一种面向无人驾驶车的多维非穿戴式交警手势识别系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种面向无人驾驶车的多维非穿戴式交警手势识别系统，包括交警手势数据获取装置、交警手势识别装置和无人驾驶车响应装置。所述交警手势数据获取装置包括深度传感器模块和信号中继模块，用于获取道口交警手势四维数据源；交警手势识别装置包括传感器接口模块、存储器模块、模式选择模块、信号处理模块、导航模块、无线发射模块和电源模块，用于实现交通道口交警手势的识别并将识别结果传输至无人驾驶车；无人驾驶车响应装置包括无线接收模块、导航模块、微处理器模块、存储器模块、车身中央控制单元模块和电源模块，用于接收当前交警手势指令并及时作出响应。本实用新型不依赖于穿戴式器具，具有较好的鲁棒性。
【专利说明】
一种面向无人驾驶车的多维非穿戴式交警手势识别系统
技术领域
[0001]本实用新型属于计算机视觉与模式识别技术领域，具体地，涉及一种面向无人驾驶车的多维非穿戴式交警手势识别系统。
【背景技术】
[0002]随着互联网技术的迅速发展，无人驾驶汽车正在逐渐成为现实。作为未来智能交通系统的重要组成部分，能够准确识别交警手势并及时作出判断是无人驾驶汽车安全行驶的重要保障。
[0003]现有技术，申请号为201410222122.5的中国发明专利公开了一种面向无人驾驶车的交通标志识别方法，针对二维静止的交通标志进行识别；申请号为201510208977.7的中国发明专利公开了一种应用于无人驾驶汽车的交通灯快速检测算法。但在一些特殊情况，如交通信号灯失灵、突发性交通拥堵的路口、重特大交通事故现场必须要采取交警手势指挥，随着交通拥挤的日趋严重，交警手势的配合很好地弥补了单靠交通灯协调的不足，是道路交通有序、安全、畅通的保障；申请号为200810137513.1的中国发明专利公开了基于手势识别的多功能无线交警手势识别系统，依靠佩戴式手套获取交警手部挥动时产生的加速度信号识别交警手势，除了频繁更换电池的不便也给交警指挥带来了自由度的限制；申请号为201110045209.6的中国发明专利公开了基于骨架化和模板匹配的交警手势识别方法，提取关键交警手势进行识别，仔细分析可以发现在交警连续指挥的现实情况中捕捉关键手势有一定的困难，且受交警手势方向的限制；申请号为201110089635.X的中国发明专利公开了基于手势识别和ZigBee的道路交通控制系统，通过不同方向轴上的加速度数据判断出相应的交警手势，也没有脱离穿戴式器具的限制。
[0004]实际的交通道口通常是复杂多变的，传统的二维静态交警手势检测方法容易受光照、天气等因素的变化影响，单帧关键手势的识别会因在交警指挥过程中停留时间短暂而造成提取困难，实施比较复杂，而佩戴式器具的辅助使用又给交警带来了指挥自由度上的约束。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的是针对现有交警手势识别技术的不足以及无人驾驶车对交警手势的识别而提供的一种面向无人驾驶车的多维非穿戴式交警手势识别系统，用于无人驾驶车对道口交警手势的识别，该系统识别速度快，不依赖于穿戴式器具，交警指挥自由，不受光照、天气、复杂背景等因素的影响，且具有较好的鲁棒性。
[0006]本实用新型的目的是这样实现的:
[0007]—种面向无人驾驶车的多维非穿戴式交警手势识别系统，特点是该系统包括交警手势数据获取装置、交警手势识别装置和无人驾驶车响应装置，所述交警手势数据获取装置与交警手势识别装置连接，交警手势识别装置与无人驾驶车响应装置通过无线信号连接;其中:
[0008]所述交警手势数据获取装置包括:
[0009]深度传感器模块，安置于道口东南西北四个方向，获取道口交警手势全方位四维数据源(x，y，z，t);
[0010]信号中继模块，其与所述深度传感器模块连接，将数据源信号复制、调整和放大，延长传输长度，使道口所获数据源完整传输；
[0011 ]所述交警手势识别装置包括:
[0012]传感器接口模块，基于FPGA(Field —Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)实现，其与所述信号中继模块连接，接收交警手势数据；
[0013]信号处理模块(DSP)，其与所述传感器接口模块连接，提取具有描述性和区分性的交警手势特征，并结合所提取的交警手势特征识别当前交警手势以及指令朝向；
[0014]存储器模块，其与DSP模块连接，提供识别过程所需的交警手势特征；
[0015]模式选择模块，基于高低电平实现，其与DSP模块相连，选择切换训练模式和识别模式；
[0016]导航模块(GNSS)，获取自身地理位置坐标并传输至信号处理模块；
[0017]无线发射模块，其与信号处理模块连接，将信号处理模块所得交警手势识别结果传输至无人驾驶车响应装置；
[0018]电源模块，为上述传感器接口模块、信号处理模块、存储器模块、模式选择模块、导航模块及无线发射模块提供电源；
[0019]所述无人驾驶车响应装置包括:
[0020]无线接收模块，其与无线发射模块连接，接收交警手势识别结果；
[0021]微处理器模块，其与无线接收模块连接，解析接收指令并控制无人驾驶车及时作出当前指令的响应；
[0022]存储器模块，存储控制指令及自身地理位置坐标，供微处理器随时调用；
[0023]车身中央控制单元模块，其与微处理器模块相连，接收控制指令作出响应；
[0024]导航模块，获取自身地理位置坐标并传输至微处理器模块；
[0025]电源模块，为上述无线接收模块、微处理器模块、存储器模块、车身中央控制单元模块及导航模块提供电源。
[0026]所述信号处理模块米用数字信号处理器(DSP)(Digital Signal Processor)ο
[0027]所述导航模块采用全球导航卫星系统(GNSS)(Global Navigat1n SatelliteSystem)。
[0028]与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果:
[0029]首先，本实用新型利用4台深度传感器获取交警深度帧序列，从三维空间获取全方位四维信息(x，y，z，t)，获取的交警手势信息完整，较传统方法中的二维RGB图像信息，不受复杂背景、光照、天气等因素影响，在晚上光线较弱时也可以得到较好的识别效果；
[0030]然后，本实用新型得到的是交警手势连续动作的深度帧数据组合而成的特征向量，而不是连续动作过程中某个关键手势的提取，极具完整性和区分性，识别率高；
[0031]其次，四个深度传感器智能选取交警正对深度传感器的数据，通过识别交警正对的深度传感器方向判别当前交警手势的朝向，利于无人驾驶车做出最正确的判断；
[0032]再次，本实用新型易于实现，交警不需佩戴任何器具，可以摆脱佩戴式器具带来的自由度的约束，更能满足智能交通的要求；
[0033]最后，本实用新型采用无线传输方式将当前道口地理位置坐标、交警指令、交警指令朝向一并传输至道口附近的无人驾驶汽车，车辆对接收到的信息进行解析提取行驶方向上的相应交警指令，并根据指令结合自身状态进入响应状态，由于识别过程不在无人驾驶汽车中完成，所以不会产生遮挡效应。本实用新型作为一个独立的交警手势识别系统，具有很大的灵活性和很高的智能化，能很好地叠加到现有的交通灯系统中，共同作用弥补了单靠交通灯协调的不足，提高了无人驾驶的安全性。
【附图说明】
[0034]图1为本实用新型结构框图；
[0035]图2为本实用新型交警手势数据获取装置结构框图；
[0036]图3为本实用新型交警手势识别装置结构框图；
[0037]图4为本实用新型无人驾驶车响应装置结构框图。
【具体实施方式】
[0038]下面结合附图，对本实用新型进行详细描述。
[0039]参阅图1，本实用新型包括:交警手势数据获取装置10、交警手势识别装置20和无人驾驶车响应装置30，所述交警手势数据获取装置10用于获取道口交警手势全方位四维数据源(X，y，z，t)并将数据传输至交警手势识别装置20;交警手势识别装置20用于实现交通道口交警手势的识别并将识别结果传输至无人驾驶车;无人驾驶车响应装置30用于接收当前交警手势指令并及时作出响应。
[0040]参阅图2，所述交警手势数据获取装置10包括深度传感器模块11及信号中继模块，采用T0F(Time of Flight)深度相机作为深度传感器模块11，选择10个不同的人(8男2女)分别执行交警的8种手势，每个人每种手势执行两遍，此模式下启用执行动作者正面、背面的两台TOF相机获取深度信息数据源。后将数据源经信号中继模块12传输，信号中继模块12将数据源信号复制、调整和放大，延长传输长度，确保道口所获数据源完整传输至交警手势识别装置20中。
[0041]参阅图3，所述交警手势识别装置20包括传感器接口模块21、信号处理模块22、存储器模块23、模式选择模块24、导航模块25、无线发射模块26及电源模块27。传感器接口模块21基于FPGA(Field — Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)实现，其与所述交警手势数据获取装置的信号中继模块12连接，用于接收交警手势数据;信号处理模块22，其与所述传感器接口模块21连接，用于实现交警手势识别，提取具有描述性和区分性的交警手势特征，得到字典库，并结合交警手势特征字典库识别当前交警手势以及指令朝向；存储器模块23，其与信号处理模块22连接，用于提供识别过程所需的字典库;模式选择模块24，基于高低电平实现，其与信号处理模块22相连，用于训练模式和识别模式的选择切换;导航模块25，用于获取自身地理位置坐标并传输至信号处理模块22;无线发射模块26，其与信号处理模块22连接，用于将信号处理模块22所得交警手势识别结果传输至无人驾驶车响应装置30。
[0042]交警手势识别装置20中的模式选择模块24，在实现道口交警手势识别之前，先选择训练模式进行交警手势字典库的构建。经传感器接口模块21接收信号中继模块12传送的数据，传感器接口模块21基于带有USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)收发器的FPGA编程实现。信号处理模块22接收来自传感器接口模块21的交警手势数据源，根据三维拉普拉斯概率分布的特征提取方式，提取具有描述性和区分性的交警手势特征，得到字典库，并将其存储至存储器模块23。训练模式完成之后，将交警手势识别装置20中的模式选择模块24切换至识别模式，即可进行道口交警手势的识别。识别时，信号处理模块22调用存储器模块23中的交警手势特征字典库，识别当前交警手势以及指令朝向，并将来自导航模块25的当前地理位置坐标、交警手势识别结果、指令所属方向经无线传输模块26—并传输至道口一定范围内的无人驾驶车中的响应装置30，电源模块27为本装置提供电源。
[0043]参阅图4，所述无人驾驶车的响应装置30通过无线接收模块31接收前方道口的交警手势识别结果，微处理器模块32对该指令信息进行解析，得到自身驾驶方向上相关的交警手势指令，调用存储器模块33中的控制指令结合来自导航模块35的地理位置信息启动车身中央控制单元模块34及时做出响应，电源模块36为本装置提供电源。
【主权项】
1.一种面向无人驾驶车的多维非穿戴式交警手势识别系统，其特征在于该系统包括交警手势数据获取装置、交警手势识别装置和无人驾驶车响应装置，所述交警手势数据获取装置与交警手势识别装置连接，交警手势识别装置与无人驾驶车响应装置通过无线信号连接;其中: 所述交警手势数据获取装置包括: 深度传感器模块，安置于道口东南西北四个方向，获取道口交警手势全方位四维数据源； 信号中继模块，其与所述深度传感器模块连接，将数据源信号复制、调整和放大，延长传输长度，使道口所获数据源完整传输； 所述交警手势识别装置包括: 传感器接口模块，其与所述信号中继模块连接，接收交警手势数据； 信号处理模块，其与所述传感器接口模块连接，提取具有描述性和区分性的交警手势特征，并结合所提取的交警手势特征识别当前交警手势以及指令朝向； 存储器模块，其与信号处理模块连接，提供识别过程所需的交警手势特征； 模式选择模块，基于高低电平实现，其与信号处理模块相连，选择切换训练模式和识别模式； 导航模块，获取自身地理位置坐标并传输至信号处理模块； 无线发射模块，其与信号处理模块连接，将信号处理模块所得交警手势识别结果传输至无人驾驶车响应装置； 电源模块，为上述传感器接口模块、信号处理模块、存储器模块、模式选择模块、导航模块及无线发射模块提供电源； 所述无人驾驶车响应装置包括: 无线接收模块，其与无线发射模块连接，接收交警手势识别结果； 微处理器模块，其与无线接收模块连接，解析接收指令并控制无人驾驶车及时作出当前指令的响应； 存储器模块，存储控制指令及自身地理位置坐标，供微处理器随时调用； 车身中央控制单元模块，其与微处理器模块相连，接收控制指令作出响应； 导航模块，获取自身地理位置坐标并传输至微处理器模块； 电源模块，为上述无线接收模块、微处理器模块、存储器模块、车身中央控制单元模块及导航模块提供电源。
【文档编号】G06K9/00GK205507805SQ201620250125
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年3月29日
【发明人】凌佩佩, 钟阳, 蔡茗名, 刘莹莹, 徐伟, 邱崧, 金豫
【申请人】华东师范大学