CN108540780A - 基于扫地机器人设备的智能移动家庭监控*** - Google Patents

基于扫地机器人设备的智能移动家庭监控*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于扫地机器人设备的智能移动家庭监控***，包括扫地机器人本体，在扫地机器人本体的表面设置有图像采集装置，所述图像采集装置用于采集扫地机器人本体上方区域的图像，所述图像采集装置连接处理模块，所述处理模块连接预警装置和通讯模块，所述处理模块内置有图像处理模块，用于对采集的图像进行实时识别，在识别出行人目标时，利用人脸识别算法识别目标人物身份信息，在识别出可疑目标时，控制图像采集装置进行图像抓拍，并进行预警。通过对现有扫地机器人的结构进行改造，将扫地机器人与安全监控装置相结合，在不加装多余设备的情况下，可满足用户家居清扫与安全防盗的功能。

Description

基于扫地机器人设备的智能移动家庭监控***
技术领域
本发明涉及一种智能移动家庭监控***，具体地涉及一种基于扫地机器人设备的智能移动家庭监控***。
背景技术
入室行窃是一种发生最频繁、与人们人身财产安全关系最密切的犯罪活动之一，其造成的社会影响极其恶劣，但是因歹徒多为流窜作案、犯罪手段不断翻新、证据收集难度较大等原因，案件侦破率并不高，各类入室盗窃案件依然猖獗。近年来，随着视频监控分析技术、网络技术的迅速发展，人们已经开始运用家用监控***来提升家居环境的安全。据统计，现在主流的家用监控***主要有两类：一类是传统的接线式固定监控设备，即通过摄像头和数据传输线进行视频图像采集与传输，这类产品安装与接电都需要布线，会破坏室内装修效果，美观度不佳，且固定后不方便拆除与检修，单个摄像头监控的区域也很有限；另一类是无线式的监控产品，这类产品主要利用WIFI进行数据传输，通过USB接口充电，一般配有固定底座或者可以黏贴到墙上，相对于传统监控设备，这类产品体积小巧、无需布线、安装使用相对便捷，但单个产品也只能监测一个固定区域，如果需要实现一个家庭的全面监控，每个房间都要布置一个设备，成本增加，操作也很繁琐。此外，目前市面上出售的以上两类产品的图像识别能力、数据分析能力与实时传输能力也参差不齐，功能单一，大部分产品误检率与漏检率偏高，总之，因产品设计与技术能力等方面的局限，目前家庭安全监控设备的普及程度并不高，家居安全仍隐患重重。
在家庭监控类产品应用受阻的同时，各类智能家居电器却得到了广泛应用，其中最受欢迎的产品之一就是扫地机器人：扫地机器人又称自动打扫机或机器人吸尘器，一般为圆盘型的无线机器，通过内置的控制算法可以走不同的路线，按规划自动在房间内完成地板清理工作，还可以自行回到充电座充电，圆盘周围设置有可检测障碍物的传感器，如碰到墙壁或其他障碍物，会自行转弯。因其功能实用、操作简单，现今已慢慢普及，成为现代家庭的常用家电用品。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提出了一种基于扫地机器人设备的智能移动家庭监控***，通过对现有扫地机器人的结构进行改造，将扫地机器人与安全监控装置相结合，在不加装多余设备的情况下，可满足用户家居清扫与安全防盗的功能。
本发明所采用的技术方案是：
一种基于扫地机器人设备的智能移动家庭监控***，包括扫地机器人本体，其特征在于，在扫地机器人本体的表面设置有图像采集装置，所述图像采集装置用于采集扫地机器人本体上方区域的图像，所述图像采集装置连接处理模块，所述处理模块连接预警装置和通讯模块，所述处理模块内置有图像处理模块，用于对采集的图像进行实时识别，在识别出行人目标时，利用人脸识别算法识别目标人物身份信息，在识别出可疑目标时，控制图像采集装置进行图像抓拍，并进行预警。
优选的技术方案中，利用运动目标识别算法与行人识别算法对图像进行识别处理，具体包括以下步骤：
所述运动目标识别算法采用基于像素值概率密度分布的图像比对算法，对当前图像和之前图像分别进行像素值概率密度分布统计，对概率密度图在像素方向上采样，并用欧式距离对比相似度，实现运动目标识别；
识别到运动目标后，启动行人识别算法进行下一步判断，行人识别采用基于深度学习的行人检测算法，识别行人并确定行人的外边框轮廓，截取轮廓的上方区域，检测人脸并进行人脸身份认证。
优选的技术方案中，所述处理模块包括巡航控制模块，所述巡航控制模块采用随机探索行走的形式，抓取图像并利用SLAM算法创建室内环境地图，并规划可行驶区域，当执行任务时，规划机器人的运动路线，控制机器人循迹行驶。
优选的技术方案中，所述通讯模块与远程终端连接，所述远程终端安装有管理软件，用于控制扫地机器人的工作模式，设置巡航间隔时间，查看视频图像和报警查看。
优选的技术方案中，所述图像采集装置可拆卸安装于扫地机器人本体的表面。
优选的技术方案中，所述扫地机器人本体包括本体上盖和本体下盖，所述本体下盖设置有安装腔，所述图像采集装置包括摄像头前壳体、摄像头后壳体、摄像头模组和摄像头镜头，所述摄像头模组和摄像头镜头固定于摄像头前壳体，所述图像采集装置通过卡扣安装于本体下盖的安装腔内。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.将安全监控设备与扫地机器人结合，通过扫地模式与安全监控模式的不同设置，可以满足用户的多重需求，既丰富了扫地机器人的产品功能，又可以利用扫地机器人的使用热潮，扩大家庭安全监控***的普及使用，提升家居环境安全性。
2.利用扫地机器人的无线WIFI传输、自行充电等优势，解决了传统监控产品因需要布线传输或单独接线充电带来的影响美观、操作繁琐等问题；在扫地机器人已有的障碍物传感器和清扫路径规划算法基础上加入SLAM监控巡航路径算法（SLAM，SimultaneousLocalization and Mapping，即时定位与地图构建），可实现多个区域的移动监控和定时全屋巡航，解决了普通监控产品一个摄像头只能监控一个区域的缺陷，提升了产品利用率和智能化水平；
3.在视频监控的基础功能上，***加入动目标识别、行人识别、人脸识别等算法，不仅可以实现动态物体检测与行人检测，提高监测精度，减少误报与漏报，还可以利用人脸识别判断犯罪分子身份信息，为入室行窃案件的追踪办案提供帮助。通过终端产品与手机APP的联动，为每个家庭提供全方位全天候安全保障。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1为基于扫地机器人设备的智能移动家庭监控***的结构示意图；
图2为基于扫地机器人设备的智能移动家庭监控***的软硬件模块组成图；
图3为基于扫地机器人设备的智能移动家庭监控***的硬件框图。
图4为基于扫地机器人设备的智能移动家庭监控***的工作流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
实施例
一种基于扫地机器人设备的智能移动家庭监控***，主要通过对现有扫地机器人的结构进行改造，将扫地机器人与安全监控装置相结合，因扫地机器人的技术方案与产品都已经比较成熟，本发明中将不对其进行描述。从结构上，安全监控装置可拆卸安装于扫地机器人装置本体的表面，例如，通过螺丝与卡口内嵌于扫地机器人装置本体的表面圆盘上，例如可以是在中部，用于图像采集的图像采集装置的摄像头镜头朝上，使其能采集到本区域的全部图像。
如图1所示，图像采集装置采用拍摄范围为180°的鱼眼摄像头，图像采集装置由摄像头前壳体20、摄像头后壳体21、摄像头模组22和摄像头镜头23组成。其固定方式为：摄像头镜头通过螺纹固定于摄像头前壳体，摄像头模组通过螺栓固定于摄像头前壳体，然后摄像头镜头、模组和前壳体的组合体通过螺栓固定于摄像头后壳体。
扫地机器人本体包含本体上盖10和本体下盖11组成，本体下盖11上可以设置安装腔（图中未示出），摄像头通过卡扣安装在本体下盖11的安装腔内上，上下盖通过卡口安装组成该装置。
***具备扫地模式与监控模式两种功能选择模式，用户可根据需求通过远程终端，例如手机终端，进行选择。在扫地模式下，***执行普通扫地机器人的清扫相关功能；在监控模式下，***可实时采集监控区域图像，并利用动目标识别算法、行人识别算法与人脸识别算法对图像进行识别处理，在识别到可疑目标时，控制图像采集装置抓拍可疑目标图像，并向本地预警装置发送声光预警信号，同时向手机终端发送预警信号与可疑图像。
除固定点安全监控外，***还具备定时巡航监控功能，即利用SLAM算法实现全屋建图与自主导航定位，控制装置按既定路线行进，根据用户设置的巡航间隔时间定时对家庭每个区域进行监控巡航。
如图2、3所示，该监控***由硬件模块与软件模块两部分组成，其中，硬件模块包括装置本体、图像采集装置、***处理装置、通信传输装置、本地报警装置、手机终端：
***处理装置：包括图像处理模块与巡航控制模块。图像处理模块具备对图片信息的接收、识别、压缩与传输功能与各种信号接收及发送功能；巡航控制模块主要利用SLAM算法完成巡航路径规划与驱动功能。
通信传输装置：利用WIFI信号向手机终端传输报警信号与图片信息；
手机终端：利用手机APP进行模式选择等操作，接收报警信号与可疑图像。
软件模块包括功能选择模块、图像识别模块、抓拍控制模块、路径规划模块、巡航驱动模块、通讯模块、报警控制模块、手机APP：
模式选择模块：具备扫地模式与监控模式，不同模式下执行不同的功能；
图像识别模块：利用动目标识别算法与行人识别算法对图像进行实时识别，在识别出行人目标时，利用人脸识别算法识别目标人物身份信息；
抓拍控制模块：在识别出可疑目标时，控制图像采集装置进行图像抓拍；
巡航控制模块：根据监控需求，利用SLAM算法实现全屋建图与自主导航定位，控制装置按既定路线巡航；巡航控制模块首先采用随机探索行走的形式，抓取图像并创建室内环境地图，并规划出可行驶区域，当执行任务时，规划机器人的运动路线，控制机器人循迹行驶；利用时钟模块，提供巡航间隔时间设置功能；
通信模块：包括内部通信与外部通信，内部通信指各模块之间通过高低电平进行信号传输，外部通信指与手机终端之间通过WIFI信号进行信息传输；
报警控制模块：在识别出可疑目标后，控制设备进行本地声光报警，并向手机终端发送报警信号；
手机APP:与终端产品配套的应用软件，具备模式选择、实时视频查看、报警查看等功能。
利用动目标识别算法、行人识别算法与人脸识别算法对图像进行识别处理，具体方法为：
运动目标识别算法为后续识别提供触发机制，采用基于像素值概率密度分布的图像比对算法，对当前图像和若干秒之前的图像分别进行像素值概率密度分布统计，当图像中有运动物体时，统计分布图就会发生变化，对概率密度图在像素方向（0~255）上采样，并用欧式距离对比相似度，从而实现运动目标识别的目的；识别到运动目标之后，启动行人识别算法进行下一步判断，行人识别采用基于深度学习的行人检测算法，识别行人并确定行人的外边框轮廓，截取轮廓的上1/3区域，检测人脸并进行人脸身份认证，判断是否属于数据集中已录入人员。
如图4所示，***的工作流程如下：
1）***启动后，用户根据需求选择扫地模式或监控模式两种不同的工作模式；
2）当用户选择扫地模式时，***执行普通扫地机器人的清扫相关功能；
3）当用户选择监控模式时，***实时采集监控区域图像，并利用动目标识别算法、行人识别算法与人脸识别算法对图像进行识别处理；
4）在识别到可疑目标时，控制图像采集装置抓拍可疑目标图像，并向本地预警装置发送声光预警信号，同时向手机终端发送预警信号与可疑图像；
5）根据用户设置的巡航间隔时间，***定时按既定路线对家庭每个区域进行监控巡航，巡航过程中同样执行上述实时监控功能。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (6)

1.一种基于扫地机器人设备的智能移动家庭监控***，包括扫地机器人本体，其特征在于，在扫地机器人本体的表面设置有图像采集装置，所述图像采集装置用于采集扫地机器人本体上方区域的图像，所述图像采集装置连接处理模块，所述处理模块连接预警装置和通讯模块，所述处理模块内置有图像处理模块，用于对采集的图像进行实时识别，在识别出行人目标时，利用人脸识别算法识别目标人物身份信息，在识别出可疑目标时，控制图像采集装置进行图像抓拍，并进行预警。
2.根据权利要求1所述的基于扫地机器人设备的智能移动家庭监控***，其特征在于，利用运动目标识别算法与行人识别算法对图像进行识别处理，具体包括以下步骤：
所述运动目标识别算法采用基于像素值概率密度分布的图像比对算法，对当前图像和之前图像分别进行像素值概率密度分布统计，对概率密度图在像素方向上采样，并用欧式距离对比相似度，实现运动目标识别；
识别到运动目标后，启动行人识别算法进行下一步判断，行人识别采用基于深度学习的行人检测算法，识别行人并确定行人的外边框轮廓，截取轮廓的上方区域，检测人脸并进行人脸身份认证。
3.根据权利要求1所述的基于扫地机器人设备的智能移动家庭监控***，其特征在于，所述处理模块包括巡航控制模块，所述巡航控制模块采用随机探索行走的形式，抓取图像并利用SLAM算法创建室内环境地图，并规划可行驶区域，当执行任务时，规划机器人的运动路线，控制机器人循迹行驶。
4.根据权利要求1所述的基于扫地机器人设备的智能移动家庭监控***，其特征在于，所述通讯模块与远程终端连接，所述远程终端安装有管理软件，用于控制扫地机器人的工作模式，设置巡航间隔时间，查看视频图像和报警查看。
5.根据权利要求1所述的基于扫地机器人设备的智能移动家庭监控***，其特征在于，所述图像采集装置可拆卸安装于扫地机器人本体的表面。
6.根据权利要求5所述的基于扫地机器人设备的智能移动家庭监控***，其特征在于，所述扫地机器人本体包括本体上盖和本体下盖，所述本体下盖设置有安装腔，所述图像采集装置包括摄像头前壳体、摄像头后壳体、摄像头模组和摄像头镜头，所述摄像头模组和摄像头镜头固定于摄像头前壳体，所述图像采集装置通过卡扣安装于本体下盖的安装腔内。
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