本发明涉及智能扫地机器人领域，具体涉及一种无人安保系统，方法及扫地机器人。
背景技术
当室内无人时容易发生入室盗窃等刑事案件，给住户造成较大的经济损失，甚至有可能会因为住户临时返回家中、住户与案犯意外相遇而给住户人身安全造成损失。申请号为201720993039.7的中国专利，公开了一种具有安保功能的家居机器人，包括机身、底盘、第一支撑板、第二支撑板、转向电机、螺纹杆、转轴、主动齿轮、u形架、转向轮、驱动装置、电动机、转盘、摄像头、红外线传感器、照明灯、菲涅尔透镜、电话联网报警器、控制板、无线通信模块、gps定位模块、plc控制器、环形凸起、环形槽和接收终端，机身的底部安装有底盘，底盘的顶部固定有第一支撑板、第二支撑板和转向电机，第一支撑板和第二支撑板之间设置有螺纹杆，其实现对家居安全的无人监护与看守，能够按预设路径对家居空间进行巡逻监控，远程家庭成员能够通过接收终端随时看到巡逻画面，一旦有人闯入，该家居机器人会自动报警，保证了家庭的安全。
扫地机器人，又称自动打扫机、智能吸尘、机器人吸尘器等，是智能家用电器的一种，能凭借一定的人工智能，自动在房间内完成地板清理工作。一般采用刷扫和真空方式，将地面杂物先吸纳进入自身的垃圾收纳盒，从而完成地面清理的功能。一般来说，将完成清扫、吸尘、擦地工作的机器人，也统一归为扫地机器人，现有扫地机器人仅仅具有打扫清洁的功能，其功能单一，智能化程度低，使用乐趣少，而机器人使用环境又多为家庭环境，故一种基于扫地机器人的家庭安保系统丞代开发。
技术实现要素：
为解决上述问题，本发明提供了一种无人安保系统，方法及扫地机器人。本发明基于扫地机器人固有的巡逻功能和路径规划功能，视频输入功能，利用软件系统开发了扫地机器人的外围应用，其具有可移植性，用户无需单独购买安保机器人，以低成本为家庭提供了安保系统，避免了资源浪费。
为实现所述技术目的，本发明的技术方案是：一种无人安保系统，包括视频输入单元、图像处理单元、移动目标检测单元、移动目标分类单元、人物特征提取单元、人物特征匹配单元、报警单元；
所述视频输入单元用于获取机器人所在的环境视频，所述图像处理单元用于对所述视频输入单元输入的视频按帧进行rgb数据处理；
所述移动目标检测单元用于根据rgb数据处理后的视频，逐帧进行rgb信息对比，判断移动目标；所述移动目标分类单元，用于对移动目标进行分类，区别人和宠物；所述人物特征提取单元和用于人物特征匹配单元分别用于人物特征提取和匹配，实现人物识别，判断陌生人入侵；所述报警单元用于在人物特征匹配单元匹配失败后进行报警。
进一步，所述移动目标分类单元采用神经网络模型，其包括：输入层、标准卷积层、可分离卷积包、平均降纬层、完全连接层、输出层；所述输入层对所述图像处理模块进行rgb数据处理后的视频按帧读取；所述输出层用于输出视频中的宠物模型和家具模型、以及识别结果的置信度。
进一步，还包括定时单元、移动巡逻单元；
移动巡逻单元，用于移动机器人，在室内环境进行巡逻模式；
定时单元用于根据人工设定，在特定时间段内，定时开启巡逻模式。
优选的，还包括声音检测单元，用于通过声音传感器检测室内动静，通过所述移动巡逻单元，使得机器人进行巡逻模式。
一种无人安保方法，利用了上述无人安保系统，包括以下步骤：
s1：机器人巡逻时，录制机器人上摄像头视觉范围内的视频，并将视频进行图像处理；
s2：对所述步骤s1中图像处理后的视频逐帧进行rgb色彩、像素信息提取与比对，计算出移动目标轮廓；
s3：将所述步骤s2中的移动目标轮廓进行分类，区分出移动目标是人还是宠物，如果是宠物则进行步骤s1，否则进行步骤s4；
s4：提取所述步骤s3中移动目标为人的人物特征；
s5：将所述步骤s4中的人物特征与扫地机机器人历史保存的用户特征进行匹配，若匹配失败则进行报警，否则进行所述步骤s1。
进一步，所述步骤s3中区分出移动目标是人还是宠物的方法，采用包括输入层、标准卷积层、可分离卷积包、平均降纬层、完全连接层、家具识别输出层的神经网络模型，对所述图像处理模块进行rgb数据处理后的视频按帧读取，通过对每帧图像进行标准卷积、可分离卷积、平均降纬、完全连接处理，判断出图像中的家具，输出视频中的家具模型以及识别结果的置信度。
进一步，所述可分离卷积的方法包括深度卷积操作，线性整流操作，批量标准化操作和逐点卷积操作。
进一步，所述步骤s1前，还包括无人安保模式设置步骤：
t1：用户设置无人安保模式时间段，在无人安保模式时间段内机器人开启无人安保模式；
t2：用户设置所述步骤t1中无人安保模式时间段内，机器人巡逻间隔的定时时间，在定时时间结束后，进行所述步骤s1。
作为本发明的一种优选的实施方案，基于上述内容，不同的是：
在所述步骤t2中的定时时间结束前，通过声音传感器检测室内动静，在室内有动静时进行所述步骤s1。
一种扫地机器人，包括上述无人安保系统和无人安保方法。
本发明的有益效果在于：
本发明通过对机器人巡逻拍摄家庭环境的实时视频，并通过图像处理技术及神经网络技术，判断、区分了移动物体，并在移动物体为人时，进行人物识别，从而实现了非法入侵的判别；同时，本发明还建立了一种巡逻机制，大大提高了资源利用率和安保性能；且本发明基于扫地机器人固有的巡逻功能和路径规划功能，视频输入功能，利用软件系统开发了扫地机器人的外围应用，其具有可移植性，用户无需单独购买安保机器人，以低成本为家庭提供了安保系统，避免了资源浪费。
附图说明
图1是本发明无人安保系统的模块原理图；
图2是本发明图1中的移动目标分类单元原理图；
图3是本发明无人安保方法的流程图；
图4是本发明可分离卷积算法的流程图。
具体实施方式
下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图1所示，一种无人安保系统，包括视频输入单元、图像处理单元、移动目标检测单元、移动目标分类单元、人物特征提取单元、人物特征匹配单元、报警单元；
所述视频输入单元用于获取机器人所在的环境视频，所述图像处理单元用于对所述视频输入单元输入的视频按帧进行rgb数据处理；
所述移动目标检测单元用于根据rgb数据处理后的视频，逐帧进行rgb信息对比，判断移动目标；所述移动目标分类单元，用于对移动目标进行分类，区别人和宠物；所述人物特征提取单元和用于人物特征匹配单元分别用于人物特征提取和匹配，实现人物识别，判断陌生人入侵；所述报警单元用于在人物特征匹配单元匹配失败后进行报警。本发明通过对机器人巡逻拍摄家庭环境的实时视频，并通过图像处理技术及神经网络技术，判断、区分了移动物体，并在移动物体为人时，进行人物识别，从而实现了非法入侵的判别。
进一步，如图2所示，所述移动目标分类单元采用神经网络模型，其包括输入层(input)、标准卷积层(convl)、可分离卷积包(module1-9)、平均降纬层(averagepool)、完全连接层(fullconnect)、输出层(output)；所述输入层对所述图像处理模块进行rgb数据处理后的视频按帧读取；所述输出层用于输出视频中的宠物模型和家具模型、以及识别结果的置信度。
进一步，还包括定时单元、移动巡逻单元；
移动巡逻单元，用于移动机器人，在室内环境进行巡逻模式；
定时单元用于根据人工设定，在特定时间段内，定时开启巡逻模式。
优选的，还包括声音检测单元，用于通过声音传感器检测室内动静，通过所述移动巡逻单元，使得机器人进行巡逻模式。声音传感器的作用相当于一个话筒(麦克风)。它用来接收声波，显示声音的振动图象，但不能对噪声的强度进行测量。声音传感器内置一个对声音敏感的电容式驻极体话筒，声波使话筒内的驻极体薄膜振动，导致电容的变化，而产生与之对应变化的微小电压，这一电压随后被转化成0-5v的电压，经过a/d转换被数据采集器接受，并传送给处理器实现声音感应，这是本领域技术人员的常规技术手段，在此不做赘述。
如图3所示，一种无人安保方法，利用了上述无人安保系统，包括以下步骤：
s1：机器人巡逻时，录制机器人上摄像头视觉范围内的视频，并将视频进行图像处理；
s2：对所述步骤s1中图像处理后的视频逐帧进行rgb色彩、像素信息提取与比对，计算出移动目标轮廓；
s3：将所述步骤s2中的移动目标轮廓进行分类，区分出移动目标是人还是宠物，如果是宠物则进行步骤s1，否则进行步骤s4；
s4：提取所述步骤s3中移动目标为人的人物特征；这种人物特征可以是基于上述rgb色彩像素信息的面部人物特征、也可以是利用深度摄像头建立的3d形体特征等。
s5：将所述步骤s4中的人物特征与扫地机机器人历史保存的用户特征进行匹配，若匹配失败则进行报警，否则进行所述步骤s1。这种报警的方式可以是短信、app消息提醒等方式。需要说明的是，本发明还可以通过人脸识别技术、形体识别技术、声纹识别技术等多种技术手段，进行人物识别。
进一步，所述步骤s3中区分出移动目标是人还是宠物的方法，采用包括输入层、标准卷积层、可分离卷积包、平均降纬层、完全连接层、家具识别输出层的神经网络模型，对所述图像处理模块进行rgb数据处理后的视频按帧读取，通过对每帧图像进行标准卷积、可分离卷积、平均降纬、完全连接处理，判断出图像中的家具，输出视频中的家具模型以及识别结果的置信度。其中这种神经网络模型可以在前期进行人工置顶数据集收集与标注宠物与人，后期基于mobilenet构架进行分类模型预训练得到。
进一步，如图4所示，所述可分离卷积的方法包括深度卷积(depthwiseconv)操作，线性整流(relu)操作，批量标准化(batchnorm)操作和逐点卷积(1×1conv)操作。
进一步，所述步骤s1前，还包括无人安保模式设置步骤：
t1：用户设置无人安保模式时间段，在无人安保模式时间段内机器人开启无人安保模式；这种时间段可以是晚上休息时间，也可以是白天外出时间。
t2：用户设置所述步骤t1中无人安保模式时间段内，机器人巡逻间隔的定时时间，在定时时间结束后，进行所述步骤s1。也就是说，本发明建立了一种巡逻机制，这种机制可以是基于人工设定的时间段，开启无人安保模式，且在无人安保模式中，机器人为间隔进行巡逻安保的，同时在巡逻间隔开启声音检测，判断有动静时，及时进行巡逻安保，大大提高了资源利用率和安保性能。
作为本发明的一种优选的实施方案，基于上述内容，不同的是：
在所述步骤t2中的定时时间结束前，通过声音传感器检测室内动静，在室内有动静时进行所述步骤s1。
一种扫地机器人，包括上述无人安保系统和无人安保方法。其有益效果在于，基于扫地机器人固有的巡逻功能和路径规划功能，视频输入功能，利用软件系统开发了扫地机器人的外围应用，其具有可移植性，用户无需单独购买安保机器人，以低成本为家庭提供了安保系统，避免了资源浪费。
对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。