本發(fā)明涉及安全監(jiān)控領(lǐng)域，具體涉及一種機(jī)器人安全監(jiān)控系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

相關(guān)技術(shù)中的機(jī)器人安全監(jiān)控采用攝像頭采集圖像，并對(duì)圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸，圖像的清晰與否依賴攝像頭質(zhì)量的高低不同有所差別，采用普通攝像頭則得不到清晰圖像，采用高清攝像頭則造價(jià)成本高。

高分辨率的圖像可以提供豐富的細(xì)節(jié)信息，但是視覺傳感器在環(huán)境動(dòng)態(tài)變化過程中由于存在距離有限，環(huán)境干擾等問題，高分辨率的圖像往往難以獲得，且受到工藝、成本和環(huán)境等因素制約，讓高分辨率的圖像更難以廣泛獲取。

通常觀測(cè)到的復(fù)雜信號(hào)或圖像由多種不同類型的基本信源或成分構(gòu)成，每一類信源或成分具有不同的功能。近年來，Starcket等人依據(jù)形態(tài)差異性和稀疏性，提出了形態(tài)分量分析(Morphological Component Analysis，MCA)。因其能有效解決復(fù)雜圖像中具有不同形態(tài)特征內(nèi)容的分解問題，目前已成為圖像分解的主流方法。

通常自然圖像的內(nèi)容可以認(rèn)為是由不同成分構(gòu)成，且每一類成分具有獨(dú)特的形態(tài)學(xué)特征，比如常見的平滑分量和紋理分量，平滑分量表示了圖像中的大尺度結(jié)構(gòu)特征，而紋理分量表示了圖像中細(xì)節(jié)信息。

目前，多分辨率分析方法是在圖像超分辨率領(lǐng)域中最為常用的特征表示方法，不同的多分辨率分析方法分別適宜于提取圖像中不同特征，平穩(wěn)小波變換(SWT)用于表示圖像點(diǎn)狀特征，非下采樣輪廓波變換(NSCT)用于表示圖像的線和輪廓特征。有效結(jié)合平穩(wěn)小波變換、非下采樣輪廓波變換互補(bǔ)性和平滑分量、紋理分量的不同形態(tài)學(xué)特征，可合理設(shè)計(jì)出超分辨方法，將大大提高視覺動(dòng)態(tài)圖像的清晰度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述問題，本發(fā)明旨在提供一種機(jī)器人安全監(jiān)控系統(tǒng)。

本發(fā)明的目的采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種機(jī)器人安全監(jiān)控系統(tǒng)，包括機(jī)器人和遠(yuǎn)程控制終端，所述機(jī)器人上設(shè)有攝像頭、圖像處理器、無線傳輸裝置和驅(qū)動(dòng)裝置，所述攝像頭用于采集環(huán)境圖像；所述圖像處理器用于將環(huán)境圖像進(jìn)行高分辨率處理，得到高分辨率環(huán)境圖像；所述無線傳輸裝置用于將高分辨率環(huán)境圖像發(fā)送至遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)；所述驅(qū)動(dòng)裝置用于控制機(jī)器人的行動(dòng)；所述遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)設(shè)有顯示器、存儲(chǔ)器和遙控器，所述顯示器用于接收無線傳輸裝置發(fā)送來的高分辨率環(huán)境圖像并進(jìn)行顯示；所述存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)高分辨率環(huán)境圖像信息；所述遙控器用于向機(jī)器人發(fā)送指令，控制機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明的有益效果為：采用機(jī)器人來實(shí)現(xiàn)對(duì)危險(xiǎn)環(huán)境的監(jiān)控，避免了人員親自進(jìn)入危險(xiǎn)環(huán)境導(dǎo)致的不必要傷亡，同時(shí)本發(fā)明采用普通攝像頭進(jìn)行圖像采集，降低機(jī)器人的造價(jià)成本。

附圖說明

利用附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但附圖中的實(shí)施例不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的任何限制，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)以下附圖獲得其它的附圖。

圖1是本發(fā)明的框架結(jié)構(gòu)圖；

圖2是本發(fā)明機(jī)器人的框架結(jié)構(gòu)圖；

圖3是本發(fā)明遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的框架圖。

附圖標(biāo)記：

機(jī)器人1、遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)2、攝像頭10、圖像處理器11、無線傳輸裝置12、驅(qū)動(dòng)裝置13、顯示器20、存儲(chǔ)器21、遙控器22、圖像預(yù)處理模塊110、圖像后處理模塊111、圖像合成模塊112、運(yùn)動(dòng)控制器130、驅(qū)動(dòng)電機(jī)131、驅(qū)動(dòng)舵機(jī)132。

具體實(shí)施方式

結(jié)合以下應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。

參見圖1、圖2、圖3，本實(shí)施例的一種機(jī)器人安全監(jiān)控系統(tǒng)，包括機(jī)器人1和遠(yuǎn)程控制終端2，所述機(jī)器人1上設(shè)有攝像頭10、圖像處理器11、無線傳輸裝置12和驅(qū)動(dòng)裝置13，所述攝像頭10用于采集環(huán)境圖像；所述圖像處理器11用于將采集得到的環(huán)境圖像進(jìn)行高分辨率處理，得到高分辨率環(huán)境圖像；所述無線傳輸裝置12用于將高分辨率環(huán)境圖像發(fā)送至遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)2；所述驅(qū)動(dòng)裝置13用于控制機(jī)器人1的運(yùn)動(dòng)；所述遠(yuǎn)程控制終端2設(shè)有顯示器20、存儲(chǔ)器21和遙控器22，所述顯示器20用于接收無線傳輸裝置12發(fā)送來的高分辨率環(huán)境圖像并進(jìn)行顯示；所述存儲(chǔ)器21用于存儲(chǔ)高分辨率環(huán)境圖像信息；所述遙控器22用于向機(jī)器人1發(fā)送指令，控制機(jī)器人1的行動(dòng)。

優(yōu)選地，所述無線傳輸裝置12為4G無線網(wǎng)絡(luò)或藍(lán)牙。

優(yōu)選地，所述驅(qū)動(dòng)裝置包括運(yùn)動(dòng)控制器130、驅(qū)動(dòng)電機(jī)131和驅(qū)動(dòng)舵機(jī)132，所述運(yùn)動(dòng)控制器130用于控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)131和驅(qū)動(dòng)舵機(jī)132前往目的位置。

本發(fā)明上述實(shí)施例，采用機(jī)器人來實(shí)現(xiàn)對(duì)危險(xiǎn)環(huán)境的監(jiān)控，避免了人員親自進(jìn)入危險(xiǎn)環(huán)境導(dǎo)致的不必要傷亡，同時(shí)本發(fā)明采用普通攝像頭進(jìn)行圖像采集，降低機(jī)器人的造價(jià)成本。

優(yōu)選地，所述圖像預(yù)處理模塊20，對(duì)采集得到的環(huán)境圖像通過形態(tài)分量分析(MCA)方法進(jìn)行處理，將環(huán)境圖像中的不同形態(tài)進(jìn)行分離，得到對(duì)應(yīng)的低分辨率平滑分量和低分辨率紋理分量，設(shè)定MCA方法中的迭次代數(shù)為50，迭代閾值為10^-6。

本優(yōu)選實(shí)施例，設(shè)置圖像預(yù)處理模塊20，對(duì)采集的環(huán)境圖像中的不同形態(tài)進(jìn)行分離，避免了環(huán)境圖像平滑區(qū)域產(chǎn)生的偽影以及紋理細(xì)節(jié)被平滑的狀況，保持了較好的分量性能，減少計(jì)算量，提升整體系統(tǒng)的計(jì)算速度。

優(yōu)選地，所述圖像后處理模塊21用于對(duì)環(huán)境圖像分離后得到的低分辨率平滑分量進(jìn)行基于平穩(wěn)小波變換(SWT)處理，對(duì)低分辨率紋理分量進(jìn)行非下采樣輪廓波變換(NSCT)處理，具體為：

(1)基于平穩(wěn)小波變換(SWT)，對(duì)低分辨率平滑分量進(jìn)行超分辨率處理，即將低分辨率平滑分量分解為與采集得到的環(huán)境圖像尺寸相同大小的低通、水平方向、垂直方向和對(duì)角方向四個(gè)子帶，由于低分辨率平滑分量比低通子帶包含信息更多，因此直接用低分辨率平滑分量代替低通子帶，再對(duì)平滑分量、水平方向、垂直方向和對(duì)角方向四個(gè)子帶進(jìn)行2n倍插值，最后，對(duì)插值后的四個(gè)子帶進(jìn)行SWT逆變換(ISWT)重構(gòu)得到高分辨率平滑分量；

(2)對(duì)低分辨率紋理分量進(jìn)行2n倍的Bicubic插值后得到初始高分辨率紋理分量，然后進(jìn)行非下采樣輪廓波變換(NSCT)，分解得到一個(gè)初始高分辨率紋理分量的低通子帶，對(duì)應(yīng)的低通子帶系數(shù)為ψ₀和i個(gè)不同尺度且每個(gè)尺度包含2ⁱ個(gè)不同方向的帶通方向子帶，對(duì)應(yīng)的第i個(gè)尺度第j個(gè)方向的帶通方向子帶系數(shù)為計(jì)算當(dāng)前尺度下所有帶通方向子帶中系數(shù)的權(quán)重值和最大值ψ_max：

式中，為自定義權(quán)重計(jì)算函數(shù)，ψ_max為最大值計(jì)算函數(shù)，w_j為權(quán)重因子，為第i個(gè)尺度第j個(gè)方向的帶通方向子帶系數(shù)；

(3)對(duì)全部帶通方向子帶中每個(gè)像素依據(jù)行和列將其分類為強(qiáng)邊緣或弱邊緣，定義強(qiáng)弱邊緣分類判定準(zhǔn)則為：

其中δ為當(dāng)前尺度i下噪聲的標(biāo)準(zhǔn)差，為像素，x表示行，y表示列；

(4)對(duì)全部帶通方向子帶中強(qiáng)邊緣的每個(gè)像素的系數(shù)進(jìn)行增強(qiáng)處理，定義增強(qiáng)處理函數(shù)為：

對(duì)包含模糊和變形的弱邊緣的每個(gè)像素的系數(shù)進(jìn)行減弱處理，定義減弱處理函數(shù)為：

式中，為像素對(duì)應(yīng)的NSCT變換系數(shù)，為處理后NSCT變換系數(shù)，δ為當(dāng)前尺度i下噪聲的標(biāo)準(zhǔn)差，為第i個(gè)尺度第j個(gè)方向的帶通方向子帶系數(shù)；

最終，得到處理后紋理分量的全部帶通方向子帶系數(shù)及低通子帶系數(shù)ψ₀后，通過NSCT逆變換(INSCT)重構(gòu)得到高分辨率的紋理分量。

本優(yōu)選實(shí)施例中，將環(huán)境圖像不同形態(tài)進(jìn)行分離，將分離后的低分辨率平滑分量進(jìn)行平穩(wěn)小波變換處理，對(duì)低分辨率紋理分量進(jìn)行非下采樣輪廓波變換，并采用自定義的強(qiáng)弱邊緣分類判定準(zhǔn)則準(zhǔn)確區(qū)分每個(gè)像素的強(qiáng)弱邊緣，并且對(duì)其進(jìn)行不同的處理，其中定義了處理所需的增強(qiáng)處理函數(shù)和減弱處理函數(shù)公式，有利于凸顯強(qiáng)邊緣的輪廓特征，削弱了弱邊緣的模糊和變形現(xiàn)象，避免了圖像平滑區(qū)域產(chǎn)生的偽影或紋理細(xì)節(jié)被平滑的狀況以及在信號(hào)斷點(diǎn)處出現(xiàn)失真的情況，更準(zhǔn)確表示環(huán)境圖像細(xì)節(jié)。

優(yōu)選地，所述圖像合成模塊22，對(duì)圖像進(jìn)行合成，具體為：對(duì)高分辨率平滑分量和高分辨率紋理分量進(jìn)行疊加合成得到最終高分辨率環(huán)境圖像，定義疊加公式為：

式中，為最終高分辨率環(huán)境圖像，為高分辨率平滑分量，為高分辨率紋理分量，ω為可調(diào)節(jié)參數(shù)，0<ω<2，可調(diào)節(jié)ω來增強(qiáng)或減少紋理分量，Xⁱⁿ為采集得到的環(huán)境圖像，X_p為低分辨率平滑分量，X_q為低分辨率紋理分量。

本優(yōu)選實(shí)施例中，在自定義疊加公式中引入可調(diào)節(jié)參數(shù)，增強(qiáng)整體系統(tǒng)的適應(yīng)能力，可根據(jù)機(jī)器人具體進(jìn)入的環(huán)境不同，對(duì)環(huán)境圖像的高分辨率平滑分量和紋理分量進(jìn)行調(diào)節(jié)，達(dá)到在不同環(huán)境下對(duì)不同環(huán)境圖像信息的顯示進(jìn)行選擇的效果。

最后應(yīng)當(dāng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作了詳細(xì)地說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)和范圍。