一种基于边缘计算的儿童离床报警系统的制作方法

1.本发明属于边缘计算技术领域，尤其涉及一种基于边缘计算的儿童离床报警系统。


背景技术：

2.目前，儿童在床上休息过程中，存在着有些儿童滚下床，或者由于睡不着下床并出门玩耍或爬窗等行为，若儿童休息室内没有人实时监管，会存在很大的安全隐患。为了防止儿童异常下床，例如在学校，需要安排专人在屋内进行实时监督，或者在休息室内设置摄像头，并通过中控室统一监控，但是，若在屋内安排人手则浪费人工，若通过中控室集中监控，存在着不能及时发现儿童离床的问题，儿童的安全将不能得到有效保障，同时也比较耗费人力。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明实施例提供一种基于边缘计算的儿童离床报警系统，用于解决现有技术中需要人工监控儿童离床导致浪费人力且监控可能不及时的问题。本发明使用边缘计算对儿童休息室内的全景图像进行智能分析，能够自动监控儿童离床行为，并及时的进行报警，有效地提高了管理效率，保证了儿童的安全，节约了人力资源。
4.本发明实施例提供一种基于边缘计算的儿童离床报警系统，包括：
5.摄像头，安装于正对儿童休息室门的墙面的顶端，用于实时采集包括儿童休息室内全部床的全景图像；其中，所述儿童休息室内的每个床的高度相同；
6.边缘计算模块，与所述摄像头连接，用于根据所述摄像头采集到的全景图像，通过边缘计算智能检测床上是否有儿童；
7.警示模块，用于在所述边缘计算模块检测出所述床上没有儿童时，向工作人员发送第一警示信息。
8.在一可选实施例中，所述的基于边缘计算的儿童离床报警系统，还包括：
9.定位模块，用于在所述边缘计算模块检测出至少一个床上没有儿童时，将没有儿童的床确定为问题床，并根据所述摄像头采集到的全景图像，基于图像识别技术识别确定问题床的位置信息；
10.所述警示模块，具体用于将定位模块确定的问题床的位置信息作为第一警示信息发送给工作人员。
11.在一可选实施例中，所述定位模块，包括：控制单元，测距传感器、转盘、第一角度计算单元；所述测距传感器通过转盘安装于所述摄像头上；
12.所述控制单元，用于在所述边缘计算模块检测出至少一个床上没有儿童时，控制所述转盘旋转以使所述测距传感器转向对准所述问题床；
13.所述测距传感器，用于在对准问题床时，测量摄像头与问题床之间的距离；
14.第一角度确定单元，用于根据所述摄像头采集到的全景图像，基于图像识别技术
识别问题床在图像中的位置，从而确定摄像头与问题床连线方向相对于基准方向的偏移角度；其中，所述基准方向为摄像头指向儿童休息室门槛中心位置的方向；
15.距离确定单元，用于根据摄像头与问题床连线方向相对于基准方向的偏移角度、摄像头与问题床之间的距离以及预先确定的摄像头与儿童休息室门槛中心位置之间的距离、摄像头的安装位置高度以及床的高度，确定摄像头与问题床之间的距离在水平面内的投影距离、摄像头与儿童休息室门槛中心位置之间的距离在水平面内的投影距离、儿童休息室门槛中心位置与问题床之间的距离在水平面内的投影距离；
16.第二角度确定单元，用于根据摄像头与问题床之间的距离在水平面内的投影距离、摄像头与儿童休息室门槛中心位置之间的距离在水平面内的投影距离、儿童休息室门槛中心位置与问题床之间的距离在水平面内的投影距离，确定问题床对应的进门观察角度；
17.所述警示模块，具体用于将问题床对应的进门观察角度作为问题床的位置信息发送给工作人员。
18.在一可选实施例中，所述第一角度确定单元，具体用于根据第一公式确定摄像头与问题床连线方向相对于基准方向的偏移角度；
19.其中，所述第一公式为:
[0020][0021]
所述第一公式中，θ表示摄像头与问题床连线方向相对于基准方向的偏移角度，偏移角度为正数或0
°
时表示偏移方向相对于基准方向顺时针旋转θ角度，偏移角度为负数时表示偏移方向相对于基准方向逆时针旋转-θ角度；(x0,y0)表示所述摄像头拍摄到的全景图像的中心位置点在预设二维直角坐标系中的坐标；(xc,yc)表示所述摄像头拍摄到的全景图像识别出的问题床的中心位置点在在预设二维直角坐标系中的坐标；f表示所述摄像头的拍摄焦距；所述二维直角坐标系以所述全景图像的左下角顶点为原点，以所述全景图像的下边缘向右方向为x轴，以所述全景图像的左边缘向上方向为y轴；
[0022]
距离确定单元，具体用于根据第二公式计算摄像头与问题床之间的距离在水平面内的投影距离、摄像头与儿童休息室门槛中心位置之间的距离在水平面内的投影距离、儿童休息室门槛中心位置与问题床之间的距离在水平面内的投影距离；
[0023]
其中，所述第二公式为：
[0024][0025]
所述第二公式中，s
b,c
表示儿童休息室门槛中心位置与问题床之间的距离；s
a,b
表示摄像头与儿童休息室门槛中心位置之间的距离；s
a,c
表示摄像头与问题床之间的距离；ha表示所述摄像头的安装位置高度；hc表示所述床的高度；l
a,b
表示s
a,b
在水平面内的投影距离；l
a,c
表示s
a,c
在水平面内的投影距离；l
b,c
表示s
b,c
在水平面内的投影距离；
[0026]
所述第二角度确定单元，具体用于根据第三公式计算问题床对应的进门观察角度；
[0027]
其中，所述第三公式为：
[0028][0029]
所述第三公式中，α表示问题床对应的进门观察角度。
[0030]
在一可选实施例中，所述边缘计算模块，还用于通过边缘计算识别当前全景图像中指定区域内是否有儿童，并根据对连续多帧全景图像的识别结果，确定识别出的儿童的行动轨迹；其中，所述指定区域为与儿童休息室门之间的距离小于第一预设阈值的第一区域以及与儿童休息室窗户之间的距离小于第二预设阈值的第二区域；
[0031]
所述警示模块，还用于在所述边缘计算模块识别出的儿童的行动轨迹为走向门口或窗口时，向工作人员发送第二警示信息。
[0032]
在一可选实施例中，所述的基于边缘计算的儿童离床报警系统，还包括：
[0033]
移动报警终端，由儿童休息室对应的工作人员随身佩戴，所述移动报警终端包括小型显示屏和警示灯；
[0034]
所述移动报警终端用于在收到第一警示信息时将其显示于所述小型显示屏上，并控制所述警示灯显示第一指定颜色；所述移动报警终端用于在收到第二警示信息时控制所述警示灯显示第二指定颜色。
[0035]
在一可选实施例中，所述第二警示信息包括所述摄像头最近一次采集的全景图像；
[0036]
所述移动报警终端还用于在收到第二警示信息时将其中的全景图像显示于所述小型显示屏上。
[0037]
在一可选实施例中，所述边缘计算模块，还用于通过边缘计算识别床上的儿童姿态是否为睡姿；
[0038]
所述警示模块，还用于在所述边缘计算模块识别出床上的儿童姿态不为睡姿时，向工作人员发送第三警示信息。
[0039]
本发明提供的一种基于边缘计算的儿童离床报警系统，首先通过摄像头实时采集包括儿童休息室内全部床的全景图像，然后通过边缘计算模块，根据所述全景图像智能检测床上是否有儿童，最后在床上没有儿童时及时进行报警，有效地提高了儿童休息管理效率，提高儿童的安全率，避免了危险情况的发生，节约了人力资源。
附图说明
[0040]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0041]
图1为本发明实施例提供的一种基于边缘计算的儿童离床报警系统结构示意图。
具体实施方式
[0042]
下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
[0043]
应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0044]
图1为本发明实施例提供的一种基于边缘计算的儿童离床报警系统结构示意图。参见图1，该系统包括：
[0045]
摄像头1，安装于正对儿童休息室门的墙面的顶端，用于实时采集包括儿童休息室内全部床的全景图像；其中，所述儿童休息室内的每个床的高度相同；
[0046]
边缘计算模块2，与摄像头1连接，用于根据摄像头1采集到的全景图像，通过边缘计算智能检测床上是否有儿童；
[0047]
警示模块3，用于在边缘计算模块2检测出所述床上没有儿童时，向工作人员发送第一警示信息。
[0048]
上述技术方案的有益效果是：本发明实施例提供的一种基于边缘计算的儿童离床报警系统，首先通过摄像头1实时采集包括儿童休息室内全部床的全景图像，然后通过边缘计算模块2，根据所述全景图像智能检测床上是否有儿童，最后在床上没有儿童时及时进行报警，能够实现智能监控，有效地提高了管理效率，保证了儿童的安全，避免了危险情况的发生，节约了人力资源。
[0049]
作为一可选实施例，所述基于边缘计算的儿童离床报警系统，还包括：
[0050]
定位模块，用于在所述边缘计算模块2检测出至少一个床上没有儿童时，将没有儿童的床确定为问题床，并根据所述摄像头采集到的全景图像，基于图像识别技术识别确定问题床的位置信息；
[0051]
所述警示模块3，具体用于将定位模块确定的问题床的位置信息作为第一警示信息发送给工作人员。
[0052]
上述技术方案的有益效果是：当检测出床上没有儿童时，进一步的确定没有儿童
的床(作为本次处理过程中的问题床)的位置，从而使工作人员可以以最快的速度找到问题床进行相应的工作，节省了寻找问题床的时间，提高了工作效率。
[0053]
作为一可选实施例，所述定位模块，包括：控制单元，测距传感器、转盘、第一角度计算单元；所述测距传感器通过转盘安装于所述摄像头1上；
[0054]
所述控制单元，用于在所述边缘计算模块2检测出至少一个床上没有儿童时，控制所述转盘旋转以使所述测距传感器转向对准所述问题床；
[0055]
所述测距传感器，用于在对准问题床时，测量摄像头1与问题床之间的距离；
[0056]
第一角度确定单元，用于根据所述摄像头1采集到的全景图像，基于图像识别技术识别问题床在图像中的位置，从而确定摄像头1与问题床连线方向相对于基准方向的偏移角度；其中，所述基准方向为摄像头1指向儿童休息室门槛中心位置的方向；
[0057]
距离确定单元，用于根据摄像头1与问题床连线方向相对于基准方向的偏移角度、摄像头1与问题床之间的距离以及预先确定的摄像头1与儿童休息室门槛中心位置之间的距离、摄像头1的安装位置高度以及床的高度，确定摄像头1与问题床之间的距离在水平面内的投影距离、摄像头1与儿童休息室门槛中心位置之间的距离在水平面内的投影距离、儿童休息室门槛中心位置与问题床之间的距离在水平面内的投影距离；
[0058]
第二角度确定单元，用于根据摄像头1与问题床之间的距离在水平面内的投影距离、摄像头1与儿童休息室门槛中心位置之间的距离在水平面内的投影距离、儿童休息室门槛中心位置与问题床之间的距离在水平面内的投影距离，确定问题床对应的进门观察角度；
[0059]
所述警示模块3，具体用于将问题床对应的进门观察角度作为问题床的位置信息发送给工作人员。
[0060]
上述技术方案的有益效果是：根据摄像头1与问题床之间的距离在水平面内的投影距离、摄像头1与儿童休息室门槛中心位置之间的距离在水平面内的投影距离、儿童休息室门槛中心位置与问题床之间的距离在水平面内的投影距离，确定问题床对应的进门观察角度，然后让工作人员一进门，按照所述进门观察角度，一眼就能看到问题床，有效地提高了工作人员的工作效率。
[0061]
作为一可选实施例，所述第一角度确定单元，具体用于根据第一公式确定摄像头1与问题床连线方向相对于基准方向的偏移角度；
[0062]
其中，所述第一公式为:
[0063][0064]
所述第一公式中，θ表示摄像头1与问题床连线方向相对于基准方向的偏移角度，偏移角度为正数或0
°
时表示偏移方向相对于基准方向顺时针旋转θ角度，偏移角度为负数时表示偏移方向相对于基准方向逆时针旋转-θ角度；(x0,y0)表示所述摄像头1拍摄到的全景图像的中心位置点在预设二维直角坐标系中的坐标；(xc,yc)表示所述摄像头1拍摄到的全景图像识别出的问题床的中心位置点在在预设二维直角坐标系中的坐标；f表示所述摄像头1的拍摄焦距；所述二维直角坐标系以所述全景图像的左下角顶点为原点，以所述全景
图像的下边缘向右方向为x轴，以所述全景图像的左边缘向上方向为y轴；
[0065]
距离确定单元，具体用于根据第二公式计算摄像头1与问题床之间的距离在水平面内的投影距离、摄像头1与儿童休息室门槛中心位置之间的距离在水平面内的投影距离、儿童休息室门槛中心位置与问题床之间的距离在水平面内的投影距离；
[0066]
其中，所述第二公式为：
[0067][0068]
所述第二公式中，s
b,c
表示儿童休息室门槛中心位置与问题床之间的距离；s
a,b
表示摄像头与儿童休息室门槛中心位置之间的距离；s
a,c
表示摄像头与问题床之间的距离；ha表示所述摄像头的安装位置高度；hc表示所述床的高度；l
a,b
表示s
a,b
在水平面内的投影距离；l
a,c
表示s
a,c
在水平面内的投影距离；l
b,c
表示s
b,c
在水平面内的投影距离；
[0069]
所述第二角度确定单元，具体用于根据第三公式计算问题床对应的进门观察角度；
[0070]
其中，所述第三公式为：
[0071][0072]
所述第三公式中，α表示问题床对应的进门观察角度。若α≥0，表示所述工作人员进门后站在门口正对摄像头1向顺时针方向进行转动角度α后即可看见所述问题床；若α《0，表示所述工作人员进门后站在门口正对摄像头1向逆时针方向进行转动角度α后即可看见所述问题床。
[0073]
上述技术方案的有益效果是：利用第一公式(1)根据检测到儿童未在床上所对应的问题床在全景图像中的位置，得到所述摄像头1与问题床连线方向相对于摄像头1指向门口门槛的中心位置方向的偏移角度，从而利用摄像头1拍摄的图像得到问题床的偏移角度，便于对问题床进行定位；然后利用第二公式(2)根据所述偏移角度、摄像头1与门口的门槛的中心位置的距离以及摄像头1与问题床之间的距离得到所述门口的门槛的中心位置与问题床之间的距离，并且将所述摄像头1与门口的门槛的中心位置的距离、摄像头1与问题床之间的距离、所述门口的门槛的中心位置与问题床之间的距离向地面进行投影，由于摄像头1的高度和床的高度的问题会导致空间的角度发生扭曲，所以为了避免工作人员因为所述角度扭曲找错床，则需要进行投影操作，将空间问题平面化即可解决角度扭曲的问题；最后利用第三公式(3)根据所述摄像头1与门口的门槛的中心位置的距离、摄像头1与问题床之间的距离、所述门口的门槛的中心位置与问题床之间的距离向地面进行投影后的三个投影距离得到工作人员进门后的观察角度值，从而可以使所述工作人员以最快的速度找到问题床进行相应的工作，节省了寻找问题床的时间，提高了工作效率。
[0074]
作为一可选实施例，所述边缘计算模块2，还用于通过边缘计算识别当前全景图像
中指定区域内是否有儿童，并根据对连续多帧全景图像的识别结果，确定识别出的儿童的行动轨迹；其中，所述指定区域为与儿童休息室门之间的距离小于第一预设阈值的第一区域以及与儿童休息室窗户之间的距离小于第二预设阈值的第二区域；
[0075]
所述警示模块3，还用于在所述边缘计算模块2识别出的儿童的行动轨迹为走向门口或窗口时，向工作人员发送第二警示信息。
[0076]
上述技术方案的有益效果是：有些儿童在休息时间时，会下床进行玩耍，特别是在没有工作人员时，进入存在安全隐患的区域(即指定区域)，如窗户边、儿童休息室门口等，本发明划定了这些存在安全隐患区域，一旦发现儿童进入这些区域，则立即进行报警，从而有效地保证儿童的安全。
[0077]
作为一可选实施例，所述基于边缘计算的儿童离床报警系统，还包括：
[0078]
移动报警终端，由儿童休息室对应的工作人员随身佩戴，所述移动报警终端包括小型显示屏和警示灯；
[0079]
所述移动报警终端用于在收到第一警示信息时将其显示于所述小型显示屏上，并控制所述警示灯显示第一指定颜色；所述移动报警终端用于在收到第二警示信息时控制所述警示灯显示第二指定颜色。
[0080]
上述技术方案的有益效果是：发现儿童未在床上或者进入安全隐患区域时，将立即生成警示信息发送到工作人员随身佩戴的移动报警终端，让工作人员及时知晓警示信息，进一步的知晓儿童休息室内的情况并开展应对处理，有效地提高了工作效率。
[0081]
作为一可选实施例，所述第二警示信息包括所述摄像头最近一次采集的全景图像；
[0082]
所述移动报警终端还用于在收到第二警示信息时将其中的全景图像显示于所述小型显示屏上。
[0083]
上述技术方案的有益效果是：当发现儿童进入安全隐患区域后，同步的将儿童休息室内的全景图像发送给工作人员，便于工作人员全面的了解儿童休息室内的情况，进一步的便于开展对应的处理措施。
[0084]
作为一可选实施例，所述边缘计算模块2，还用于通过边缘计算识别床上的儿童姿态是否为睡姿；
[0085]
所述警示模块3，还用于在所述边缘计算模块2识别出床上的儿童姿态不为睡姿时，向工作人员发送第三警示信息。进一步地，所述移动报警终端还可以在收到第三警示信息时控制所述警示灯显示第三指定颜色。则儿童休息室的对应工作人员可以根据警示灯的显示颜色及时掌握儿童休息室儿童的情况并做出应对，提高儿童安全性。
[0086]
上述技术方案的有益效果是：当儿童在床上玩耍或者翻滚(即展示出来的图片结果为非正常睡姿)，存在掉下床的安全隐患时，本发明将会智能、自动的检测出此问题，并进行告警，有效地提高了儿童的安全性。
[0087]
从上述实施例的内容可知：本发明提供的一种基于边缘计算的儿童离床报警系统，可通过边缘计算提高儿童休息室监控画面的识别智能化程度，智能检测儿童是否处于床上，检测儿童所处状态，并将结果实时反馈给相关工作人员；其中，所述儿童休息室监控画面是通过室内安装的摄像头1进行采集的，所述摄像头1安装在正对门口的墙面的顶端(摄像头1与门口的门槛的中心位置的距离固定且已知，摄像头1安装位置的高度固定且已
知)，摄像头1的正对拍摄方向对着门口的门槛的中心位置，并且其拍摄的图像全景可以将儿童休息室内的所有床全部拍摄到，儿童休息室内的每个床的高度均相同，通过边缘计算智能检测儿童是否处于床上，若检测到儿童未在床上或玩耍时将对应床记为问题床，首先通过所述摄像头1上的可控测距传感器对准所述问题床，测量所述摄像头1与问题床之间的距离值，接着通过检测到儿童未在床上或玩耍时所对应的问题床在图像中的位置得到所述摄像头1与问题床连线方向相对于摄像头1指向门口门槛的中心位置方向的偏移角度，然后根据所述偏移角度、摄像头1与门口的门槛的中心位置的距离以及摄像头1与问题床之间的距离得到所述门口的门槛的中心位置与问题床之间的距离，为了方便工作人员进门时可以对问题床进行定位，将所述摄像头1与门口的门槛的中心位置的距离、摄像头1与问题床之间的距离、所述门口的门槛的中心位置与问题床之间的距离向地面进行投影，并根据所述三个投影距离得到工作人员进门后的观察角度并发送给工作人员，从而更好更快的找到问题床，提高了工作效率，保证了儿童的安全。
[0088]
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的方法的装置。
[0089]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的方法。
[0090]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的方法的步骤。
[0091]
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。