一种具备判断威胁和报警功能的智能衣服的制作方法

本发明属于智能设备技术领域，具体涉及在5g信号传输时代背景下的一种人工智能图像处理算法的具备识别外在威胁和报警功能的个人防护衣服。这种衣服从保护个人尤其是女性和儿童等弱势群体免于外在对自身生命财产安全的威胁出发，结合现有已经成熟的人工智能的图像或视频处理算法，通过对大量事故的图像视频进行学习，并装备微型摄像头以及报警装置，能够在穿着者在遭遇到突然袭击或快速接近的危险物体时及时发现采取措施，在即将来临的5g时代下，信号传输速度将是4g信号的数百倍，从而可以使受威胁者更快地获取信息。

背景技术：

衣服是人们日常生活必不可少的部分，具有蔽体防寒的主要用途。随着科学技术的发展和人类生活质量的提高，人们对衣服的追求不再局限于款式和时尚美观，更是在于其功能性和实用性，现在已经出现了一些诸如可以调节温度的智能衣服来满足人们的需求。在当今社会，虽然治安水平有着显著的提升，但威胁人们尤其是女性及儿童等弱势群体的人身财产和生命安全的惨痛事件仍时有发生。

女性夜跑遇害和儿童交通事故有一个共同点，那就是受害者未能及时察觉周围正在靠近的危险，不能够及时采取措施。目前仍未有一种有效的解决此类问题办法来保护这些群体的人身安全。虽然出于安全考虑，目前市场上有一些具有定位功能的电子设备，可以使家人或者监护能实时掌握佩戴者的位置和动向，但由于其功能受限，不能够提供提醒使用者的作用，因此对携带者的保护性远远不足。

基于此种考虑，我们设计的这种具备报警功能的衣服能够及时判断周围接近的人或物体是否对穿戴者人身财产安全构成威胁。

近年来，由于计算机技术和人工智能的飞速发展，图像处理和视频识别技术越来越成熟，图像处理技术是用计算机对图像信息进行处理的技术。主要包括图像数字化、图像增强和复原、图像数据编码、图像分割和图像识别等。视频识别主要包括前端视频信息的采集及传输、中间的视频检测和后端的分析处理三个环节。视频识别需要前端视频采集摄像机提供清晰稳定的视频信号，视频信号质量将直接影响到视频识别的效果，再通过中间嵌入的智能分析模块，对视频画面进行识别、检测、分析，滤除干扰，对视频画面中的异常情况做目标和轨迹标记。其中智能视频分析模块是基于人工智能和模式识别原理的算法。用于人脸识别的机器学习算法已较为成熟，可以快速、高效地对传输的人脸进行分类。基于此，本系统可以通过对以往发生过的事故所采集得到的视频进行学习，并进行多次模拟测试，以期达到比较精准预警的作用，并且利用5g时代的高信号传输速度，做到及时提醒用户采取措施的目的。

基于视频图像的行为动作识别包含三个关键步骤：前景运动目标检测、行为动作特征提取、行为动作分类识别。随着深度学习的快速发展，常用的深度学习模型，如：受限玻尔兹曼机(rbm)、深度置信网络(dbn)、递归经网络(rnn)、卷积神经网络(cnn)等。经过众多科研工作者在人体行为动作识别领域的多年探索和研究，在该领域已经取得较多的研究成果。其总的发展趋势是，从静态场景到动态场景，从单运动目标检测与识别到多运动目标检测与识别，从个体简单行为动作到复杂甚至是群体行为的运动识别和分析。

技术实现要素：

本发明为解决现有的人身安全问题，提供一种装备基于人工智能图像处理算法的报警系统的衣服。使得穿着该衣服的人能够及时意识到周围潜在的危险。

本发明的内容将从以下三部分进行介绍：一是衣服设计，二是视频拍摄和传输系统，三是作信息处理的基于人工智能算法的视频图片处理系统。视频拍摄和传输系统装在衣服上，通过将实时信息通过5g信号传输给穿着者所在地方的终端进行处理，然后再通过5g信号传输将信息反馈给穿着者。

首先要介绍的是衣服设计，其包括衣服本体和报警装置，其特征是：由于本种发明针对的是夜跑的女性和儿童，所以采用适合于运动时穿着的较为轻便的材质——activent，activent是美国gore公司出的一种既防风又非常透气、还能防一点水的化学材料，它是一种薄膜，需要和别的尼龙类材料压合在一起用，比较适合自行车爱好者选择的速干衣，同时为了在衣服上加装其他装置，衣服使用双层设计，将其他装置装在夹层中，采用这种材质也是可以保证衣服的透气性。为防止被用户的汗水侵蚀，衣服上所有的电子元件都用防水材料包裹。

在衣服的后背和两侧袖口位置各装置一个有线传输平面针孔摄像头，因其技术比较成熟且成本较低，拍摄画面边角处会有模糊，故此采用的摄像头广角为100度，以保证能够覆盖穿着者的视觉盲区。摄像头使用的感光元件为电荷耦合元件(chargecoupleddevice，ccd)，其靶面大小为1/3英寸——靶面尺寸为宽4.8mm*高3.6mm，对角线6mm。由于使用者多数情况下也处于运动状态，故此摄像头具有较好的防震性能。衣服的胸前设置控制装置，控制装置内包括微处理器、无线信号收发装置、报警装置、电源模块，微处理器与三个针孔摄像头、无线信号收发装置、报警装置相连，由于无线针孔摄像头的传输距离有限，所以摄像头会将所拍摄画面通过有线传输方式传送给微处理器，通过无线收发模块与移动基站相连接，由无线收发模块将视频信息传送给移动基站，移动基站再将数据传输给当地设置的终端，终端获得用户的周围信息，判断是否存在非正常接近的对用户存在威胁的人或物。终端可以是云端数据库，随着移动设备的发展，视频数据也可传送到个人的移动终端如手机中直接进行处理，而后将信息传送回用户前的信号接收装置，再由微处理器控制报警装置开关，报警装置包括喇叭进行语音提示和能产生震动的偏心电动机，报警装置将提示用户周围潜在的危险，提高警惕。报警装置可通过蓝牙和用户的耳机等其他播放设备链接。为了提高实用性，微处理器可以插入sim卡使不同使用用户之间相互关联。

最后介绍的是作信息处理的基于人工智能算法的视频图片处理系统，其主要包括图像预处理、运动目标检测、运动目标特征提取、目标行为分类。

(1)在预处理中，通常不会采用从视频序列帧中直接提取图像进行运动物体动作识别，因为图片中会存在复杂的背景等无用信息，而目标只存在于图像中的一部分。在预处理中，本发明采用灰度转换法将彩色的视频序列帧转换成灰度图像进行处理。

采用邻域均值滤波法，利用邻域像素的平均值来代替目标像素的像素值，其数学表达式：

yij＝avea{fij}

a表示滤波时邻域像素所选构成的模板；fij为二维图像中(i，j)处的像素值。

(2)在运动目标检测方面，目前主流的前景检测方法有背景差分法、帧间差分法、码表法、混合高斯模型法和vibe法。这里采用背景差分方法，该方法的过程如下：

1)通过手动选择视频图像中不存在目标的视频帧或者视频首帧作为参考帧。

2)将后续获取的视频帧减去参考帧，通过设定阈值，若该区域内变化大于阈值，则认定该区域为前景，否则为背景。

背景差分算法数学表述为：

其中p(i,j)为原始视频在(i,j)处的像素值，ref(i,j)为参考帧对应的像素值，res(i,j)为当前视频帧和参考帧的差分结果。t为设定的差分阈值，可人为指定，或者通过计算全局或局部阈值设定。

(3)在目标特征检测方面，利用方向梯度直方图特征(hog)方法对视频图像中运动物体的行为特征进行提取。提取具体图像的hog特征有以下步骤：

1)计算图像梯度信息。

2)将图像划分成单元格，并统计图像中每个单元格的像素梯度信息。

3)将初始划分的单元格进行合并。

4)当图像前景和背景对比度变化较大或图像存在局部光照变化时，运用归一化的方法对图像中阴影和光照区域的边缘进行压缩。

5)收集每个单元格的hog特征。

(4)将目标行为分类，利用人工神经网络法，构建bp神经网络，其网络结构图会在附图中说明，bp神经网络构建过程如下：

1)神经网络初始化。

2)训练样本及标签制作。选择足够多的样本作为训练样本，该阶段的主要任务是为每个训练样本制作标签。

3)训练。

4)误差计算及权值矩阵和阈值的调整。

5)重复第四步直至达到目的要求。

本发明具有优点：

(1)设计便捷。本产品不同于其他移动设备，采用衣服作为载体，更加便携，几乎零负担，不用担心丢失，也可以防止忘记携带。

(2)监控范围覆盖广。本产品可以做到360度无死角，且监控距离较远，能给为用户提供足够的时间应对危险。一般用移动设备作为载体的报警设备很难做到。

(3)技术先进，反应快。本产品应用了人工智能算法和5g信号传输等先进技术，在危险情况识别和反应速度上具有明显优势。

附图说明

图1：本发明的背部图。

图2：本发明的正面图。

图3：本发明的俯视图。

图4：本发明的控制结构。

图5：bp神经网络结构图。

附图标记如下：1—背面平面针孔摄像头；2—左侧平面针孔摄像头；3—右侧平面针孔摄想头；4—控制装置；5—信号发送装置；6—信号接收装置；7—报警装置；8—可充式电源模块；9—微处理器。

具体实施方式

为了对本发明的结构特征、用法和目的效果进行更明确地说明，现结合附图和实例说明本发明的具体实施方式，附图中各图相同标号表示为同一个部件，为了使画面简洁，图中只给出了发明各部分的示意图，并不代表其为实际产品的结构。

实施例1：

如图1到图4所示，本发明为一种在5g信号传输背景下具有识别周围运动物体是否存在威胁功能的上衣，该衣服在后背位置设置广角为100度的平面针孔摄像头1，在两侧袖子处各设置一个同样的平面针孔摄像头2、3，此三个摄像头通过有线设备与衣服前胸处的微处理器9相连接，微处理器又分别与信号发送装置5、信号接收装置6、报警装置7、电源模块8相连接，报警装置7内设置语音提示和能产生震动效果的偏心电动机。

当穿着该衣服者在夜跑时，两侧和后背的视觉盲区内存在有图谋不轨的歹徒，摄像头1、2、3将记录下该人的表情神色和行为动作，发送给微处理器9，并由信号发射装置5发送给附近的移动基站，移动基站将视频传送到终端，也可以是手机等移动终端，通过训练之后，计算机可以判断该人的行动目的，当判断该人可能对用户做出不法行为之后，将信号传送回该用户的信号接受装置6，由微处理器控制报警装置7，报警装置会对用户进行语音震动提示。用户收到提示后可采取相应行动。

实施例2：

其操作方式与实施实例1相同。当儿童穿着该衣服时，如果只顾玩耍而不注意四周车辆，摄像头1、2、3将会拍摄下周围行驶中的交通工具，如果终端系统判断该交通工具的行驶目的会对儿童造成伤害，将会将信息发送给微处理器并启动报警，以此提醒受威胁儿童的注意，还可以将报警信息发送给关联的监护人，提醒监护人注意儿童的状况，减少儿童交通事故的发生。

实施例3：

该发明还可应用于军事方面。如果将次衣服配备给单兵穿着，在视觉盲区内摄像头拍摄到可疑的人或者可疑的侦查装置，可由微处理器9和信号发送装置5发送给指挥部设置的终端，由终端系统判断出是敌人之后，将信息反馈给士兵，士兵得到提示后可以采取行动阻止敌人或对其实施打击。