一種可利用圖像進(jìn)行煙霧檢測(cè)的家用服務(wù)機(jī)器人的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種可利用圖像進(jìn)行煙霧檢測(cè)的家用服務(wù)機(jī)器人，包括具有輪式行走機(jī)構(gòu)的家用服務(wù)機(jī)器人本體；所述家用服務(wù)機(jī)器人本體包括電源模塊、視頻監(jiān)控模塊、存儲(chǔ)模塊、無(wú)線傳輸模塊、控制器：所述電源模塊、視頻采集模塊、存儲(chǔ)模塊、無(wú)線傳輸模塊分別與所述控制器相連接；所述視頻監(jiān)控模塊包括兩個(gè)圖像傳感器，所述控制器包含有基于圖像的煙霧檢測(cè)單元。本發(fā)明在保證檢測(cè)速度的同時(shí)有效的檢測(cè)到煙霧的發(fā)生，從而為人們進(jìn)行及時(shí)的撲救火災(zāi)提供時(shí)間。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
-種可利用圖像進(jìn)行煙霧檢測(cè)的家用服務(wù)機(jī)器人
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于智能機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種可利用圖像進(jìn)行煙霧檢測(cè)的家用 服務(wù)機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，隨著科技發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步，人們生活節(jié)奏加快，呆在家里的時(shí)間越來(lái)越少， 因此產(chǎn)生了對(duì)家用服務(wù)機(jī)器人的需求，但目前的家用服務(wù)機(jī)器人功能單一，僅具有簡(jiǎn)單的 視頻監(jiān)控功能，無(wú)法對(duì)室內(nèi)發(fā)生煙霧進(jìn)行監(jiān)測(cè)并使人們做到提前預(yù)防火災(zāi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于解決上述的技術(shù)問(wèn)題而提供一種可利用圖像進(jìn)行煙霧檢測(cè)的 家用服務(wù)機(jī)器人。
[0004] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0005] -種可利用圖像進(jìn)行煙霧檢測(cè)的家用服務(wù)機(jī)器人，包括具有輪式行走機(jī)構(gòu)的家用 服務(wù)機(jī)器人本體;所述家用服務(wù)機(jī)器人本體包括電源模塊、視頻監(jiān)控模塊、存儲(chǔ)模塊、無(wú)線 傳輸模塊、控制器:所述電源模塊、視頻采集模塊、存儲(chǔ)模塊、無(wú)線傳輸模塊分別與所述控制 器相連接;所述視頻監(jiān)控模塊包括兩個(gè)圖像傳感器，所述控制器包含有基于圖像的煙霧檢 測(cè)單元，用于通過(guò)W下步驟進(jìn)行煙霧檢測(cè)并預(yù)警：
[0006] SlOl，依次讀取視頻序列中每帖圖像并計(jì)數(shù)；
[0007] S102,判斷計(jì)數(shù)值是否大于預(yù)定值，如果是則將當(dāng)前帖圖像轉(zhuǎn)換到HSI顏色空間， 并通過(guò)冊(cè)G特征進(jìn)行行人檢測(cè)獲得人形所在區(qū)域矩形；如果否則采用混合高斯背景建模獲 得背景圖像并將背景圖像轉(zhuǎn)換到服I顏色空間；
[000引S103,將當(dāng)前帖圖像的每個(gè)像素點(diǎn)的HSI通道值與背景圖像做差求出S個(gè)差值，并 判斷該=個(gè)差值是否符合闊值范圍，如果是則進(jìn)入步驟S105，否則進(jìn)入步驟SlOl;
[0009] S104,根據(jù)人體比例將步驟S102獲得的區(qū)域矩形的預(yù)定比例區(qū)作為人頭區(qū)域，并 根據(jù)該人頭區(qū)域確定煙霧的感興趣區(qū)域；
[0010] S105,將符合闊值范圍的點(diǎn)的坐標(biāo)與所述感興趣區(qū)域做比較，判斷符合闊值范圍 的點(diǎn)否在感興趣區(qū)域內(nèi)；如果是則進(jìn)入S106,否則進(jìn)入SlOl;
[0011] S106,對(duì)圖像進(jìn)行分塊統(tǒng)計(jì)，計(jì)算每塊中被判定為煙霧的像素點(diǎn)的個(gè)數(shù)比例，并判 斷該個(gè)數(shù)比例是否達(dá)到設(shè)定的闊值，如果達(dá)到則通過(guò)無(wú)線傳送模塊向用戶的移動(dòng)終端進(jìn)行 報(bào)警，如果沒(méi)有達(dá)到則進(jìn)入SlOl。
[0012] 所述預(yù)定比例區(qū)為所述矩形區(qū)域的上方五分之一的區(qū)域。
[0013] 所述通過(guò)冊(cè)G特征進(jìn)行行人檢測(cè)時(shí)，使用opencv開(kāi)源庫(kù)中的HOG行人檢測(cè)分類(lèi)器對(duì) 人形進(jìn)行檢測(cè)。
[0014] 所述對(duì)圖像進(jìn)行分塊是將圖像分成多個(gè)矩形區(qū)域。
[0015] 所述控制器還連接有補(bǔ)光燈、溫濕度傳感器W及顯示屏。
[0016] 所述控制器連接電源電量檢測(cè)模塊與音頻輸出報(bào)警模塊。
[0017] 本發(fā)明家用服務(wù)機(jī)器人通過(guò)視頻監(jiān)控模塊采集圖像后，通過(guò)基于圖像的煙霧檢測(cè) 單元進(jìn)行煙霧檢測(cè)并報(bào)警，在保證檢測(cè)速度的同時(shí)有效的檢測(cè)到煙霧的發(fā)生，從而為人們 進(jìn)行及時(shí)的撲救火災(zāi)提供時(shí)間。
【附圖說(shuō)明】
[0018] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的可利用圖像進(jìn)行煙霧檢測(cè)的家用服務(wù)機(jī)器人的原理結(jié) 構(gòu)圖；
[0019] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的基于圖像的煙霧檢測(cè)單元的檢測(cè)流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 下面，結(jié)合實(shí)例對(duì)本發(fā)明的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)作進(jìn)一步的說(shuō)明，但本發(fā)明并不局 限于所列的實(shí)施例。
[0021] 參見(jiàn)圖1-2所示，一種可利用圖像進(jìn)行煙霧檢測(cè)的家用服務(wù)機(jī)器人，包括具有輪式 行走機(jī)構(gòu)的家用服務(wù)機(jī)器人本體;所述家用服務(wù)機(jī)器人本體包括電源模塊、視頻監(jiān)控模塊、 存儲(chǔ)模塊、無(wú)線傳輸模塊、控制器:所述電源模塊、視頻采集模塊、存儲(chǔ)模塊、無(wú)線傳輸模塊 分別與所述控制器相連接;所述視頻監(jiān)控模塊包括兩個(gè)圖像傳感器，所述控制器包含有基 于圖像的煙霧檢測(cè)單元，用于通過(guò)W下步驟進(jìn)行煙霧檢測(cè)并預(yù)警：
[0022] SlOl，依次讀取視頻序列中每帖圖像并計(jì)數(shù)為count;
[0023] S102,判斷計(jì)數(shù)值是否大于預(yù)定值(如count是否大于48)，如果是則將當(dāng)前帖圖像 轉(zhuǎn)換到HSI顏色空間，并通過(guò)HOG特征進(jìn)行行人檢測(cè)獲得人形所在區(qū)域矩形；如果否則采用 混合高斯背景建模獲得背景圖像并將背景圖像轉(zhuǎn)換到服I顏色空間；
[0024] S103,將當(dāng)前帖圖像的每個(gè)像素點(diǎn)的HSI通道值與背景圖像做差求出S個(gè)差值，并 判斷該=個(gè)差值是否符合闊值范圍，如果是則進(jìn)入步驟S105，否則進(jìn)入步驟SlOl;
[0025] S104,根據(jù)人體比例將步驟S102獲得的區(qū)域矩形的預(yù)定比例區(qū)作為人頭區(qū)域，并 根據(jù)該人頭區(qū)域確定煙霧的感興趣區(qū)域；
[0026] S105,將符合闊值范圍的點(diǎn)的坐標(biāo)與所述感興趣區(qū)域做比較，判斷符合闊值范圍 的點(diǎn)否在感興趣區(qū)域內(nèi)；如果是則進(jìn)入S106,否則進(jìn)入SlOl;
[0027] S106,對(duì)圖像進(jìn)行分塊統(tǒng)計(jì)，計(jì)算每塊中被判定為煙霧的像素點(diǎn)的個(gè)數(shù)比例，并判 斷該個(gè)數(shù)比例是否達(dá)到設(shè)定的闊值W確定是否達(dá)到相應(yīng)的煙霧濃度，如果達(dá)到則判定為煙 霧區(qū)域，并通過(guò)無(wú)線傳送模塊向用戶的移動(dòng)終端進(jìn)行報(bào)警，如果沒(méi)有達(dá)到則進(jìn)入SlOl。
[0028] 其中，所述預(yù)定比例區(qū)為所述矩形區(qū)域的上方五分之一的區(qū)域。
[0029] 本發(fā)明中，所述高斯混合模型是用于背景提取的方法，使用高斯混合模型函數(shù)分 W下幾步：
[0030] 1.在程序初始化部分定義高斯混合模型參數(shù)CvGaussBGModel*bg_model=NtXL; [0031]在讀取第一帖圖像（背景圖像）時(shí)，進(jìn)行高斯背景建模bg_model = (CvGaus sBGMode1*)CvCr eateGaus S ianBGMode1(image,0);
[0032] 圖像(image),可W是灰度圖象也可W是彩色圖像。
[0033] 接下來(lái)再讀取當(dāng)前帖時(shí)，更新高斯模型。
[0034] 2.現(xiàn)在bg_model已經(jīng)保存了經(jīng)過(guò)高斯混合模型分類(lèi)后的結(jié)果，bg_model-〉 background保存了背景圖像，bg_mode 1 -〉f or eground保存了前景圖像。
[0035] 本發(fā)明中，將圖像由RGB顏色空間轉(zhuǎn)到HIS顏色空間的步驟中，HIS顏色模型用色調(diào) 化ue)、飽和度(Saturation)、亮度（Intensity)來(lái)加 W表達(dá)。色調(diào)是描述色彩(紅色、綠色或 藍(lán)色等）的一個(gè)色彩屬性，飽和度則是對(duì)純色彩添加白光的程度的測(cè)量，而亮度表達(dá)的是色 彩受到光線影響的強(qiáng)度部分。由RGB轉(zhuǎn)到HIS空間的公式如下：
[0036]
[0037]
[00；3 引
[0039] 這里假設(shè)RGBS原色值已經(jīng)被歸一化到范圍[0，1]，而且角度是相對(duì)于HSI彩色空 間的紅色所測(cè)量而得，而將H所得到的值最終除W360°則可W將對(duì)應(yīng)色調(diào)值歸一化為范圍 [0，1]，但如果所給的RGBS原色值已經(jīng)在區(qū)間[0，1]之間，則其他的I和S兩個(gè)變量就已經(jīng)在 運(yùn)個(gè)范圍內(nèi)。
[0040] 關(guān)于，HIS顏色空間煙霧像素點(diǎn)的判斷
[0041] 將HIS顏色空間上的當(dāng)前帖圖像與背景圖像的每個(gè)像素點(diǎn)的=個(gè)通道分別做差， 求出差值并用闊值進(jìn)行判斷，如下公式所示：
[0042
[0043
[0044
[0045] 其中f代表當(dāng)前帖，b代表背景圖像，a、e、丫分別代表闊值。
[0046] 在通過(guò)HOG特征進(jìn)行行人檢測(cè)時(shí)，可W使用用opencv開(kāi)源庫(kù)中的HOG行人檢測(cè)分類(lèi) 器對(duì)人形進(jìn)行檢測(cè)，然后根據(jù)人體比例將矩形的上1/5作為人頭區(qū)域，將此矩形擴(kuò)大一倍作 為煙霧的感興趣區(qū)域
[0047] 在進(jìn)行煙霧像素濃度統(tǒng)計(jì)時(shí)，可W是將圖像分為8*8矩形，統(tǒng)計(jì)每個(gè)矩形內(nèi)煙霧像 素點(diǎn)的個(gè)數(shù)，并且計(jì)算出比例，達(dá)到闊值則判定為煙霧區(qū)域。
[004引具體實(shí)現(xiàn)上，本發(fā)明中，所述圖像傳感器包括高清CMOS或標(biāo)清CCD，所述高清CMOS 與標(biāo)清CCD分別配備有鏡頭。
[0049] 具體實(shí)現(xiàn)上，本發(fā)明中，所述輪式行走機(jī)構(gòu)的上端設(shè)有殼體，所述殼體的上端安裝 云臺(tái)裝置，所述云臺(tái)裝置上安裝所述視頻監(jiān)控模塊。
[0050] 所述云臺(tái)裝置可W采用現(xiàn)有視頻監(jiān)控器的監(jiān)控云臺(tái)，可W實(shí)現(xiàn)俯仰W及旋轉(zhuǎn)，從 而使得視頻監(jiān)控模塊可W多角度進(jìn)行圖像采集實(shí)現(xiàn)全方位室內(nèi)監(jiān)控。
[0051] 進(jìn)一步的，本發(fā)明中，所述控制器還連接有補(bǔ)光燈、溫濕度傳感器W及顯示屏。所 述補(bǔ)光燈用于在圖像采集模塊采集圖像的光線不足時(shí)，由控制器自動(dòng)控制打開(kāi)并調(diào)節(jié)相應(yīng) 的亮度，照射在監(jiān)控區(qū)域進(jìn)行圖像的采集。
[0052] 所述溫濕度傳感器可W用于檢測(cè)室內(nèi)的溫濕度情況，并將檢測(cè)的溫濕度情況信息 在顯示屏上進(jìn)行顯示。
[0053] 本發(fā)明中，所述存儲(chǔ)模塊為SD卡，所述無(wú)線傳輸模塊為GPRS或GSM無(wú)線模塊，分別 通過(guò)相應(yīng)的卡槽安裝在機(jī)器人本體上。
[0054] 進(jìn)一步的，本發(fā)明中，所述控制器連接電源電量檢測(cè)模塊與音頻輸出報(bào)警模塊。
[0055] 所述電源電量監(jiān)測(cè)模塊采用電壓檢測(cè)傳感器，所述電壓檢測(cè)傳感器并與所述控制 器相連接，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電源模塊的電壓情況并傳送電壓信息給所述控制器，并在監(jiān)測(cè)到 電源電量低于預(yù)設(shè)的闊值時(shí)，由所述音頻輸出報(bào)警模塊輸出電量低的報(bào)警提示，或在顯示 屏上進(jìn)行提示信息的顯示。
[0056] 本發(fā)明家用服務(wù)機(jī)器人通過(guò)視頻監(jiān)控模塊采集圖像后，通過(guò)基于圖像的煙霧檢測(cè) 單元進(jìn)行煙霧檢測(cè)并報(bào)警，在保證檢測(cè)速度的同時(shí)有效的檢測(cè)到煙霧的發(fā)生，從而為人們 進(jìn)行及時(shí)的撲救火災(zāi)提供時(shí)間。
[0057] W上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可W做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，運(yùn)些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng) 視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種可利用圖像進(jìn)行煙霧檢測(cè)的家用服務(wù)機(jī)器人，其特征在于，包括具有輪式行走 機(jī)構(gòu)的家用服務(wù)機(jī)器人本體;所述家用服務(wù)機(jī)器人本體包括電源模塊、視頻監(jiān)控模塊、存儲(chǔ) 模塊、無(wú)線傳輸模塊、控制器:所述電源模塊、視頻采集模塊、存儲(chǔ)模塊、無(wú)線傳輸模塊分別 與所述控制器相連接;所述視頻監(jiān)控模塊包括兩個(gè)圖像傳感器，所述控制器包含有基于圖 像的煙霧檢測(cè)單元，用于通過(guò)以下步驟進(jìn)行煙霧檢測(cè)并預(yù)警： SlOl，依次讀取視頻序列中每幀圖像并計(jì)數(shù)； 5102, 判斷計(jì)數(shù)值是否大于預(yù)定值，如果是則將當(dāng)前幀圖像轉(zhuǎn)換到HSI顏色空間，并通 過(guò)HOG特征進(jìn)行行人檢測(cè)獲得人形所在區(qū)域矩形；如果否則采用混合高斯背景建模獲得背 景圖像并將背景圖像轉(zhuǎn)換到HSI顏色空間； 5103, 將當(dāng)前幀圖像的每個(gè)像素點(diǎn)的HSI通道值與背景圖像做差求出三個(gè)差值，并判斷 該三個(gè)差值是否符合閾值范圍，如果是則進(jìn)入步驟S105，否則進(jìn)入步驟SlOl; 5104, 根據(jù)人體比例將步驟S102獲得的區(qū)域矩形的預(yù)定比例區(qū)作為人頭區(qū)域，并根據(jù) 該人頭區(qū)域確定煙霧的感興趣區(qū)域； 5105, 將符合閾值范圍的點(diǎn)的坐標(biāo)與所述感興趣區(qū)域做比較，判斷符合閾值范圍的點(diǎn) 否在感興趣區(qū)域內(nèi)；如果是則進(jìn)入S106，否則進(jìn)入SlOl; 5106, 對(duì)圖像進(jìn)行分塊統(tǒng)計(jì)，計(jì)算每塊中被判定為煙霧的像素點(diǎn)的個(gè)數(shù)比例，并判斷該 個(gè)數(shù)比例是否達(dá)到設(shè)定的閾值，如果達(dá)到則通過(guò)無(wú)線傳送模塊向用戶的移動(dòng)終端進(jìn)行報(bào) 警，如果沒(méi)有達(dá)到則進(jìn)入SlOl。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述可利用圖像進(jìn)行煙霧檢測(cè)的家用服務(wù)機(jī)器人，其特征在于，所述 預(yù)定比例區(qū)為所述矩形區(qū)域的上方五分之一的區(qū)域。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述可利用圖像進(jìn)行煙霧檢測(cè)的家用服務(wù)機(jī)器人，其特征在于，所述 通過(guò)HOG特征進(jìn)行行人檢測(cè)時(shí)，使用opencv開(kāi)源庫(kù)中的HOG行人檢測(cè)分類(lèi)器對(duì)人形進(jìn)行檢 測(cè)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述可利用圖像進(jìn)行煙霧檢測(cè)的家用服務(wù)機(jī)器人，其特征在于，所述 對(duì)圖像進(jìn)行分塊是將圖像分成多個(gè)矩形區(qū)域。5. 根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述可利用圖像進(jìn)行煙霧檢測(cè)的家用服務(wù)機(jī)器人，其特征 在于，所述控制器還連接有補(bǔ)光燈、溫濕度傳感器以及顯示屏。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述可利用圖像進(jìn)行煙霧檢測(cè)的家用服務(wù)機(jī)器人，其特征在于，所述 控制器連接電源電量檢測(cè)模塊與音頻輸出報(bào)警模塊。
【文檔編號(hào)】G06K9/00GK105957295SQ201610541193
【公開(kāi)日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年7月11日
【發(fā)明人】張德馨
【申請(qǐng)人】天津艾思科爾科技有限公司