本发明是申请号为201710363668.6、申请日为2017年5月22日、发明名称为“基于红外线测距的智能化窗体”的专利的分案申请。
本发明涉及红外线检测领域，尤其涉及一种基于红外线测距的智能化窗体。
背景技术：
高铁具有载客量高、耗时少、安全性好、正点率高、舒适方便以及能耗较低等优点。还能够对对沿线地区经济发展起到了推进和均衡作用；促进了沿线城市经济发展和国土开发；沿线企业数量增加使国税和地税相应增加；节约能源和减少环境污染。同时能够带动沿线经济，沿线城市焕发新活力高铁对工业化和城镇化的发展起到了非常重要的促进作用，促使高铁沿线中心城市与卫星城镇选择重新“布局”，即以高铁中心城市辐射和带动周边城市同步发展。
然而，高铁的控制还需要进一步完善，例如高铁窗户的打开和关闭研究的较少，乘客操作不慎，很容易造成夹手等安全问题。这样，不仅影响了乘客出行的情绪，而且对高铁的经营方也造成了不利的影响。
技术实现要素：
为了解决上述问题，本发明提供了一种基于红外线测距的智能化窗体，引入了图像识别设备和肌肉反弹力检测设备连接，能够在玻璃主体的上沿的实时位置位于所述防夹区域内时，将肌肉反弹力检测设备、高清摄像头、第一滤波设备、边缘增强设备、噪声分析设备、第二滤波设备和图像识别设备从省电模式切换到工作模式，更为关键的是，还能够在接收到手形识别信号且接收到肌肉检测信号时，发出夹手报警信号，在接收到所述手形识别信号但未接收到所述肌肉检测信号时，发出夹手预警信号。
根据本发明的一方面，提供了一种基于红外线测距的智能化窗体，所述窗体包括红外线发射设备、红外线接收设备、温度检测设备、嵌入式处理设备、玻璃主体以及直流电机，所述玻璃主体是否封闭所述窗体决定所述窗体是处于关闭状态还是打开状态，所述红外线发射设备设置在所述玻璃主体的上沿的正上方，用于对所述玻璃主体的上沿发射红外线，所述红外线接收设备设置在所述玻璃主体的上沿的正上方，用于接收从所述玻璃主体的上沿反射回来的红外线，所述嵌入式处理设备用于基于所述红外线发射设备发射红外线的时间和所述红外线接收设备接收红外线的时间之间的时间差以及实时红外线传播速度确定所述玻璃主体的上沿的实时位置；
其中，所述温度检测设备用于检测所述窗体所在环境的实时温度，所述嵌入式处理设备与所述温度检测设备连接，用于基于所述窗体所在环境的实时温度确定实时红外线传播速度。
更具体地，在所述基于红外线测距的智能化窗体中：所述温度检测设备基于所述窗体所在环境的实时温度确定实时红外线传播速度包括：所述窗体所在环境的实时温度越高，实时红外线传播速度越快。
更具体地，在所述基于红外线测距的智能化窗体中：所述直流电机用于驱动所述玻璃主体从所述窗体的底部向所述窗体的顶部上升以进行所述窗体的关闭操作；
其中，所述直流电机还用于驱动所述玻璃主体从所述窗体的顶部向所述窗体的低部下降以进行所述窗体的打开操作；
其中，自所述窗体的顶部向下设置有防夹区域，所述防夹区域位于所述窗体的顶部和防夹下限位置之间，所述防夹下限位置在所述窗体的顶部的下方并距离所述窗体的顶部的垂直距离达到预设距离阈值。
更具体地，在所述基于红外线测距的智能化窗体中，还包括：语音报警设备，设置在所述窗体的顶部的附近，与所述嵌入式处理设备连接，用于接收所述嵌入式处理设备发送的夹手报警信号，并播放与所述夹手报警信号相应的语音播放文件。
更具体地，在所述基于红外线测距的智能化窗体中，还包括：
肌肉反弹力检测设备，设置在所述玻璃主体的上沿，用于检测作用到所述玻璃主体的上沿的力度，并在作用到所述玻璃主体的上沿的力度落在肌肉反弹力范围内时，发出肌肉检测信号；
高清摄像头，设置在所述窗体的顶部，面朝所述窗体的底部进行高清窗体图像数据采集以获得高清窗体图像；
第一滤波设备，与所述高清摄像头连接，用于接收高清窗体图像，对所述高清窗体图像同时执行小波滤波处理、维纳滤波处理、中值滤波处理和高斯低通滤波处理，以分别获得第一滤波图像、第二滤波图像、第三滤波图像和第四滤波图像，同时对所述第一滤波图像、所述第二滤波图像、所述第三滤波图像和所述第四滤波图像进行信噪比分析以分别获得第一信噪比、第二信噪比、第三信噪比和第四信噪比，从所述四个信噪比中选择数值最大的信噪比作为目标信噪比，将目标信噪比对应的滤波图像作为目标滤波图像；
边缘增强设备，与所述第一滤波设备连接，用于对所述目标滤波图像进行边缘增强处理以获得边缘增强图像；
噪声分析设备，与所述边缘增强设备连接，用于对所述边缘增强图像进行噪声成分解析以获得所述边缘增强图像中各种噪声类型以及分别对应的各个噪声信号成分，在获得的各个噪声信号成分中选择出幅值最大的三个噪声信号成分并按照幅值从大到小排序分别作为第一噪声信号成分、第二噪声信号成分和第三噪声信号成分；
第二滤波设备，分别与所述边缘增强设备和所述噪声分析设备连接，用于从图像滤波模版库中搜索与第一噪声信号成分、第二噪声信号成分和第三噪声信号成分分别对应的图像滤波模版以作为第一滤波模版、第二滤波模版和第三滤波模版，基于所述第一滤波模版、所述第二滤波模版和所述第三滤波模版对所述边缘增强图像执行滤波处理以获得最终滤波图像；
图像识别设备，与所述第二滤波设备连接，用于基于基准手形图案对所述最终滤波图像进行手形识别，基于预设玻璃灰度上限阈值和预设玻璃灰度下限阈值以识别所述玻璃主体的上沿，并在所述玻璃主体的上沿周围存在手形时，发出手形识别信号；
所述嵌入式处理设备还分别与所述图像识别设备和所述肌肉反弹力检测设备连接，用于在所述玻璃主体的上沿的实时位置位于所述防夹区域内时，将所述肌肉反弹力检测设备、所述高清摄像头、所述第一滤波设备、所述边缘增强设备、所述噪声分析设备、所述第二滤波设备和所述图像识别设备从省电模式切换到工作模式；
其中，所述第二滤波设备基于所述第一滤波模版、所述第二滤波模版和所述第三滤波模版对所述边缘增强图像执行滤波处理以获得最终滤波图像包括：先使用所述第一滤波模版对所述边缘增强图像执行滤波处理，获得第一中间滤波图像，再使用所述第二滤波模版对所述第一中间滤波图像执行滤波处理，获得第二中间滤波图像，最后使用所述第三滤波模版对所述第二中间滤波图像执行滤波处理，获得最终滤波图像；
其中，所述嵌入式处理设备在接收到所述手形识别信号且接收到所述肌肉检测信号时，发出夹手报警信号，在接收到所述手形识别信号但未接收到所述肌肉检测信号时，发出夹手预警信号。
更具体地，在所述基于红外线测距的智能化窗体中：所述直流电机与所述嵌入式处理设备连接，用于在接收到所述夹手报警信号时，驱动所述玻璃主体从所述窗体的顶部向所述窗体的低部下降，还用于在接收到所述夹手预警信号时，停止对所述玻璃主体的驱动。
更具体地，在所述基于红外线测距的智能化窗体中：语音报警设备，还用于接收所述嵌入式处理设备发送的夹手预警信号，并播放与所述夹手预警信号相应的语音播放文件。
更具体地，在所述基于红外线测距的智能化窗体中：所述语音报警设备包括语音转换芯片和双声道扬声器。
更具体地，在所述基于红外线测距的智能化窗体中：所述嵌入式处理设备还用于在所述玻璃主体的上沿的实时位置位于所述防夹区域之外时，将所述肌肉反弹力检测设备、所述高清摄像头、所述第一滤波设备、所述边缘增强设备、所述噪声分析设备、所述第二滤波设备和所述图像识别设备从工作模式切换到省电模式。
附图说明
以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：
图1为根据本发明实施方案示出的基于红外线测距的智能化窗体的结构方框图。
附图标记：1接机口管控设备；2红外线发射设备；3红外线接收设备；4温度检测设备；5嵌入式处理设备；6玻璃主体；
具体实施方式
下面将参照附图对本发明的基于红外线测距的智能化窗体的实施方案进行详细说明。
1959年4月5日，世界上第一条真正意义上的高速铁路东海道新干线在日本破土动工，经过5年建设，于1964年3月全线完成铺轨，同年7月竣工，1964年10月1日正式通车。东海道新干线从东京起始，途经名古屋，京都等地终至(新)大阪，全长515.4公里，运营速度高达210公里/小时，它的建成通车标志着世界高速铁路新纪元的到来。随后法国、意大利、德国纷纷修建高速铁路。1972年继东海道新干线之后，日本又修建了山阳、东北和上越新干线；法国修建了东南tgv线、大西洋tgv线；意大利修建了罗马至佛罗伦萨。以日本为首的第一代高速铁路的建成，大力推动了沿线地区经济的均衡发展，促进了房地产、工业机械、钢铁等相关产业的发展，降低了交通运输对环境的影响程度，铁路市场份额大幅度回升，企业经济效益明显好转。
法国、德国、意大利、西班牙、比利时、荷兰、瑞典、英国等欧洲大部分发达国家，大规模修建该国或跨国界高速铁路，逐步形成了欧洲高速铁路网络。这次高速铁路的建设高潮，不仅仅是铁路提高内部企业效益的需要，更多的是国家能源、环境、交通政策的需要。
在亚洲(韩国、中国台湾、中国)、北美洲(美国)、澳洲(澳大利亚)世界范围内掀起了建设高速铁路的热潮。主要体现在：一是修建高速铁路得到了各国政府的大力支持，一般都有了全国性的整体修建规划，并按照规划逐步实施；二是修建高速铁路的企业经济效益和社会效益，得到了更广层面的共识，特别是修建高速铁路能够节约能源、减少土地使用面积、减少环境污染、交通安全等方面的社会效益显著，以及能够促进沿线地区经济发展、加快产业结构的调整等。
由于高铁通行速度快，其对窗户的开启和关闭要求速度快，实时性好。然而，在高铁窗户上经常发生夹手的事故，由此可见，现有的高铁窗户控制系统尚不够完善，仍有一定的上升空间。为了克服上述不足，本发明搭建了一种基于红外线测距的智能化窗体，用于解决上述技术问题。
图1为根据本发明实施方案示出的基于红外线测距的智能化窗体的结构方框图，所述窗体包括红外线发射设备、红外线接收设备、温度检测设备、嵌入式处理设备、玻璃主体以及直流电机，所述玻璃主体是否封闭所述窗体决定所述窗体是处于关闭状态还是打开状态；
所述红外线发射设备设置在所述玻璃主体的上沿的正上方，用于对所述玻璃主体的上沿发射红外线，所述红外线接收设备设置在所述玻璃主体的上沿的正上方，用于接收从所述玻璃主体的上沿反射回来的红外线，所述嵌入式处理设备用于基于所述红外线发射设备发射红外线的时间和所述红外线接收设备接收红外线的时间之间的时间差以及实时红外线传播速度确定所述玻璃主体的上沿的实时位置；
其中，所述温度检测设备用于检测所述窗体所在环境的实时温度，所述嵌入式处理设备与所述温度检测设备连接，用于基于所述窗体所在环境的实时温度确定实时红外线传播速度。
接着，继续对本发明的基于红外线测距的智能化窗体的具体结构进行进一步的说明。
在所述智能化窗体中：所述温度检测设备基于所述窗体所在环境的实时温度确定实时红外线传播速度包括：所述窗体所在环境的实时温度越高，实时红外线传播速度越快。
在所述智能化窗体中：所述直流电机用于驱动所述玻璃主体从所述窗体的底部向所述窗体的顶部上升以进行所述窗体的关闭操作；
其中，所述直流电机还用于驱动所述玻璃主体从所述窗体的顶部向所述窗体的低部下降以进行所述窗体的打开操作；
其中，自所述窗体的顶部向下设置有防夹区域，所述防夹区域位于所述窗体的顶部和防夹下限位置之间，所述防夹下限位置在所述窗体的顶部的下方并距离所述窗体的顶部的垂直距离达到预设距离阈值。
在所述智能化窗体中，还包括：语音报警设备，设置在所述窗体的顶部的附近，与所述嵌入式处理设备连接，用于接收所述嵌入式处理设备发送的夹手报警信号，并播放与所述夹手报警信号相应的语音播放文件。
在所述智能化窗体中，还包括：
肌肉反弹力检测设备，设置在所述玻璃主体的上沿，用于检测作用到所述玻璃主体的上沿的力度，并在作用到所述玻璃主体的上沿的力度落在肌肉反弹力范围内时，发出肌肉检测信号；
高清摄像头，设置在所述窗体的顶部，面朝所述窗体的底部进行高清窗体图像数据采集以获得高清窗体图像；
第一滤波设备，与所述高清摄像头连接，用于接收高清窗体图像，对所述高清窗体图像同时执行小波滤波处理、维纳滤波处理、中值滤波处理和高斯低通滤波处理，以分别获得第一滤波图像、第二滤波图像、第三滤波图像和第四滤波图像，同时对所述第一滤波图像、所述第二滤波图像、所述第三滤波图像和所述第四滤波图像进行信噪比分析以分别获得第一信噪比、第二信噪比、第三信噪比和第四信噪比，从所述四个信噪比中选择数值最大的信噪比作为目标信噪比，将目标信噪比对应的滤波图像作为目标滤波图像；
边缘增强设备，与所述第一滤波设备连接，用于对所述目标滤波图像进行边缘增强处理以获得边缘增强图像；
噪声分析设备，与所述边缘增强设备连接，用于对所述边缘增强图像进行噪声成分解析以获得所述边缘增强图像中各种噪声类型以及分别对应的各个噪声信号成分，在获得的各个噪声信号成分中选择出幅值最大的三个噪声信号成分并按照幅值从大到小排序分别作为第一噪声信号成分、第二噪声信号成分和第三噪声信号成分；
第二滤波设备，分别与所述边缘增强设备和所述噪声分析设备连接，用于从图像滤波模版库中搜索与第一噪声信号成分、第二噪声信号成分和第三噪声信号成分分别对应的图像滤波模版以作为第一滤波模版、第二滤波模版和第三滤波模版，基于所述第一滤波模版、所述第二滤波模版和所述第三滤波模版对所述边缘增强图像执行滤波处理以获得最终滤波图像；
图像识别设备，与所述第二滤波设备连接，用于基于基准手形图案对所述最终滤波图像进行手形识别，基于预设玻璃灰度上限阈值和预设玻璃灰度下限阈值以识别所述玻璃主体的上沿，并在所述玻璃主体的上沿周围存在手形时，发出手形识别信号；
所述嵌入式处理设备还分别与所述图像识别设备和所述肌肉反弹力检测设备连接，用于在所述玻璃主体的上沿的实时位置位于所述防夹区域内时，将所述肌肉反弹力检测设备、所述高清摄像头、所述第一滤波设备、所述边缘增强设备、所述噪声分析设备、所述第二滤波设备和所述图像识别设备从省电模式切换到工作模式；
其中，所述第二滤波设备基于所述第一滤波模版、所述第二滤波模版和所述第三滤波模版对所述边缘增强图像执行滤波处理以获得最终滤波图像包括：先使用所述第一滤波模版对所述边缘增强图像执行滤波处理，获得第一中间滤波图像，再使用所述第二滤波模版对所述第一中间滤波图像执行滤波处理，获得第二中间滤波图像，最后使用所述第三滤波模版对所述第二中间滤波图像执行滤波处理，获得最终滤波图像；
其中，所述嵌入式处理设备在接收到所述手形识别信号且接收到所述肌肉检测信号时，发出夹手报警信号，在接收到所述手形识别信号但未接收到所述肌肉检测信号时，发出夹手预警信号。
在所述智能化窗体中：所述直流电机与所述嵌入式处理设备连接，用于在接收到所述夹手报警信号时，驱动所述玻璃主体从所述窗体的顶部向所述窗体的低部下降，还用于在接收到所述夹手预警信号时，停止对所述玻璃主体的驱动。
在所述智能化窗体中：语音报警设备，还用于接收所述嵌入式处理设备发送的夹手预警信号，并播放与所述夹手预警信号相应的语音播放文件。
在所述智能化窗体中：所述语音报警设备包括语音转换芯片和双声道扬声器。
在所述智能化窗体中：所述嵌入式处理设备还用于在所述玻璃主体的上沿的实时位置位于所述防夹区域之外时，将所述肌肉反弹力检测设备、所述高清摄像头、所述第一滤波设备、所述边缘增强设备、所述噪声分析设备、所述第二滤波设备和所述图像识别设备从工作模式切换到省电模式。
另外，所述高清摄像头包括cmos图像传感器。cmos图像传感器是一种典型的固体成像传感器，与ccd有着共同的历史渊源。cmos图像传感器通常由像敏单元阵列、行驱动器、列驱动器、时序控制逻辑、ad转换器、数据总线输出接口、控制接口等几部分组成,这几部分通常都被集成在同一块硅片上。其工作过程一般可分为复位、光电转换、积分、读出几部分。
在cmos图像传感器芯片上还可以集成其他数字信号处理电路，如ad转换器、自动曝光量控制、非均匀补偿、白平衡处理、黑电平控制、伽玛校正等，为了进行快速计算甚至可以将具有可编程功能的dsp器件与cmos器件集成在一起，从而组成单片数字相机及图像处理系统。
1963年morrison发表了可计算传感器，这是一种可以利用光导效应测定光斑位置的结构，成为cmos图像传感器发展的开端。1995年低噪声的cmos有源像素传感器单片数字相机获得成功。
cmos图像传感器具有以下几个优点：1)、随机窗口读取能力。随机窗口读取操作是cmos图像传感器在功能上优于ccd的一个方面，也称之为感兴趣区域选取。此外，cmos图像传感器的高集成特性使其很容易实现同时开多个跟踪窗口的功能。2)、抗辐射能力。总的来说，cmos图像传感器潜在的抗辐射性能相对于ccd性能有重要增强。3)、系统复杂程度和可靠性。采用cmos图像传感器可以大大地简化系统硬件结构。4)、非破坏性数据读出方式。5)、优化的曝光控制。值得注意的是，由于在像元结构中集成了多个功能晶体管的原因，cmos图像传感器也存在着若干缺点，主要是噪声和填充率两个指标。鉴于cmos图像传感器相对优越的性能，使得cmos图像传感器在各个领域得到了广泛的应用。
采用本发明的基于红外线测距的智能化窗体，针对现有技术高铁窗户安全性能低下的技术问题，通过在高铁窗户上增加各个参数检测设备以获取与高铁窗户相关的各个参数，对各个参数进行分析和判断，确定当前是否处于夹手的异常情况，以便于制定相应的应急措施，避免对乘客手部造成更严重的伤害。
可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。