫成Aυ=B，其中 ，，，且 以最小平方法可求得 因此，待測目標在x方向與y方向上的移動速度的方向成分可透過上述方式求得。
於步驟S6，將持續時間值Timecont歸零，即Timecont=0，並將物體通過旗標設定Passflag為真，即Passflag=true，並回到步驟S1。
值得一提的是，本揭露之用以辨識物體移動方向的方法透過物體通過旗標設定Passflag的設計，可確保每次待測目標經過熱影像感測器的觀測範圍時，熱影像感測器不會重複判斷，藉由物體通過旗標設定Passflag的狀態切換，使得待測目標符合各種條件時，才進行一次移動方向判斷，不會因為重複判斷而誤判檢測結果。
由上述可知，本揭露之用以辨識物體移動方向 的方法利用熱影像感測器獲取畫面中各處的表面溫度分佈，透過指定溫度區間設定，計算畫面中符合指定溫度區間的物體在空間中的移動方向，可用於偵測作業中的盛鋼桶進出站狀態判斷以及啟動桶溫量測程序的功能。
以上概述了數個實施例的特徵，因此熟習此技藝者可以更了解本揭露的態樣。熟習此技藝者應了解到，其可輕易地把本揭露當作基礎來設計或修改其他的製程與結構，藉此實現和在此所介紹的這些實施例相同的目標及/或達到相同的優點。熟習此技藝者也應可明白，這些等效的建構並未脫離本揭露的精神與範圍，並且他們可以在不脫離本揭露精神與範圍的前提下做各種的改變、替換與變動。

Claims (9)

  1. 一種用以辨識物體移動方向的方法，包含：(S1)利用一熱影像感測器來取得一熱影像資料集；(S2)從該熱影像資料集中擷取出一檢測區資料集，並將該檢測區資料集所包含的複數筆溫度資料分別寫入至複數筆當前單點溫度資料；(S3)分別將該些當前單點溫度資料與一指定溫度區間做比對，以取得一面積比例，其中該面積比例定義為：落於該指定溫度區間之間的該些當前單點溫度資料的總筆數除以該些當前單點溫度資料的總筆數；(S4)當該面積比例大於等於一面積比例閥值時，增加一持續時間值；(S5)當該持續時間值大於等於一持續時間閥值時，藉由複數筆前次單點溫度資料與該些當前單點溫度資料來計算出一溫度移動特徵向量並進入步驟(S6)，而當該持續時間值小於該持續時間閥值時，更新該些前次單點溫度資料並回到步驟(S1)；以及(S6)將該持續時間值歸零並回到步驟(S1)。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之用以辨識物體移動方向的方法，更包含：在步驟(S1)之前，將一物體通過旗標設定為偽，且將該持續時間值設定為零。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之用以辨識物體移動方向的方法，其中該指定溫度區間包含一最小指定溫度與一最大指定溫度，其中該面積比例定義為：該些當前單點溫度資料之中，不小於該最小指定溫度的總筆數與不大於該最大指定溫度的總筆數的總合除以該些當前單點溫度資料的總筆數。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之用以辨識物體移動方向的方法，其中在步驟(S4)中，當該面積比例小於該面積比例閥值時，將該物體通過旗標設定為偽，且回到步驟(S1)。
  5. 如申請專利範圍第2項所述之用以辨識物體移動方向的方法，其中在步驟(S4)中，當該面積比例大於等於該面積比例閥值且該物體通過旗標不為偽時，回到步驟(S1)；當該面積比例大於等於該面積比例閥值且該物體通過旗標為偽時，增加該持續時間值。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之用以辨識物體移動方向的方法，其中在步驟(S5)中，當該持續時間值小於該持續時間閥值時，將該些當前單點溫度資料分別寫入至該些前次單點溫度資料，且回到步驟(S1)。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之用以辨識物體移動方向的方法，其中在步驟(S5)中，利用影像光流演算法來計算該溫度移動特徵向量。
  8. 如申請專利範圍第2項所述之用以辨識物體移動方向的方法，其中在步驟(S6)中，在回到步驟(S1)之前，更將該物體通過旗標設定為真。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之用以辨識物體移動方向的方法，其中該熱影像感測器包含一熱影像感測器模組與一熱影像分析模組。
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