一種面向無人駕駛車的多維非穿戴式交警手勢識別系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種面向無人駕駛車的多維非穿戴式交警手勢識別系統(tǒng)，包括交警手勢數(shù)據(jù)獲取裝置、交警手勢識別裝置和無人駕駛車響應裝置。所述交警手勢數(shù)據(jù)獲取裝置包括深度傳感器模塊和信號中繼模塊，用于獲取道口交警手勢四維數(shù)據(jù)源；交警手勢識別裝置包括傳感器接口模塊、存儲器模塊、模式選擇模塊、信號處理模塊、導航模塊、無線發(fā)射模塊和電源模塊，用于實現(xiàn)交通道口交警手勢的識別并將識別結(jié)果傳輸至無人駕駛車；無人駕駛車響應裝置包括無線接收模塊、導航模塊、微處理器模塊、存儲器模塊、車身中央控制單元模塊和電源模塊，用于接收當前交警手勢指令并及時作出響應。本實用新型不依賴于穿戴式器具，具有較好的魯棒性。
【專利說明】
一種面向無人駕駛車的多維非穿戴式交警手勢識別系統(tǒng)
技術領域
[0001]本實用新型屬于計算機視覺與模式識別技術領域，具體地，涉及一種面向無人駕駛車的多維非穿戴式交警手勢識別系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]隨著互聯(lián)網(wǎng)技術的迅速發(fā)展，無人駕駛汽車正在逐漸成為現(xiàn)實。作為未來智能交通系統(tǒng)的重要組成部分，能夠準確識別交警手勢并及時作出判斷是無人駕駛汽車安全行駛的重要保障。
[0003]現(xiàn)有技術，申請?zhí)枮?01410222122.5的中國發(fā)明專利公開了一種面向無人駕駛車的交通標志識別方法，針對二維靜止的交通標志進行識別；申請?zhí)枮?01510208977.7的中國發(fā)明專利公開了一種應用于無人駕駛汽車的交通燈快速檢測算法。但在一些特殊情況，如交通信號燈失靈、突發(fā)性交通擁堵的路口、重特大交通事故現(xiàn)場必須要采取交警手勢指揮，隨著交通擁擠的日趨嚴重，交警手勢的配合很好地彌補了單靠交通燈協(xié)調(diào)的不足，是道路交通有序、安全、暢通的保障；申請?zhí)枮?00810137513.1的中國發(fā)明專利公開了基于手勢識別的多功能無線交警手勢識別系統(tǒng)，依靠佩戴式手套獲取交警手部揮動時產(chǎn)生的加速度信號識別交警手勢，除了頻繁更換電池的不便也給交警指揮帶來了自由度的限制；申請?zhí)枮?01110045209.6的中國發(fā)明專利公開了基于骨架化和模板匹配的交警手勢識別方法，提取關鍵交警手勢進行識別，仔細分析可以發(fā)現(xiàn)在交警連續(xù)指揮的現(xiàn)實情況中捕捉關鍵手勢有一定的困難，且受交警手勢方向的限制；申請?zhí)枮?01110089635.X的中國發(fā)明專利公開了基于手勢識別和ZigBee的道路交通控制系統(tǒng)，通過不同方向軸上的加速度數(shù)據(jù)判斷出相應的交警手勢，也沒有脫離穿戴式器具的限制。
[0004]實際的交通道口通常是復雜多變的，傳統(tǒng)的二維靜態(tài)交警手勢檢測方法容易受光照、天氣等因素的變化影響，單幀關鍵手勢的識別會因在交警指揮過程中停留時間短暫而造成提取困難，實施比較復雜，而佩戴式器具的輔助使用又給交警帶來了指揮自由度上的約束。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型的目的是針對現(xiàn)有交警手勢識別技術的不足以及無人駕駛車對交警手勢的識別而提供的一種面向無人駕駛車的多維非穿戴式交警手勢識別系統(tǒng)，用于無人駕駛車對道口交警手勢的識別，該系統(tǒng)識別速度快，不依賴于穿戴式器具，交警指揮自由，不受光照、天氣、復雜背景等因素的影響，且具有較好的魯棒性。
[0006]本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的:
[0007]—種面向無人駕駛車的多維非穿戴式交警手勢識別系統(tǒng)，特點是該系統(tǒng)包括交警手勢數(shù)據(jù)獲取裝置、交警手勢識別裝置和無人駕駛車響應裝置，所述交警手勢數(shù)據(jù)獲取裝置與交警手勢識別裝置連接，交警手勢識別裝置與無人駕駛車響應裝置通過無線信號連接;其中:
[0008]所述交警手勢數(shù)據(jù)獲取裝置包括:
[0009]深度傳感器模塊，安置于道口東南西北四個方向，獲取道口交警手勢全方位四維數(shù)據(jù)源(x，y，z，t);
[0010]信號中繼模塊，其與所述深度傳感器模塊連接，將數(shù)據(jù)源信號復制、調(diào)整和放大，延長傳輸長度，使道口所獲數(shù)據(jù)源完整傳輸；
[0011 ]所述交警手勢識別裝置包括:
[0012]傳感器接口模塊，基于FPGA(Field —Programmable Gate Array，現(xiàn)場可編程門陣列)實現(xiàn)，其與所述信號中繼模塊連接，接收交警手勢數(shù)據(jù)；
[0013]信號處理模塊(DSP)，其與所述傳感器接口模塊連接，提取具有描述性和區(qū)分性的交警手勢特征，并結(jié)合所提取的交警手勢特征識別當前交警手勢以及指令朝向；
[0014]存儲器模塊，其與DSP模塊連接，提供識別過程所需的交警手勢特征；
[0015]模式選擇模塊，基于高低電平實現(xiàn)，其與DSP模塊相連，選擇切換訓練模式和識別模式；
[0016]導航模塊(GNSS)，獲取自身地理位置坐標并傳輸至信號處理模塊；
[0017]無線發(fā)射模塊，其與信號處理模塊連接，將信號處理模塊所得交警手勢識別結(jié)果傳輸至無人駕駛車響應裝置；
[0018]電源模塊，為上述傳感器接口模塊、信號處理模塊、存儲器模塊、模式選擇模塊、導航模塊及無線發(fā)射模塊提供電源；
[0019]所述無人駕駛車響應裝置包括:
[0020]無線接收模塊，其與無線發(fā)射模塊連接，接收交警手勢識別結(jié)果；
[0021]微處理器模塊，其與無線接收模塊連接，解析接收指令并控制無人駕駛車及時作出當前指令的響應；
[0022]存儲器模塊，存儲控制指令及自身地理位置坐標，供微處理器隨時調(diào)用；
[0023]車身中央控制單元模塊，其與微處理器模塊相連，接收控制指令作出響應；
[0024]導航模塊，獲取自身地理位置坐標并傳輸至微處理器模塊；
[0025]電源模塊，為上述無線接收模塊、微處理器模塊、存儲器模塊、車身中央控制單元模塊及導航模塊提供電源。
[0026]所述信號處理模塊米用數(shù)字信號處理器(DSP)(Digital Signal Processor)ο
[0027]所述導航模塊采用全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)(Global Navigat1n SatelliteSystem)。
[0028]與現(xiàn)有技術相比，本實用新型具有如下的有益效果:
[0029]首先，本實用新型利用4臺深度傳感器獲取交警深度幀序列，從三維空間獲取全方位四維信息(x，y，z，t)，獲取的交警手勢信息完整，較傳統(tǒng)方法中的二維RGB圖像信息，不受復雜背景、光照、天氣等因素影響，在晚上光線較弱時也可以得到較好的識別效果；
[0030]然后，本實用新型得到的是交警手勢連續(xù)動作的深度幀數(shù)據(jù)組合而成的特征向量，而不是連續(xù)動作過程中某個關鍵手勢的提取，極具完整性和區(qū)分性，識別率高；
[0031]其次，四個深度傳感器智能選取交警正對深度傳感器的數(shù)據(jù)，通過識別交警正對的深度傳感器方向判別當前交警手勢的朝向，利于無人駕駛車做出最正確的判斷；
[0032]再次，本實用新型易于實現(xiàn)，交警不需佩戴任何器具，可以擺脫佩戴式器具帶來的自由度的約束，更能滿足智能交通的要求；
[0033]最后，本實用新型采用無線傳輸方式將當前道口地理位置坐標、交警指令、交警指令朝向一并傳輸至道口附近的無人駕駛汽車，車輛對接收到的信息進行解析提取行駛方向上的相應交警指令，并根據(jù)指令結(jié)合自身狀態(tài)進入響應狀態(tài)，由于識別過程不在無人駕駛汽車中完成，所以不會產(chǎn)生遮擋效應。本實用新型作為一個獨立的交警手勢識別系統(tǒng)，具有很大的靈活性和很高的智能化，能很好地疊加到現(xiàn)有的交通燈系統(tǒng)中，共同作用彌補了單靠交通燈協(xié)調(diào)的不足，提高了無人駕駛的安全性。
【附圖說明】
[0034]圖1為本實用新型結(jié)構框圖；
[0035]圖2為本實用新型交警手勢數(shù)據(jù)獲取裝置結(jié)構框圖；
[0036]圖3為本實用新型交警手勢識別裝置結(jié)構框圖；
[0037]圖4為本實用新型無人駕駛車響應裝置結(jié)構框圖。
【具體實施方式】
[0038]下面結(jié)合附圖，對本實用新型進行詳細描述。
[0039]參閱圖1，本實用新型包括:交警手勢數(shù)據(jù)獲取裝置10、交警手勢識別裝置20和無人駕駛車響應裝置30，所述交警手勢數(shù)據(jù)獲取裝置10用于獲取道口交警手勢全方位四維數(shù)據(jù)源(X，y，z，t)并將數(shù)據(jù)傳輸至交警手勢識別裝置20;交警手勢識別裝置20用于實現(xiàn)交通道口交警手勢的識別并將識別結(jié)果傳輸至無人駕駛車;無人駕駛車響應裝置30用于接收當前交警手勢指令并及時作出響應。
[0040]參閱圖2，所述交警手勢數(shù)據(jù)獲取裝置10包括深度傳感器模塊11及信號中繼模塊，采用T0F(Time of Flight)深度相機作為深度傳感器模塊11，選擇10個不同的人(8男2女)分別執(zhí)行交警的8種手勢，每個人每種手勢執(zhí)行兩遍，此模式下啟用執(zhí)行動作者正面、背面的兩臺TOF相機獲取深度信息數(shù)據(jù)源。后將數(shù)據(jù)源經(jīng)信號中繼模塊12傳輸，信號中繼模塊12將數(shù)據(jù)源信號復制、調(diào)整和放大，延長傳輸長度，確保道口所獲數(shù)據(jù)源完整傳輸至交警手勢識別裝置20中。
[0041]參閱圖3，所述交警手勢識別裝置20包括傳感器接口模塊21、信號處理模塊22、存儲器模塊23、模式選擇模塊24、導航模塊25、無線發(fā)射模塊26及電源模塊27。傳感器接口模塊21基于FPGA(Field — Programmable Gate Array，現(xiàn)場可編程門陣列)實現(xiàn)，其與所述交警手勢數(shù)據(jù)獲取裝置的信號中繼模塊12連接，用于接收交警手勢數(shù)據(jù);信號處理模塊22，其與所述傳感器接口模塊21連接，用于實現(xiàn)交警手勢識別，提取具有描述性和區(qū)分性的交警手勢特征，得到字典庫，并結(jié)合交警手勢特征字典庫識別當前交警手勢以及指令朝向；存儲器模塊23，其與信號處理模塊22連接，用于提供識別過程所需的字典庫;模式選擇模塊24，基于高低電平實現(xiàn)，其與信號處理模塊22相連，用于訓練模式和識別模式的選擇切換;導航模塊25，用于獲取自身地理位置坐標并傳輸至信號處理模塊22;無線發(fā)射模塊26，其與信號處理模塊22連接，用于將信號處理模塊22所得交警手勢識別結(jié)果傳輸至無人駕駛車響應裝置30。
[0042]交警手勢識別裝置20中的模式選擇模塊24，在實現(xiàn)道口交警手勢識別之前，先選擇訓練模式進行交警手勢字典庫的構建。經(jīng)傳感器接口模塊21接收信號中繼模塊12傳送的數(shù)據(jù)，傳感器接口模塊21基于帶有USB(Universal Serial Bus，通用串行總線)收發(fā)器的FPGA編程實現(xiàn)。信號處理模塊22接收來自傳感器接口模塊21的交警手勢數(shù)據(jù)源，根據(jù)三維拉普拉斯概率分布的特征提取方式，提取具有描述性和區(qū)分性的交警手勢特征，得到字典庫，并將其存儲至存儲器模塊23。訓練模式完成之后，將交警手勢識別裝置20中的模式選擇模塊24切換至識別模式，即可進行道口交警手勢的識別。識別時，信號處理模塊22調(diào)用存儲器模塊23中的交警手勢特征字典庫，識別當前交警手勢以及指令朝向，并將來自導航模塊25的當前地理位置坐標、交警手勢識別結(jié)果、指令所屬方向經(jīng)無線傳輸模塊26—并傳輸至道口一定范圍內(nèi)的無人駕駛車中的響應裝置30，電源模塊27為本裝置提供電源。
[0043]參閱圖4，所述無人駕駛車的響應裝置30通過無線接收模塊31接收前方道口的交警手勢識別結(jié)果，微處理器模塊32對該指令信息進行解析，得到自身駕駛方向上相關的交警手勢指令，調(diào)用存儲器模塊33中的控制指令結(jié)合來自導航模塊35的地理位置信息啟動車身中央控制單元模塊34及時做出響應，電源模塊36為本裝置提供電源。
【主權項】
1.一種面向無人駕駛車的多維非穿戴式交警手勢識別系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包括交警手勢數(shù)據(jù)獲取裝置、交警手勢識別裝置和無人駕駛車響應裝置，所述交警手勢數(shù)據(jù)獲取裝置與交警手勢識別裝置連接，交警手勢識別裝置與無人駕駛車響應裝置通過無線信號連接;其中: 所述交警手勢數(shù)據(jù)獲取裝置包括: 深度傳感器模塊，安置于道口東南西北四個方向，獲取道口交警手勢全方位四維數(shù)據(jù)源； 信號中繼模塊，其與所述深度傳感器模塊連接，將數(shù)據(jù)源信號復制、調(diào)整和放大，延長傳輸長度，使道口所獲數(shù)據(jù)源完整傳輸； 所述交警手勢識別裝置包括: 傳感器接口模塊，其與所述信號中繼模塊連接，接收交警手勢數(shù)據(jù)； 信號處理模塊，其與所述傳感器接口模塊連接，提取具有描述性和區(qū)分性的交警手勢特征，并結(jié)合所提取的交警手勢特征識別當前交警手勢以及指令朝向； 存儲器模塊，其與信號處理模塊連接，提供識別過程所需的交警手勢特征； 模式選擇模塊，基于高低電平實現(xiàn)，其與信號處理模塊相連，選擇切換訓練模式和識別模式； 導航模塊，獲取自身地理位置坐標并傳輸至信號處理模塊； 無線發(fā)射模塊，其與信號處理模塊連接，將信號處理模塊所得交警手勢識別結(jié)果傳輸至無人駕駛車響應裝置； 電源模塊，為上述傳感器接口模塊、信號處理模塊、存儲器模塊、模式選擇模塊、導航模塊及無線發(fā)射模塊提供電源； 所述無人駕駛車響應裝置包括: 無線接收模塊，其與無線發(fā)射模塊連接，接收交警手勢識別結(jié)果； 微處理器模塊，其與無線接收模塊連接，解析接收指令并控制無人駕駛車及時作出當前指令的響應； 存儲器模塊，存儲控制指令及自身地理位置坐標，供微處理器隨時調(diào)用； 車身中央控制單元模塊，其與微處理器模塊相連，接收控制指令作出響應； 導航模塊，獲取自身地理位置坐標并傳輸至微處理器模塊； 電源模塊，為上述無線接收模塊、微處理器模塊、存儲器模塊、車身中央控制單元模塊及導航模塊提供電源。
【文檔編號】G06K9/00GK205507805SQ201620250125
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年3月29日
【發(fā)明人】凌佩佩, 鐘陽, 蔡茗名, 劉瑩瑩, 徐偉, 邱崧, 金豫
【申請人】華東師范大學