CN112116686A - 基于多方向光幕扫描的数据融合绘图***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种基于多方向光幕扫描的数据融合绘图***及方法，所述数据融合绘图***包括：扫描数据获取模块、图像帧生成模块、图像帧拼接模块及光幕扫描控制模块；扫描数据获取模块获取光幕各接收器接收到的来自对应发射器的信号；图像帧生成模块根据所述扫描数据获取模块在设定时刻获取的信号生成图像帧；图像帧拼接模块用以将所述图像帧生成模块在不同时刻生成的图像帧按照时间顺序拼接，绘制成对应的图像；光幕扫描控制模块，用以控制设定时刻光幕各发射器的扫描方向，各发射器在相邻两个关键时刻的扫描方向不同。本发明可利用光幕数据绘制在光幕间移动的物体及人员，为后续进一步处理提供数据基础。

Description

基于多方向光幕扫描的数据融合绘图***及方法

技术领域

本发明属于光幕技术领域，涉及一种利用光幕的绘图***，尤其涉及一种基于多方向光幕扫描的数据融合绘图***及方法。

背景技术

电梯是现代高层建筑中最常用的一种垂直运输交通工具，它节省了人们的时间和体力，为日常生活提供了方便。电梯作为一种与大众生命安全密切相关的特种设备，其安全运行越来越受到社会的关注。但由于电梯结构复杂，因此要保证电梯安全可靠的运行，检测其运行状态和故障情况成为电梯管理、维护和安全运行的迫切需要。

为提高电梯安全性，电梯均需要设置安全光幕，安全光幕利用相对设置的红外发送装置及红外接收装置收发信号，依此判断电梯门之间是否有人或物品。同时，为了提高电梯的应急反应能力，电梯物联网的设想已经被逐步实现，物业、电梯运营公司、政府部门可以在远程实时监控电梯的状态，发现异常情况，可以及时获取相关信息。此外，现有电梯设备对于进出电梯的物体识别，通常是通过摄像头人工查看，如今还没有能自动识别物体形状的方案，电梯设备的智能化程度还有待进一步改善。

由此可见，目前光幕技术只用于检测是否存在物体，无法对通过的物体进行识别，大大限制了光幕的作用。

发明内容

本发明提供一种基于多方向光幕扫描的数据融合绘图***及方法，可利用光幕数据绘制在光幕间移动的物体及人员。

为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，采用如下技术方案：

一种基于多方向光幕扫描的数据融合绘图***，所述数据融合绘图***包括：

扫描数据获取模块，用以获取光幕各接收器接收到的来自对应发射器的信号；

图像帧生成模块，用以根据所述扫描数据获取模块在设定时刻获取的信号生成图像帧；图像帧分为若干区域，各区域根据对应接收器接收的信号确定其绘制内容；

图像帧拼接模块，用以将所述图像帧生成模块在不同时刻生成的图像帧按照时间顺序拼接，绘制成对应的图像。

作为本发明的一种实施方式，所述数据融合绘图***包括：光幕扫描控制模块，用以控制设定时刻光幕各发射器的扫描方向，各发射器在相邻两个关键时刻的扫描方向不同。

作为本发明的一种实施方式，所述扫描方向包括水平方向及倾斜方向；在各发射器的扫描方向为水平方向时，各发射器与对应接收器的高度对应；

在各发射器的扫描方向为倾斜方向时，各发射器与对应接收器具有高度差；不同的倾斜方向，具有对应的高度差。

作为本发明的一种实施方式，所述扫描方向包括水平方向、第一倾斜方向、第二倾斜方向、第三倾斜方向及第四倾斜方向；

在发射器扫描方向为第一倾斜方向时，接收到信号的接收器的高度比对应发射器的高度高一个高度差单位；

在发射器扫描方向为第二倾斜方向时，接收到信号的接收器的高度比对应发射器的高度低一个高度差单位；

在发射器扫描方向为第三倾斜方向时，接收到信号的接收器的高度比对应发射器的高度高两个高度差单位；

在发射器扫描方向为第四倾斜方向时，接收到信号的接收器的高度比对应发射器的高度低两个高度差单位。

作为本发明的一种实施方式，所述光幕扫描控制模块控制发射器扫描方向的变化次序包括：水平方向、第一倾斜方向、第二倾斜方向、第三倾斜方向、第四倾斜方向。

根据本发明的另一个方面，采用如下技术方案：一种基于多方向光幕扫描的数据融合绘图方法，所述方法包括：

获取光幕各接收器接收到的信号；

根据在设定时刻获取的信号生成图像帧；图像帧分为若干区域，各区域根据对应接收器接收的信号确定其灰度值；

将在不同时刻生成的图像帧按照时间顺序拼接，绘制成对应的图像。

作为本发明的一种实施方式，控制设定时刻光幕各发射器的扫描方向，各发射器在相邻两个关键时刻的扫描方向不同。

作为本发明的一种实施方式，所述扫描方向包括水平方向及倾斜方向；在各发射器的扫描方向为水平方向时，各发射器与对应接收器的高度对应；

在各发射器的扫描方向为倾斜方向时，各发射器与对应接收器具有高度差；不同的倾斜方向，具有对应的高度差。

作为本发明的一种实施方式，所述扫描方向包括水平方向、第一倾斜方向、第二倾斜方向、第三倾斜方向及第四倾斜方向；

在发射器扫描方向为第一倾斜方向时，接收到信号的接收器的高度比对应发射器的高度高一个高度差单位；

在发射器扫描方向为第二倾斜方向时，接收到信号的接收器的高度比对应发射器的高度低一个高度差单位；

在发射器扫描方向为第三倾斜方向时，接收到信号的接收器的高度比对应发射器的高度高两个高度差单位；

在发射器扫描方向为第四倾斜方向时，接收到信号的接收器的高度比对应发射器的高度低两个高度差单位。

作为本发明的一种实施方式，控制发射器扫描方向的变化次序包括：水平方向、第一倾斜方向、第二倾斜方向、第三倾斜方向、第四倾斜方向。

本发明的有益效果在于：本发明提出的基于多方向光幕扫描的数据融合绘图***及方法，可利用光幕数据绘制在光幕间移动的物体及人员，为后续进一步处理提供数据基础。

附图说明

图1为本发明一实施例中基于多方向光幕扫描的数据融合绘图***的组成示意图。

图2为本发明一实施例中基于多方向光幕扫描的数据融合绘图方法的流程图。

图3为本发明一实施例中发射器采用水平扫描方式的示意图。

图4为本发明一实施例中发射器采用第一倾斜方式的示意图。

图5为本发明一实施例中发射器采用第二倾斜方式的示意图。

图6为本发明一实施例中发射器采用第三倾斜方式的示意图。

图7为本发明一实施例中发射器采用第四倾斜方式的示意图。

图8为骑电瓶车通过光幕绘制的图像的示意图(采用直扫方式)。

图9为骑电瓶车通过光幕绘制的图像的示意图(采用融合扫描方式)。

图10为骑电瓶车通过光幕绘制的图像的示意图(采用融合方式并经处理)。

图11为骑电瓶车通过光幕绘制的图像的示意图(采用直扫方式)。

图12为骑电瓶车通过光幕绘制的图像的示意图(采用融合扫描方式)。

图13为骑电瓶车通过光幕绘制的图像的示意图(采用融合方式并经处理)。

图14为推小推车通过光幕绘制的图像的示意图(采用直扫方式)。

图15为推小推车通过光幕绘制的图像的示意图(采用融合扫描方式)。

图16为推婴儿车通过光幕绘制的图像的示意图(采用直扫方式)。

图17为推婴儿车通过光幕绘制的图像的示意图(采用融合扫描方式)。

图18为推电瓶车通过光幕绘制的图像的示意图(采用融合扫描方式)。

图19为推电瓶车通过光幕绘制的图像的示意图(采用融合方式并经高斯模糊处理)。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

该部分的描述只针对几个典型的实施例，本发明并不仅局限于实施例描述的范围。相同或相近的现有技术手段与实施例中的一些技术特征进行相互替换也在本发明描述和保护的范围内。

说明书中各个实施例中的步骤的表述只是为了方便说明，本申请的实现方式不受步骤实现的顺序限制。

说明书中的“连接”既包含直接连接，也包含间接连接。说明书中的“多”的含义为两个以上(含两个)。说明书中高度相同、高度不同，是指在允许设定误差的前提下的相同或不同。说明书中，“关键时刻”指特定的时刻，图像帧生成模块利用扫描数据获取模块在关键时刻获取的信号生成图像帧。

本发明揭示了一种基于多方向光幕扫描的数据融合绘图***，图1为本发明一实施例中基于多方向光幕扫描的数据融合绘图***的组成示意图；请参阅图1，所述数据融合绘图***包括：扫描数据获取模块1、图像帧生成模块2及图像帧拼接模块3。

扫描数据获取模块1用以获取光幕各接收器接收到的来自对应发射器的信号。图像帧生成模块2用以根据所述扫描数据获取模块1在设定时刻获取的信号生成图像帧；图像帧分为若干区域，各区域根据对应接收器接收的信号确定其绘制内容。图像帧拼接模块3用以将所述图像帧生成模块2在不同时刻生成的图像帧按照时间顺序拼接，绘制成对应的图像。

在本发明的一实施例中，所述数据融合绘图***包括光幕扫描控制模块4，所述光幕扫描控制模块4用以控制设定时刻光幕各发射器的扫描方向，各发射器在相邻两个关键时刻的扫描方向不同。

在一实施例中，扫描数据的信号强度对应0-255的灰度值，绘制对应图像帧的灰度图像；图像的Y方向包括32个像素点，分别对应32个接收器；绘制图像的X方向对应图像帧的数量；绘制的图像为通过光幕的物体的侧视图。在各个扫描方向绘制成的图像上都可以观察到通过光幕的物体的形状、轮廓。

请参阅图3至图7，在本发明的一实施例中，所述扫描方向包括水平方向及倾斜方向；在各发射器101的扫描方向为水平方向时，各发射器与对应接收器201的高度对应。在各发射器101的扫描方向为倾斜方向时，各发射器101与对应接收器201具有高度差；不同的倾斜方向，具有对应的高度差。

如图3至图7在本发明的一实施例中，所述扫描方向包括水平方向(如图3所示)、第一倾斜方向、第二倾斜方向、第三倾斜方向及第四倾斜方向。如图4所示，在发射器扫描方向为第一倾斜方向时，接收到信号的接收器的高度比对应发射器的高度高一个高度差单位(如发射器i发射的信号被接收器i+1接收)；如图5所示，在发射器扫描方向为第二倾斜方向时，接收到信号的接收器的高度比对应发射器的高度低一个高度差单位(如发射器i发射的信号被接收器i-1接收)；如图6所示，在发射器扫描方向为第三倾斜方向时，接收到信号的接收器的高度比对应发射器的高度高两个高度差单位(如发射器i发射的信号被接收器i+2接收)；如图7所示，在发射器扫描方向为第四倾斜方向时，接收到信号的接收器的高度比对应发射器的高度低两个高度差单位(如发射器i发射的信号被接收器i-2接收)。

当然，发射器也可以采用其他方向的扫描方式；如可以没有水平方向，可以设置更多的倾斜方向，也可以设置更少的倾斜方向。

在本发明的一实施例中，所述光幕扫描控制模块控制发射器扫描方向的变化次序包括：水平方向、第一倾斜方向、第二倾斜方向、第三倾斜方向、第四倾斜方向。当然，扫描方向的变化次序也可以采用其他方式。

在本发明的一种使用场景中，光幕扫描方式为混合扫描(不断变化发射器的扫描方向)，可以使扫描得到的物体信息更加完整(如图9、图12、图15、图17及图18)。若只使用单一扫描方向上的数据，会导致光幕扫描频率不够扫描到的通过光幕的物体信息缺失。此外，若直接将不同方向的图像按帧生成的时间拼接，得到的图像会存在大量的锯齿，且严重失真(如图8、图11、图14及图16)。

在本发明的一实施例中，本发明通过将多方向的光幕扫描数据融合可以大大改善绘制图像的真实性。由于斜扫与直扫相同灯对应的光路不同，通过调整斜扫光路与直扫光路的对应顺序可以有效改善图像失真的情况。直扫方向为绘制图像的默认方向(正对方向，如水平方向)，其他扫描方向通过上述方法转换后进行拼接。若扫描方向为斜扫第一方向，该方向第二光路对应直扫第一光路，剩余光路依此类推，即该方向每一路光路数据对应比该序号小一的直扫光路数据；该方向第一光路为无效数据，删除；并在最后补充前一帧的最后一条光路数据保持光路数量不变方便绘图。若扫描方向为斜扫第二方向，该方向最后一路光幕数据为无效数据替换为前一帧的最后一路光幕数据，其他不变；若扫描方向为斜扫第三方向，做法与斜扫第一方向一致。若扫描方向为斜扫第四方向，该方向第一光路对应直扫第二光路，剩余光路依此类推，即该方向每一路光路数据对应比该序号大一的直扫光路数据，并将倒数第二路光幕数据替换为前一帧最后一路光幕数据，再删去最后一路光幕数据，并在最前填充上一帧第一路光幕数据保持光路数量不变。经过变换后依次拼接，可以得到细节更加丰富的图像。

此外，由于发射灯之间存在间隙，且斜扫第三第四方向跨越两灯，即使进行了调整，融合多方向生成的图像依然会导致存在少量锯齿和噪点。若需要无噪点图像，可以通过高斯模糊在保留图像边缘信息的情况下去除噪点(如图19所示)。

本发明还揭示一种基于多方向光幕扫描的数据融合绘图方法，图2为本发明一实施例中基于多方向光幕扫描的数据融合绘图方法的流程图；请参阅图2，所述数据融合绘图方法包括：

【步骤S1】控制设定时刻光幕各发射器的扫描方向，各发射器在相邻两个关键时刻的扫描方向不同。

【步骤S2】获取光幕各接收器接收到的信号；

【步骤S3】根据在设定时刻获取的信号生成图像帧；图像帧分为若干区域，各区域根据对应接收器接收的信号确定其灰度值；

【步骤S4】将在不同时刻生成的图像帧按照时间顺序拼接，绘制成对应的图像。

在本发明的一实施例中，步骤S1中，所述扫描方向包括水平方向及倾斜方向；在各发射器的扫描方向为水平方向时，各发射器与对应接收器的高度对应。在各发射器的扫描方向为倾斜方向时，各发射器与对应接收器具有高度差；不同的倾斜方向，具有对应的高度差。

在本发明的一实施例中，所述扫描方向包括水平方向、第一倾斜方向、第二倾斜方向、第三倾斜方向及第四倾斜方向。在发射器扫描方向为第一倾斜方向时，接收到信号的接收器的高度比对应发射器的高度高一个高度差单位。在发射器扫描方向为第二倾斜方向时，接收到信号的接收器的高度比对应发射器的高度低一个高度差单位。在发射器扫描方向为第三倾斜方向时，接收到信号的接收器的高度比对应发射器的高度高两个高度差单位。在发射器扫描方向为第四倾斜方向时，接收到信号的接收器的高度比对应发射器的高度低两个高度差单位。

在本发明的一实施例中，控制发射器扫描方向的变化次序包括：水平方向、第一倾斜方向、第二倾斜方向、第三倾斜方向、第四倾斜方向。当然，扫描方向的变化次序也可以采用其他方式。

综上所述，本发明提出的基于多方向光幕扫描的数据融合绘图***及方法，可利用光幕数据绘制在光幕间移动的物体及人员，为后续进一步处理提供数据基础。

需要注意的是，本申请可在软件和/或软件与硬件的组合体中被实施；例如，可采用专用集成电路(ASIC)、通用目的计算机或任何其他类似硬件设备来实现。在一些实施例中，本申请的软件程序可以通过处理器执行以实现上文步骤或功能。同样地，本申请的软件程序(包括相关的数据结构)可以被存储到计算机可读记录介质中；例如，RAM存储器，磁或光驱动器或软磁盘及类似设备。另外，本申请的一些步骤或功能可采用硬件来实现；例如，作为与处理器配合从而执行各个步骤或功能的电路。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。实施例中所涉及的效果或优点可因多种因素干扰而可能不能在实施例中体现，对于效果或优点的描述不用于对实施例进行限制。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。

Claims (10)

1.一种基于多方向光幕扫描的数据融合绘图***，其特征在于，所述数据融合绘图***包括：

扫描数据获取模块，用以获取光幕各接收器接收到的来自对应发射器的信号；

图像帧生成模块，用以根据所述扫描数据获取模块在设定时刻获取的信号生成图像帧；图像帧分为若干区域，各区域根据对应接收器接收的信号确定其绘制内容；

图像帧拼接模块，用以将所述图像帧生成模块在不同时刻生成的图像帧按照时间顺序拼接，绘制成对应的图像。

2.根据权利要求1所述的基于多方向光幕扫描的数据融合绘图***，其特征在于：

所述数据融合绘图***包括：光幕扫描控制模块，用以控制设定时刻光幕各发射器的扫描方向，各发射器在相邻两个关键时刻的扫描方向不同。

3.根据权利要求2所述的基于多方向光幕扫描的数据融合绘图***，其特征在于：

所述扫描方向包括水平方向及倾斜方向；在各发射器的扫描方向为水平方向时，各发射器与对应接收器的高度对应；

在各发射器的扫描方向为倾斜方向时，各发射器与对应接收器具有高度差；不同的倾斜方向，具有对应的高度差。

4.根据权利要求3所述的基于多方向光幕扫描的数据融合绘图***，其特征在于：

所述扫描方向包括水平方向、第一倾斜方向、第二倾斜方向、第三倾斜方向及第四倾斜方向；

在发射器扫描方向为第一倾斜方向时，接收到信号的接收器的高度比对应发射器的高度高一个高度差单位；

在发射器扫描方向为第二倾斜方向时，接收到信号的接收器的高度比对应发射器的高度低一个高度差单位；

在发射器扫描方向为第三倾斜方向时，接收到信号的接收器的高度比对应发射器的高度高两个高度差单位；

在发射器扫描方向为第四倾斜方向时，接收到信号的接收器的高度比对应发射器的高度低两个高度差单位。

5.根据权利要求4所述的基于多方向光幕扫描的数据融合绘图***，其特征在于：

所述光幕扫描控制模块控制发射器扫描方向的变化次序包括：水平方向、第一倾斜方向、第二倾斜方向、第三倾斜方向、第四倾斜方向。

6.一种基于多方向光幕扫描的数据融合绘图方法，其特征在于，所述方法包括：

获取光幕各接收器接收到的信号；

根据在设定时刻获取的信号生成图像帧；图像帧分为若干区域，各区域根据对应接收器接收的信号确定其灰度值；

将在不同时刻生成的图像帧按照时间顺序拼接，绘制成对应的图像。

7.根据权利要求6所述的基于多方向光幕扫描的数据融合绘图方法，其特征在于：

控制设定时刻光幕各发射器的扫描方向，各发射器在相邻两个关键时刻的扫描方向不同。

8.根据权利要求7所述的基于多方向光幕扫描的数据融合绘图方法，其特征在于：

所述扫描方向包括水平方向及倾斜方向；在各发射器的扫描方向为水平方向时，各发射器与对应接收器的高度对应；

在各发射器的扫描方向为倾斜方向时，各发射器与对应接收器具有高度差；不同的倾斜方向，具有对应的高度差。

9.根据权利要求8所述的基于多方向光幕扫描的数据融合绘图方法，其特征在于：

所述扫描方向包括水平方向、第一倾斜方向、第二倾斜方向、第三倾斜方向及第四倾斜方向；

在发射器扫描方向为第一倾斜方向时，接收到信号的接收器的高度比对应发射器的高度高一个高度差单位；

在发射器扫描方向为第二倾斜方向时，接收到信号的接收器的高度比对应发射器的高度低一个高度差单位；

在发射器扫描方向为第三倾斜方向时，接收到信号的接收器的高度比对应发射器的高度高两个高度差单位；

在发射器扫描方向为第四倾斜方向时，接收到信号的接收器的高度比对应发射器的高度低两个高度差单位。

10.根据权利要求9所述的基于多方向光幕扫描的数据融合绘图方法，其特征在于：

控制发射器扫描方向的变化次序包括：水平方向、第一倾斜方向、第二倾斜方向、第三倾斜方向、第四倾斜方向。

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