预置信息码图片解析的环境感知方法与流程

预置信息码图片解析的环境感知方法
(一)技术领域
1.本发明是一种解析预置条码的图片以识别异常的环境感知方法，用于室内外场地的状态感知与实时监控，属于智慧城市技术领域。本发明在场地的适当位置安装投影仪，把多个信息码投射到场地中，另外设置相机以固定角度，定期拍摄场地照片，由控制台实时读取照片中的编码信息，确定场地中哪里出现异常状态，从而实现联动跟踪与自动化管理。本发明利用预置的信息码提供感知信息，完成网络化的数据采集与分析功能，是城市与建筑的智能化管理的技术创新。
(二)

背景技术：

2.物联网系统的环境感知依赖各类传感器，其中最重要的是摄像头，持续拍摄并解析照片，从图像中提取特定内容，做到实时监控。由于图像中包含大量无关素材，要快速提取需要的数据，必须设计多种单项优化算法，不仅编程困难，而且影响解析速度。首先图像存储量巨大，加载费时费力，其次数据处理低效，响应实时性和准确性都差。这种简单的图像解析模式，越来越不适应智慧城市的实时管理要求，必须提高感知效率。
3.而且，现有的图像分析不能解决摄像联动的问题，要求发现异常后抓拍违规行为。传统设备中，前端摄像机持续录像，存储硬盘中，需要时靠人力复查，无法即时识别和针对性拍照，不能满足智慧城市的开放、实时的监控需求，特别是记录室内外场地的异常状态。
4.要提高图像的解析效率，可以在图像中置入特征值，后台忽略其他素材，先识别特征值以快速获取信息。条码是一类典型的特征值，用宽度不等的多个黑条和空白，按照一定的编码规则排列，用以表达一组信息。软件识别条码的效率是很高的，如果在场地预置条码，照片中一直包含这些编码，通过识别编码来判断异常状态，能够达到实时响应的目标。
5.注意到上述问题，本发明提出基于预置条码的图片解析与联动拍照的感知方法，以投影仪在场地的适当位置投射多个信息码，同时以相机定期拍摄包含这些信息码的场地照片，后台优先识别图像中的编码，如编码识别失败，即指令相机跟踪抓拍编码丢失的位置，及时记录异常情况，达到定位跟踪与智能管理的完美结合。
(三)

技术实现要素：

6.条形码是将线条与空白按照一定的编码规则组合起来的符号，用以代表字符。在进行辨识的时候，扫描器扫码得到一组反射光信号，经光电转换后变为一组与线条及空白相对应的电子编码，经解码后还原为数字或字母。其优点为：识别速度快，能实现即时数据录入；可靠性高，技术误码率低于百万分之一；信息量大，一维码一次可录入几十位字符，二维码一次可以录入几千个字符。
7.一维码比较简单，用于识别0-9数字编成的标识符，很适合快速读取信息。二维码是指在一维码的基础上扩展出另一维具有可读性的条码，使用黑白矩形图案表示二进制数据，存储的数据量更大，可以包含数字、字符及中文等混合内容。二维码还有一维码没有的“定位点”和“容错机制”，即使没有辨识到全部的条码，也可以正确还原条码上的信息。本发
明可选择使用这两类信息码。
8.要把这样的信息码加入照片中，本发明采取两个技术措施：
9.一是在场地中安装多个投影仪，每个投影仪负责投射一片区域的信息码，需要预置信息码的位置，是人员聚集区、重点监控区及进出口区域，容易出现安全事故，或者有贵重物品需要保护。投影仪自带无线模块，以无线方式接收控制台发来的信息码数据，并把它们投射到指定的位置。投影仪的镜头可旋转，以便动态调整投射位置，在一定范围的不同区域投射不同的信息码。投射位置是设计好的平整面，确保信息码完整清晰，没有较大的变形。
10.二是在场地中设置多个相机，具有大广角和大景深的特性，保持一定的安装高度与固定角度，每个相机能拍到尽量能多的打码区域，定期拍摄包含这些信息码的场地照片。控制台是边缘计算机，通常与相机设置在一起，方便直接收取相机传来的照片，提取其中的编码信息。同时，控制台设有软件算法，能够依据规则生成各类信息码，并通过无线模块发送到投影仪，指令把这些编码投射到各自指定的位置，这样可以根据场地状况调整信息码的内容与位置，适应大范围的动态管理需求。
11.信息码描述预置区域的各种基本特征，包括但不限于地理坐标、监控区面积、贵重物品信息、人员密集度，信息码至少包含地理坐标这一项特征，其他特征项可以根据需要加入。控制台依据各预置区域的管理要求，分别生成不同的信息码，然后发送给对应的投影仪，完成场地内的信息码置入。
12.相机定期拍摄场地照片，控制台在照片中提取所有的信息码，如果全部读取成功，说明预置区域均处于正常状态，无须特别关注。如果某次的照片的某些信息码读取失败，说明有人或物体在遮挡，预示可能出现异常状态，控制台会即时确认这些信息码对应的地理坐标，如果连续在照片中读码失败，控制台会指令相机调整镜头，对读码失败的区域连续抓拍，记录实际状况，为处理违规行为留下证据。同时，控制台把有关数据发送到服务器，显示在电子地图中，方便管理者实时查看。
13.综上所述，本发明通过读取照片中的信息码，高效解析图像的特征值，完成对室内外场地的实时监控，设备简单，响应快速，误报率低，实现联动跟踪与自动化管理，是理想的环境感知系统。
14.(四)有益效果
15.本发明是解析预置条码的图片以识别异常的环境感知方法，在常规的图像解析与相机设备的基础上，在室内外场地增加多个投影仪，把多个信息码投射到需要管理的预置区域，相机定期拍摄包含这些信息码的场地照片，控制台实时读取照片中的编码信息，通过快速读码来确定哪些区域出现异常状态，从而实现联动跟踪与环境感知。本发明的能快速识别异常，完成全面监控，提高管理效率，特别适合城市与建筑的自动化管理，是物联网技术的全新拓展。
(五)附图说明
16.以下结合附图对本发明加以说明，图1是本发明的系统构成示意图，图2是本发明的室外编码示意图和公园管理实施例，图3是本发明的的室内编码示意图和酒店管理施例。
17.图1说明环境感知的技术流程。场地中安装多个投影仪1，每个投影仪1负责投射一
片区域的信息码，需要预置信息码的位置，是人员聚集区、重点监控区及进出口区域，容易出现安全事故，或者有贵重物品需要保护。投影仪投射信息码2到预置区域，投射位置是设计好的平整面，确保信息码2完整清晰，没有较大的变形。投影仪的镜头可旋转，以便动态调整投射位置，在一定范围的不同区域投射不同的信息码。投影仪自带无线模块，以无线方式接收控制台发来的信息码数据。投影仪可以立杆安装，也可以安装在建筑外墙上。
18.进一步，在场地中设置多个相机3，保持一定的安装高度与固定角度，每个相机能拍到尽量能多的打码区域。控制台4是边缘计算机，通常与相机3设置在一起，相机3定期拍摄包含这些信息码的场地照片，传输到控制台4，后台读取场地照片，直接提取编码信息，忽略照片中的其他素材，同时，控制台4设有软件算法，能够依据规则生成各类信息码，并通过无线模块发送到投影仪，指令把这些编码投射到各自指定的位置，这样可以根据场地状况调整信息码的内容与位置，适应大范围的动态管理需求。
19.进一步，信息码2描述预置区域的各种基本特征，包括但不限于地理坐标、监控区面积、贵重物品信息、人员密集度，信息码2至少包含地理坐标这一项特征，其他特征项可以根据需要加入。控制台4在照片中提取所有的信息码2，如果全部读取成功，说明预置区域均处于正常状态，无须特别关注，如果某次的照片的某些信息码读取失败，说明有人或物体在遮挡，预示可能出现异常状态，控制台4会即时确认这些信息码对应的地理坐标，如果连续在照片中读码失败，控制台4会指令相机3调整镜头，对读码失败的区域连续抓拍，记录实际状况，为处理违规行为留下证据。
20.图2说明室外编码图片的素材构成，图像中有树木、花草、水面、广场及行人等各种素材，信息码2明确显示在广场5、古树6及花圃7的位置，这是需要重点监控的预置区域。
21.图2还是公园自动化管理的实施例。广场5需要识别人群聚集，防止行人过度集中，古树6需要预警行人靠近，防止人为损坏。多个信息码2投射在广场5中，码信息为地理坐标，行人在广场活动，会遮挡一个或多个信息码，控制台显示读码失败，不能读取的码越多，说明广场聚集的行人越多。至少一个信息码2投射在古树6附近，码信息为地理坐标和古树代码，只要有人靠近古树就会遮挡信息码，控制台显示读码失败，提示有人离古树很近，如果连续在照片中读码失败，控制台4会指令相机抓拍古树6，记录实际状况，为处理违规行为留下证据。
22.公园除了保护古树6，花圃7需要在花期实施临时管理，防止有人摘花。在开花季，控制台生成花圃的信息码2，指令投影仪调整镜头，把信息码2投射在花圃7附近，技术流程与古树一致。实施例说明，一个投影仪可以投射多个信息码，也可调整投射位置，为一定范围的多个预置区域服务。
23.图3说明室内编码图片的素材构成，图像中有各种装修、设施及行人等素材，信息码2明确显示在大堂8与出入口9，这是需要重点监控的预置区域。投影仪1和相机3可以组成一体化设备，同时具备打码和解析的功能，适用于面积较小的室内房间。
24.图3还是酒店自动化管理的实施例，大堂8与出入口9需要识别人群聚集，防止行人过度集中。控制台为大堂8与出入口9生成信息码2，选择使用条形码，码信息为地理坐标和人群密度。投影仪1给预置区域打码后，行人聚集在大堂或出入口，会挡住部分信息码2。相机3定期拍摄室内照片，控制台提取照片中的编码，会显示部分读码失败，挡住的条纹越多，说明聚集的行人越多，控制台指令相机3抓拍人群集中的区域，并向管理者发出预警。同时，
控制台把有关数据发送到服务器，显示在电子地图中，方便管理者实时查看。