自动采集设备状态的方法与流程

本发明涉及方法，特别涉及自动采集设备状态的方法。

背景技术：

为监控特定环境(如工厂或仓库)的多个区域的环境状态，管理者通常会于各区域设置多种感测器(如温度计、湿度计、二氧化碳浓度计或气压计等等)，并定期以人工方式抄写各区域的感测器数值以掌握各区域的环境状态。

然而，当环境幅员较大、区域数量较多或是所设置的感测器的数量较多时，人工抄写感测器数值的方式会耗费大量时间成本与人力成本。

目前已有一种连网感测器被提出，前述连网感测器可于连接网络后定期将感测器数值上传至管理设备。前述连网感测器虽可省却抄写感测器数值的人力，但连网感测器的价格较高，若将现有感测器全面更换为连网感测器会大幅增加金钱成本。

此外，由于连接网络，连网感测器还存在着资安风险(连网感测器等物联网设备通常不具有完整防护机制，而容易成为整个网络的弱点设备)。

有鉴于此，目前亟待一种不需连网亦可自动采集感测器数值的方案被提出。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种自动采集设备状态的方法，可基于电脑视觉技术来是辨识设备状态。

于一实施例中，一种自动采集设备状态的方法，用于一无人载具，包括以下步骤：

a)于该无人载具经由一移动装置移动至一区域；

b)控制一图像撷取装置对该区域的多个设备进行拍摄以获得一全区图像；

c)辨识各该设备的图像于该全区图像中的一相对位置；

d)依据各该相对位置控制该图像撷取装置对各该设备分别进行拍摄以获得各该设备的一特写图像；及

e)分析各该设备的该特写图像以获得各该设备的一设备状态。

于一实施例中，该步骤a)包括以下步骤：

a1)取得经过该多个区域的一拍摄路径及一地图数据，其中该地图数据记录有该多个区域的位置；

a2)依序选择该多个区域的其中之一；及

a3)依据该地图数据经由该移动装置沿该拍摄路径移动至所选择的该区域；

其中，该自动采集设备状态的方法于该步骤e)之后更包括一步骤f)重复执行该步骤a1)至该步骤e)直到沿该拍摄路径采集完成。

于一实施例中，该步骤a)是持续于该多个区域间移动；该步骤b)是于一采集条件满足时控制该移动装置停止移动，并控制该图像撷取装置对当前所在的该区域的该多个设备进行拍摄。

于一实施例中，于该步骤e)之后更包括一步骤g)于经由一通信装置连接一管理设备时上传各该设备的该设备状态至该管理设备。

于一实施例中，该步骤c)包括以下步骤：

c1)于该全区图像中辨识多个图像，其中该多个图像分别位于该全区图像中的该多个相对位置；

c2)取得该区域的该多个设备的多个设置位置；及

c3)依据该多个设置位置及该多个相对位置决定各该设备所对应的该图像。

于一实施例中，该步骤d)包括以下步骤：

d1)选择该多个相对位置的其中之一；

d2)依据所选择的该相对位置决定一拍摄参数；

d3)依据该拍摄参数控制该图像撷取装置进行拍摄以获得该设备的该特写图像；及

d4)重复执行该步骤d1)至该步骤d3)直到获得所有该设备的该特写图像。

于一实施例中，该步骤d2)是取得一查找表，并依据所选择的该相对位置对该查找表进行查表以决定该拍摄参数，该查找表记录有该多个相对位置与该多个拍摄参数之间的一对应关系。

于一实施例中，该步骤d3)是对该设备的一面板进行拍摄以获得该设备的该面板的该特写图像。

于一实施例中，该步骤e)包括以下步骤：

e1)对各该设备的该特写图像执行一光学文字辨识处理、一色彩辨识处理、一几何辨识处理或一距离辨识处理以获得一特征数据；及

e2)依据多个转换规则将各该特征数据转换为各该设备的该设备状态。

于一实施例中，该无人载具为无轨车，并设置有一可动拍摄架，该可动拍摄架连接该图像撷取装置，该图像撷取装置包括一变焦镜头；该步骤a)是依据一地图数据移动该无人载具至该区域；该步骤b)是控制该可动拍摄架移动该图像撷取装置以同时拍摄该区域的该多个设备；该步骤d)是依据各该相对位置调整该变焦镜头的焦长以对各该设备的一面板或外观进行拍摄来获得各该设备的该特写图像。

本发明可正确地采集设备状态，并可有效省却人力。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为本发明一实施例的无人载具的架构图；

图2为本发明一实施例的自动采集的示意图；

图3为本发明一实施例的全区图像的示意图；

图4为本发明一实施例的特写图像的第一示意图；

图5为本发明一实施例的特写图像的第二示意图；

图6为本发明一实施例的特写图像的第三示意图；

图7为本发明另一实施例的自动采集的示意图；

图8为本发明另一实施例的自动采集的示意图；

图9为本发明第一实施例的自动采集设备状态的方法的流程图；

图10a为本发明第二实施例的自动采集设备状态的方法的第一流程图；及

图10b为本发明第二实施例的自动采集设备状态的方法的第二流程图。

其中，附图标记

1…无人载具

10…控制器

11…图像撷取装置

110…图像感测器

111…变焦镜头

12…移动装置

13…记忆装置

14…电脑程序

15…可动拍摄架

16…通信装置

17…感测器

2…管理设备

30-32、50-58…设备

300-320…面板

40-45…特征数据

d1-d2…距离

r1-r3…拍摄范围

z0-z5…区域

s10-s14…第一自动采集步骤

s200-s215…第二自动采集步骤

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案进行详细的描述，以更进一步了解本发明的目的、方案及功效，但并非作为本发明所附权利要求书的保护范围的限制。

首请参阅图1，为本发明一实施例的无人载具的架构图。本发明主要是提出一种无人载具1(如无轨车或轨道车)，可于特定环境(如工厂、仓储或机房等等)的多个区域间移动，并于移动至指定区域时基于电脑视觉技术来辨识设置于此区域的多个设备(如电子装置、机台、感测器或货品)的设备状态(如设备的面板所显示数值、外观完整度、库存量等等)，藉以替代人工抄写设备状态。

本发明的无人载具1主要包括图像撷取装置11、移动装置12、记忆装置13及电性连接上述装置的控制器10。

图像撷取装置11用以拍摄无人载具1所在环境以获得图像。于一实施例中，图像撷取装置11可包括图像感测器110及变焦镜头111。图像感测器110用以拍摄范围内的可见光并进行光电转换来获得数字图像。变焦镜头111可透过变换焦长，如拉近(zoomin)或拉远(zoomout)，来改变拍摄范围。

移动装置12用以受控制器10控制来移动无人载具1。于一实施例中，移动装置12可包括动力模块与驱动结构，动力模块(如内燃机模块或电动马达模块)用以提供移动所需动力。驱动结构(如齿轮、传动轴、车轮、轨道等驱动件的任意组合)用以将动力转换为朝控制器10所指定方向的推力，以使无人载具1朝指定方向移动。

记忆装置13用以储存数据。控制器10用以控制无人载具1的各装置运转。

于一实施例中，无人载具1还可包括电性连接控制器10的可动拍摄架15。可动拍摄架15连接图像撷取装置11，并用以接受控制器10的控制来变换图像撷取装置11的位置及/或变焦镜头111的朝向，以使图像撷取装置11可对环境中不同范围进行拍摄。

于一实施例中，可动拍摄架15是机械手臂，而可于多个立体空间中移动图像撷取装置11，以藉由改变与拍摄物(如后述各区域的多个设备)之间的距离来改变拍摄范围。

于一实施例中，可动拍摄架15包括多轴旋转云台，而可于多个轴向中旋转图像撷取装置11以改变变焦镜头111的朝向。藉此，图像撷取装置11结合可动拍摄架15可实现旋转-倾斜-变焦(pan-tile-zoom，ptz)摄影机的效果

于一实施例中，无人载具1还可包括电性连接控制器10的通信装置16。通信模块16用以连接管理设备2。

于一实施例中，通信模块16可为usb模块、rj-45网络模块、rs232模块、电力线模块等有线通信界面。当无人载具1移动至指定的通信区域后，可自动或由管理员手动连接传输线来与管理设备2进行通信。

于一实施例中，通信模块16可为wi-fi模块、蓝芽模块、zig-bee模块等无线通信界面。当无人载具1移动至指定的通信区域后，可自动或由管理员手动连接区域内的无线网络，并经由无线网络来与管理设备2进行通信。

于一实施例中，无人载具1还可包括电性连接控制器10的一或多个感测器17(如亮度感测器、温度感测器、湿度感测器、声音感测器等环境感测器及/或移动感测器、障碍物感测器、热图像感测器等物体感测器)。

于一实施例中，无人载具1于移动期间可使用感测器17(如物体感测器)来检测移动路径上是否有障碍物，并于检测到障碍物时主动进行闪避以避免碰撞。

于一实施例中，无人载具1于采集设备状态期间，可使用感测器17(如环境感测器)来检测各区的区域状态或各设备的设备状态，以监测是否任一区域或任一设备状态异常。

于一实施例中，无人载具1还可比较经由感测器17所感测到的各设备的设备状态与经由电脑视觉技术所采集到的相同设备的设备状态(容后说明)是否相同，并于两者不同发出警示或进行记录。藉此，本发明可自动检测各设备所显示的设备状态是否准确。

于一实施例中，记忆装置13包括非暂态电脑可读取媒体。前述非暂态电脑可读取媒体可储存电脑程序14(如无人载具1的固件、操作系统或应用程序)，电脑程序14记录有多个程序码或机械码(machinecode)。当控制器10执行电脑程序14的程序码或机械码后，可实现本发明各实施例的自动采集设备状态的方法的各步骤。

续请一并参阅图1及图9，图9为本发明第一实施例的自动采集设备状态的方法的流程图。后续将以图1来配合说明本实施例的自动采集设备状态的方法。本实施例的自动采集设备状态的方法包括以下步骤。

步骤s10：无人载具1的控制器10控制移动装置12来移动无人载具1至指定的区域。前述区域设置有多个设备。

于一实施例中，管理员可于管理设备2连接无人载具1时将所有区域的地图数据存入记忆装置13中，并可预先设定一或多个采集条件。前述采集条件可例如为于指定时间对指定的区域的多个设备的设备状态进行采集。

举例来说，前述采集条件可被设定为每天上午八点采集第一区域的多个设备的设备状态，每天上午十点采集第二区域的多个设备的设备状态，或者每间隔12小时采集第三区域的多个设备的设备状态等等，不加以限定。

并且，控制器10于判断采集条件满足时，可自记忆装置13读取指定的区域的地图数据，并依据所读取的地图数据来移动无人载具1至所指定的区域。

步骤s11：控制器10于无人载具1抵达所指定的区域时控制图像撷取装置11同时拍摄指定的区域的多个设备以获得全区图像，即全区图像包括当前的区域的多个设备的图像。

于一实施例中，控制器10可控制可动拍摄架15来于立体空间中移动图像撷取装置11以同时拍摄当前的区域的多个设备，即使拍摄范围涵盖当前的区域的多个设备。

于一实施例中，步骤s10是控制器10持续于多个区域间移动以进行巡逻。步骤s11是控制器10于前述任一采集条件满足时控制移动装置12停止移动，并控制图像撷取装置11对当前所在的区域的多个设备进行拍摄。

步骤s12：控制器10辨识各设备的图像于全区图像中的相对位置。

于一实施例中，控制器10可对全区图像执行图像辨识处理以辨识多个设备的图像，并计算各设备的图像于全区图像中的相对位置。

于一实施例中，控制器10可于全区图像(拍摄范围)中设定一组虚拟坐标系，并计算各设备的图像于此虚拟坐标系中的座标位置以作为相对位置。

于一实施例中，控制器10可将全区图像(拍摄范围)分割为多个区块，并判断各设备的图像所在区块以作为相对位置。

步骤s13：控制器10依据各相对位置控制图像撷取装置11对各相对位置所对应的各设备分别进行拍摄以获得各设备的特写图像。

于一实施例中，记忆装置13预先储存分别对应不同拍摄范围的多组对应关系，各组对应关系是基于指定的拍摄范围下不同的相对位置(如各座标或各区块)与不同的拍摄参数之间的对应关系。控制器10是先选择多个设备的多个相对位置的其中之一，依据拍摄范围于对应关系取得此相对位置所对应的拍摄参数，并依据所取得拍摄参数(如可动拍摄架的一组移动座标)来控制可动拍摄架15移动图像撷取装置11至指定位置及/或依据拍摄参数(如焦长、快门、光圈、iso值等等)控制图像撷取装置11调整拍摄品质与拍摄范围，藉以使所拍摄的特写图像包括此设备的高品质图像(如清晰图像或放大图像)。

于一实施例中，前述拍摄参数包括焦长，控制器10是是依据对应的相对位置调整变焦镜头111的焦长以对此设备的面板或外观的特定部分进行拍摄来获得此设备的局部的特写图像。

于一实施例中，控制器10每次控制图像撷取装置11拍摄全区图像都是相同的拍摄范围，藉此，记忆装置13仅需储存对应单一拍摄范围的一组对应关系。

步骤s14：控制器10分析各设备的特写图像以获得各设备的设备状态。

于一实施例中，控制器10对各设备的特写图像执行辨识处理，以辨识特写图像中的文字、形状、色彩或距离等等特征。接着，控制器10可依据各设备的类型将所辨识出的特征转换为设备状态。

举例来说，若设备为温度计，则所辨识出的特征(如数字)可为温度值(设备状态)，若设备为电脑主机，则所辨识出的特征(如灯号颜色)即为主机状态(设备状态)，以此类推。

藉此，本发明可正确地采集各区域的设备的设备状态，并可有效省却人力。

续请一并参阅图1、图2至图6、图10a及图10b。图2为本发明一实施例的自动采集的示意图，图3为本发明一实施例的全区图像的示意图，图4为本发明一实施例的特写图像的第一示意图，图5为本发明一实施例的特写图像的第二示意图，图6为本发明一实施例的特写图像的第三示意图，图10a为本发明第二实施例的自动采集设备状态的方法的第一流程图，图10b为本发明第二实施例的自动采集设备状态的方法的第二流程图。后续将以图1及图2至图6来配合说明本实施例的自动采集设备状态的方法。本实施例的自动采集设备状态的方法包括以下步骤。

步骤s200：无人载具1的控制器10取得拍摄路径，并自自记忆装置13读取地图数据。前述地图数据可记录有多个区域的位置，前述拍摄路径是经过多个区域。

于一实施例中，管理员可预先设定经过不同区域的多条路径，并将各路径分别对应至不同的采集条件。藉此，于不同的采集条件满足时，控制器10可自动载入对应的拍摄路径。

于一实施例中，管理员是不同数量的区域分别对应至不同的采集条件。控制器10于不同的采集条件满足时可自动选择对应的一或多个区域，并执行路径规划处理来产生拍摄路径。

步骤s201：控制器10依序选择拍摄路径所经过的多个区域的其中之一(如选择图2所示的区域z0)。

步骤s202：控制器10依据地图数据经由移动装置12沿拍摄路径移动至所选择的区域z0。

步骤s203：控制器10于无人载具1抵达所选择的区域z0时控制图像撷取装置11同时拍摄区域z0的多个设备30-32以获得全区图像(如图3所示)，即全区图像包括当前的区域z0的多个设备30-32的图像。

步骤s204：控制器10于所拍摄的全区图像中辨识多个图像(如图4至图6所示三张图像)。前述多个图像分别位于全区图像中的不同相对位置。

步骤s205：控制器10取得区域z0的多个设备30-32的多个设置位置。

于一实施例中，地图数据可记录有各区域的各设备的设置位置，还可进一步记录位于同一区域的多个设备的堆放方式及/或顺序。

步骤s206：控制器10依据多个设备的多个设置位置及多个相对位置决定各设备所对应的图像。

于一实施例中，控制器10是比较多个设备的多个设置位置的排列与多个图像的多个相对位置的排列，并将位于相同或相近位置的设备与图像进行对应。

举例来说，如图2所示，设备30-32的排列是由左至右，而全区图像中所辨识出的三张图像的排列同样是由左至右。因此，控制器10可判断最左边的图像为设备30的图像，中间的图像为设备31的图像，最右边的图像为设备32的图像。

于一实施例中，若控制器10判断设备30-32的数量与图像的数量不相符(如设备30-32的数量大于图像的数量，即部分设备30-32未被拍摄到)时，可调整无人载具1的位置、可动摄影架的位置或变焦镜头111的焦长，并再次步骤s203以重新拍摄全区图像。

步骤s207：控制器10多张图像的其中之一(如由左至右选择第一张图像，即设备30的图像)以选择此图像的相对位置。

步骤s208：控制器10依据所选择的相对位置决定拍摄参数。

于一实施例中，记忆装置13储存有查找表，该查找表记录有多个相对位置与多个拍摄参数之间的对应关系。控制器10可依据所选择的相对位置对查找表进行查表以决定拍摄参数。

步骤s209：控制器10依据所获得的拍摄参数控制图像撷取装置11进行拍摄以获得设备30的特写图像(如图4)。

于一实施例中，控制器10是先依据拍摄参数控制可动拍摄架15及/或变焦镜头111以使拍摄范围r1涵盖设备30的面板，再进行拍摄以获得设备30的面板300的特写图像(如图4)。

步骤s210：控制器10判断是否已获得全区图像中所有设备30-32的特写图像，即是否已选择所有对应至设备30-32的图像的相对位置。

若控制器10未取得所有设备30-32的特写图像，则重复执行步骤s207-s210直到取得所有设备30-32的特写图像。

举例来说，控制器10接着选择第二张图像，即设备31的图像(步骤s207)，依据设备31的图像的相对位置决定拍摄参数(步骤s208)，并依据所获得的拍摄参数进行拍摄以使拍摄范围r2涵盖设备31的面板310而可获得设备31的特写图像(步骤s209，如图5)。

并且，控制器10判断仍未取得所有设备30-32的特写图像(步骤s210)，而接着选择第三张图像，即设备32的图像(步骤s207)，依据设备32的图像的相对位置决定拍摄参数(步骤s208)，并依据所获得的拍摄参数进行拍摄以使拍摄范围r3涵盖设备32的面板320而可获得设备32的特写图像(步骤s209，如图6)。

藉此，控制器10可取得所有设备30-32的特写图像。

步骤s211：控制器10对各设备30-32的特写图像执行辨识处理以取得各特写图像的特征数据。

于一实施例中，控制器10可对各设备30-32的特写图像执行光学文字辨识处理(特征数据为文字)、色彩辨识处理(特征数据为颜色)、几何辨识处理(特征数据为形状)及/或距离辨识处理(特征数据为距离值)来获得前述特征数据。

举例来说，控制器10可对如图4的特征图像执行光学文字辨识处理以获得特征数据40(即文字“43℃”)。控制器10可对如图5的特征图像执行色彩辨识处理与几何辨识处理以获得特征数据41-43(特征数据41为红色灯号、特征数据42为绿色灯号，特征数据43为三角灯号)。控制器10可对如图6的特征图像执行距离辨识处理以获得特征数据44-45(特征数据44为长度d1、特征数据45为长度d1)。

步骤s212：控制器10依据多个转换规则将各特征数据转换为各设备的设备状态。

于一实施例中，管理员可依据各设备30-32的类型及/或面板的呈现方式来设定各设备30-32的转换规则，并储存于记忆装置13。控制器10依据各设备30-32的类型选择适合的转换规则，并依据所选择的转换规则将前述特征数据转换为设备状态。

举例来说，如图4所示，若设备30为温度计且其面板300是显示摄氏温度值，则设备30的特写图像的特征数据40即为温度值(设备状态)。

于另一例子中，如图5所示，若设备31为电脑主机且其面板310包括三个指示灯(第一个指示灯用以指示网络状态，第二个指示灯用以指示本机运作状态，第三个指示灯用以指示是否有警示讯息)，则设备31的特写图像的特征数据41(红色灯号)表示网络异常(设备状态)，特征数据42(绿色灯号)表示本机运作正常(设备状态)，特征数据43(三角灯号)表示有警示讯息(设备状态)。

于另一例子中，如图6所示，若设备32为储存设备且其面板320是用来指示可用空间百分比，则设备32的特写图像的特征数据44是用以表示总储存空间(其长度为距离d1)，特征数据45是用以表示已使用储存空间(其长度为距离d2)。接着，控制器10可计算距离d1与距离d2的比值(如80％)，并将前述比值设定为已使用储存空间(设备状态)。

藉此，本发明可经由电脑视觉技术来成功采集设备状态。

步骤s213：控制器10判断是否已对拍摄路径的所有区域的设备完成设备状态的采集。

若控制器10判断完成采集，则结束本次采集。否则，控制器10再次执行步骤s201。

于一实施例中，本发明更提供一种设备状态上传功能，可于无人载具1连接管理设备2时自动将所采集的设备状态上传至管理设备2。具体而言，本实施例的自动采集设备状态的方法更包括用以实现设备状态上传功能的以下步骤。

步骤s214：控制器10判断是否经由通信装置16连接管理设备2。

若控制器10判断已经由通信装置16连接管理设备2，则执行步骤s215。否则，控制器10结束自动采集设备状态的方法。

步骤s215：控制器10经由通信装置16上传各设备30-32的设备状态至管理设备2。

藉此，于上传完成后，管理员可便捷地于管理设备2查看各设备30-32的设备状态，而不需亲临各区域。

于一实施例中，记忆装置13储存一或多个上传条件，并储存上传位置。前述上传条件可例如为于指定时间进行上传或于采集的设备状态的笔数达到临界值时上传。

举例来说，无人载具1可于上传条件满足时(如每天上午八点、每间隔12小时或每采集10000笔设备状态等等，不加以限定)，移动至上传位置已执行上传操作，并于上传完成后回到先前的位置。

藉此，无人载具1可自动上传设备状态，而不需额外分配人力来进行手动上传。

续请同时参阅图7及图8，图7为本发明另一实施例的自动采集的示意图，图8为本发明另一实施例的自动采集的示意图。图7及图8用以示例性说明本发明的无人载具1如何自动采集所有区域(图7)或指定区域(图8)的一或多个设备50-58的设备状态。

如图所示，环境包括区域z1-z5，区域z1-z4为封闭区域且超出无线网络的涵盖范围，区域z5为开放区域且落于无线网络的涵盖范围，即当无人载具1位于区域z1-z4时无法连接管理设备2，于区域z5则可连接管理设备2。

如图7所示，当欲采集区域z1-z4的所有设备50-58的设备状态时，无人载具1可规划拍摄路径：区域z5→区域z1→区域z2→区域z4→区域z3→区域z5，并沿拍摄路径移动。无人载具1于移动至区域z1时可根据前述方法采集设备50-51的设备状态，于移动至区域z2时可采集设备52-53的设备状态，于移动至区域z4时可采集设备54-55的设备状态。并且，于移动至区域z3时，由于设备56-57与设备58的距离较远，无人载具1无法同时拍摄设备56-58，此时无人载具1可先采集设备56-57的设备状态，再采集设备58的设备状态。接着，无人载具1于回到区域z5时可将所采集的设备50-58的设备状态上传至管理设备2。

如图8所示，当仅欲采集区域z4的单一设备55的设备状态时，无人载具1可规划拍摄路径：区域z5→区域z1→区域z3→区域z4，并沿拍摄路径移动。无人载具1于移动至区域z1、z3时皆不会进行拍摄，但于移动至区域z4时采集设备55的设备状态。

藉此，本发明可依需求控制无人载具1对特定的设备的设备状态进行采集。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。