具影像辨识及自动巡逻路径设定的机器人监视系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种具影像辨识及自动巡逻路径设定的机器人监视系统，其中应用机器人预先建立的影像路径，可以提供使用者预先设定监控点，因此使用者仅需要指令机器人进行自动巡逻，该机器人即可依据预先设定的影像路径到各个监控点进行巡逻的作业，并将所摄录的影像传送到远程的监控器上；也可以设定定时操作，而令该机器人在固定的时间做固定的巡逻动作，以有效的取代原先人员的巡逻；再者遇到有异常状况或人员时，也可以提供有效的辨识予远程的监控者，达到警示及信息提供的目的。
【专利说明】具影像辨识及自动巡逻路径设定的机器人监视系统
[0001]【【技术领域】】
[0002]本实用新型系有关于移动式监控，尤其是一种具影像辨识及自动巡逻路径设定的机器人监视系统。
[0003]【【背景技术】】
[0004]目前一般的监控系统建置方式，都是在一个空间内选择多个固定地点，在这些定点放置监控设备，以让监控人员可以随时监控整个空间的情况。例如在仓库或是住家内的多个位置放置监控设备，再由监控人员从远程监视。当需要监控的空间范围越大，就需要安装越多的监控设备，以让监控范围能够涵盖整个空间；另一方面，当空间内的设施物越多，在监控上的视觉死角也会越多，这种情况也需要安装多个监控设备，以避免产生监控的死角。
[0005]当所需的监控设备数量越多，成本也会越高，且用于连接监控设备的布线成本也越高，使得整体的监视系统成本上升。而且因为监控设备都是放置在固定的位置，若入侵者事先得知这些监控设备的位置，便有可能让入侵者避开监控范围，或是破坏这些监控设备，使得监控系统出现死角，而让入侵者得以入侵监控空间。
[0006]一般的监控系统都需要由监控人员随时进行监视，才能实时掌控整个监控空间的情况。当监控设备越多或是监控环境越复杂时，就需要越多的监控人力资源，让整体的监控系统成本上升。
[0007]由于现在机器人的技术已经相当的进步，而且可以应用遥控技术轻易的让机器人在设定的空间内自由移动。另外加上计算机视觉领域的发展，让计算机可以从影像中分析出环境信息，进一步对环境中的特定目标进行识别、跟踪和测量等机器视觉。此等技术已经发展到可以投入实用的程度。
[0008]故本案希望提出一种崭新的应用机器人及影像技术进行监控的技术，以解决先前技术上的诸多缺陷。
[0009]【实用新型内容】
[0010]所以本实用新型的目的系为解决上述现有技术上的问题，本实用新型中提出一种具影像辨识及自动巡逻路径设定的机器人监视系统。其中应用机器人预先建立的影像路径，可以提供使用者预先设定监控点，因此使用者仅需要指令机器人进行自动巡逻，该机器人即可依据预先设定的影像路径到各个监控点进行巡逻的作业，并将所摄录的影像传送到远程的监控器上。也可以设定定时操作，而令该机器人在固定的时间做固定的巡逻动作，以有效的取代原先人员的巡逻。再者遇到有异常状况或人员时，也可以提供有效的辨识予远程的监控者，达到警示及信息提供的目的，因此机器人已可有效的取代传统的巡逻作业。再者也不像现有技术中必须在固定的点上设置大量的监视器，本案中监视点可以视需要选定，而且也可以藉由头颈部的动作调整监视的角度及高度。
[0011]为达到上述目的本实用新型提出一种具影像辨识及自动巡逻路径设定的机器人监视系统，包含下述技术方案:
[0012]这种具影像辨识及自动巡逻路径设定的机器人监视系统，包含:
[0013]一机器人机身，包含主体部，及从该主体部上方延伸出的头颈部，其中该头颈部包含一头部及一颈部；该颈部系从该主体部以可伸缩之方式向上延伸，该头部则以可转动之方式连接到该颈部；
[0014]一动力源系安装在该机器人机身的内部用于提供动力予本创作相关的所有组件；
[0015]一摄像装置其包含镜头系安装在该头颈部，其包含透镜组可对周遭环境摄像；
[0016]一控制面板安装在该机器人机身内部，用于控制机器人的行动及其它相关装置的动作；该控制面板包含:
[0017]一动力驱动机构可接收外部的讯号，该动力驱动机构可驱动该机器人机身的该动力机构移动，而驱使该机器人机身行动；
[0018]一头颈部驱动机构可接收外部的讯号，以控制该颈部的伸缩及转动，及该头部的转动；
[0019]该动力驱动机构包含一方向设定器用于显示该摄像装置的摄像方向与该机器人机身前进的方向；并将此两方向以向量的方式向外传送；
[0020]一相机操控机构，用于接收外部的讯号以控制摄像装置的摄像；
[0021]一影像处理器，系接收来自该摄像装置所摄录的影像，并进行数字影像处理，将原来模拟的影像转换成数字影像，并储存在一内存中；以及
[0022]该影像处理器包含一影像路径建构器；该影像处理器接收来自该摄像装置的影像；可依据该动力驱动机构的该方向设定器所传送的该摄像方向与该机器人机身的前进方向建立移动路径，并同时储存在该移动路径及该移动路径上的各个对应点上所摄入的对应影像。
[0023]其中该影像路径建构器包含一影像路径设定接口，其可下传到下游的装置，以作为远程设定之用；该影像路径设定接口系提供操作人员登录该影像路径建构器以建立监视所需的规划路径；依据该影像路径建构器，操作人员可以架构出一监控环境的影像数据库；其操作方式为对所要监控的环境，操作该机器人依循所规划的路径行进，并对于预设的摄像点进行摄像及其它设定的监控作业，并将这些数据储存在内存中，因此可以建立巡逻路径；其中该预设的摄像点必须使得相邻的两点之间可以由其中一点轻易地摄入另一点的影像。
[0024]其中在内存中储存从一摄像点向另一摄像点移动时，由该方向设定器所计算之该摄像装置摄像方向的向量与该机器人机身前进的方向的向量。
[0025]其中该影像处理器尚包含一自动监控设定机构；该自动监控设定机构包含一自动监控设定接口，其可下传到下游的装置，以作为远程监控之用；该自动监控设定接口系提供操作人员登录该自动监控设定机构以在设定时间做定点的自动监控，并在该定点(即监控点)进行所设定的监控动作，主要是在该定点进行摄录像像等设定的动作，并将所摄入的影像向远程传送；随后依据所所规划的路径应用影像辨识或依据上列所储存的该摄像装置摄像方向的向量与该机器人机身前进的方向的向量指弓I该机器人往下一个监控点行进；应用此一方式将所有的监控点均巡视过并摄入相关的影像及相关的侦测数据。
[0026]其中上述的监控点为一线段或一区域；则该自动监控设定机构为依据内定的规则对该线段或区域划分监控点并指引该机器人在该线段或一区域内顺序移动到这些点以进行监视作业。
[0027]其中该影像处理器尚包含一异常处理器，该异常处理器储存异常影像数据，并可接收该摄像装置所侦测的输入影像，再将该影像与异常影像数据比对，以确定该摄入影像所对应的监控点是否异常。
[0028]其中该影像处理器尚包含一警报单元，该警报单元连接该异常处理器，用于接收来自该异常处理器的异常信号，并发出警报信号予远程的监控者。
[0029]其中该影像处理器尚包含一人脸辨识处理器用于辨识人脸；该人脸辨识处理器接收来自该摄像装置的影像；该人脸辨识处理器包含一人脸储存器，其中储存特定的人脸及相关的数据，并对于某些特定的人脸设定为警示人物；该人脸辨识处理器对于摄像装置所摄入的影像，所先侦测人脸的存在，随后将所侦测的人脸定格后，截取该人脸的影像，并把该影像与该人脸储存器中储存的特定人脸比对，如果是特定的人脸，则依据该相关的资料进行相关的处理。
[0030]其中该人脸辨识处理器可以同时记录某一监控点的人数以提供与监控者作为参考。
[0031]其中该机器人机身上包含一机器人信号收发机，连接该影像处理器，可以将该影像处理器之该内存所储存的数字影像向外传送。
[0032]所述的具影像辨识及自动巡逻路径设定的机器人监视系统，尚包含一监控器；该监控器安装在与该机器人机身分隔的远程的适当之电子信息设备；该监控器包含一监控器APP作为人机接口 ；操作者可经由该监控器APP与该监控器互动，再由该监控器应用有线或无线的方式与该机器人机身进行讯号传递，一方面接收来自该机器人机身的摄像讯号，而且也发射控制讯号与该监控器的控制面板进行对应的控制动作。
[0033]通过上述技术方案从而具有下述有益效果:
[0034]应用机器人预先建立的影像路径，可以提供使用者预先设定监控点，因此使用者仅需要指令机器人进行自动巡逻，该机器人即可依据预先设定的影像路径到各个监控点进行巡逻的作业，并将所摄录的影像传送到远程的监控器上。也可以设定定时操作，而令该机器人在固定的时间做固定的巡逻动作，以有效的取代原先人员的巡逻。再者遇到有异常状况或人员时，也可以提供有效的辨识予远程的监控者，达到警示及信息提供的目的，因此机器人已可有效的取代传统的巡逻作业。再者也不像现有技术中必须在固定的点上设置大量的监视器，本案中监视点可以视需要选定，而且也可以藉由头颈部的动作调整监视的角度及高度。
[0035]【【专利附图】
【附图说明】】
[0036]图1显示本案之组件的结构示意图。
[0037]图2显示本案之组件的结构方块图。
[0038]图3的示意图显示本案中该机器人在一监控环境中依循监控人员所规划的巡逻路径行进。
[0039]图4的示意图显示本案中该巡逻路径可以设定多个监控点，以令机器人到达监控点进行所设定的监控动作。
[0040]图5的示意图显示本案中该巡逻路径也可以是一线段或一区域。
[0041]图6的示意图显示本案中该动力驱动机构之该方向设定器可计算摄像装置的摄像方向与该机器人机身的前进方向。
[0042]图7的示意图显示本案中该异常处理器可接收该摄像装置所侦测的影像并进行比对，若有异常则将异常信号传送到该警报单元。
[0043]【【具体实施方式】】
[0044]本案系有关于具影像辨识及自动巡逻路径设定的机器人监视系统，兹谨就本案的结构组成，及所能产生的功效与优点，配合图式，举本案之一较佳实施例详细说明如下。
[0045]请参考图1至图2所示，显示本创作之机器人1，其中该机器人I包含下列组件:
[0046]—机器人机身2，包含主体部100，及从该主体部100上方延伸出的头颈部200，及动力机构300。其中该头颈部200包含一头部220及一颈部210。该颈部210系从该主体部100以可伸缩之方式向上延伸，该头部220则以可转动之方式连接到该颈部210。该动力机构300 —般安装于该主体部100的下方。一般该动力机构300包含传动机构410及轮体310。
[0047]一动力源400系安装在该机器人机身2的内部用于提供动力予本创作相关的所有组件，如提供动力予传动机构410,以令传动机构410导引该轮体310。
[0048]一摄像装置30其包含镜头35系安装在该头颈部200，其包含透镜组可对周遭环境摄像。
[0049]一控制面板10安装在该机器人机身2内部，用于控制机器人的行动及其它相关装置的动作。该控制面板10包含:
[0050]一动力驱动机构20可接收外部的讯号，该动力驱动机构20可驱动该动力机构300移动，而驱使该机器人机身2行动。
[0051]一头颈部驱动机构21可接收外部的讯号，以控制该颈部210的伸缩及转动，及该头部220的转动。
[0052]该动力驱动机构20包含一方向设定器201用于显示该摄像装置30的摄像方向与该机器人机身2前进的方向。并将此两方向以向量的方式向外传送。如图6所示，本案中可经由该头颈部驱动机构21驱动该摄像装置30旋转360度，并将所得到的影像应用影像处理的技术建立3D的环场影像，以令监控者可以了解实际的状况。
[0053]一相机操控机构22，用于接收外部的讯号以控制摄像装置30的摄像，如景深、亮度、快门速度、闪光売度等等摄像装置的基本功能。
[0054]一定时器50，可以由外部设定启动摄像的时间或提醒监控人员进行监视的时间。
[0055]一影像处理器600 (请参考图2)，系接收来自该摄像装置30所摄录的影像，并进行数字影像处理，将原来模拟的影像转换成数字影像，并储存在一内存660中。
[0056]该影像处理器600包含一影像路径建构器610。该影像处理器600接收来自该摄像装置30的影像。可依据该动力驱动机构20的该方向设定器201所传送的该摄像方向与该机器人机身2的前进方向建立移动路径，并同时储存在该移动路径及该移动路径上的各个对应点上所摄入的对应影像。
[0057]该影像路径建构器610包含一影像路径设定接口 6101，其可下传到下游的装置，以作为远程设定之用。该影像路径设定接口 6101系提供操作人员登录该影像路径建构器610以建立监视所需的规划路径。
[0058]依据该影像路径建构器610，操作人员可以架构出一监控环境的影像数据库。如图3所示，其操作方式为对所要监控的环境，操作该机器人I依循所规划的路径行进，并对于预设的摄像点进行摄像及其它设定的监控作业，并将这些数据储存在内存660中，因此可以建立巡逻路径。其中该预设的摄像点必须使得相邻的两点之间可以由其中一点轻易地摄入另一点的影像。并且必要时可储存从一摄像点向另一摄像点移动时，由该方向设定器201所计算之该摄像装置30摄像方向的向量与该机器人机身2前进的方向的向量。
[0059]该影像处理器600尚包含一自动监控设定机构620，其中该自动监控设定机构620包含一自动监控设定接口 6201，其可下传到下游的装置，以作为远程监控之用。该自动监控设定接口 6201系提供操作人员登录该自动监控设定机构620以在设定时间做定点的自动监控。如图4所示，其中一操作人员(图中无显示)可以依据所建立的监控环境的影像路径设定多个监控点，如图4中的A、B、C、D、E，并可以设定巡视时间。当机器人的操作模式被设为自动监视时，该机器人I即移动到所建立的自动监视点中的任一监控点，如图4中的A点，并在该定点(即监控点)进行所设定的监控动作，主要是在该定点摄录像像等设定的动作，并将所摄入的影像向远程传送。随后依据所所规划的路径应用影像辨识或依据上列所储存的该摄像装置30摄像方向的向量与该机器人机身2前进的方向的向量指引该机器人I往下一个监控点行进。应用此一方式将所有的监控点均巡视过并摄入相关的影像及相关的侦测数据。
[0060]该自动监控设定机构620包含一自动监控设定接口 6201，其可下传到下游的装置，以作为远程监控之用。
[0061]其中上述的监控点也可以是一线段或一区域，参考图5。则该自动监控设定机构620为依据内定的规则对该线段或区域划分监控点并指引该机器人I在该线段或一区域内顺序移动到这些点以进行监视作业。
[0062]该影像处理器600尚包含一异常处理器630，其中储存异常影像数据，并可接收该摄像装置30所侦测的影像输入，再将该影像与异常影像数据比对，以确定该摄入影像所对应的监控点是否异常，如果异常，则发出异常信号。
[0063]该影像处理器600尚包含一警报单元650连接该异常处理器630，用于接收来自该异常处理器630的异常信号，并发出警报信号予远程的监控者。
[0064]如图7所示，该机器人I侦测到某一监控点处有一窗户在正常情况下该窗户为紧闭的情况。该异常处理器630中储存有该窗户紧闭的影像。当侦测到该监控点时，由该机器人I所摄入的影像被传送到该异常处理器630进行影像比对。当比对的结果显示该窗户并没有在紧闭的情况时，如窗户与窗棂没有对齐，则该异常处理器630传送一异常信号予该警报单元650，由该警报单元650发出警报予监控人员。
[0065]该影像处理器600尚包含一人脸辨识处理器640可用于辨识人脸。该人脸辨识处理器640接收来自该摄像装置30的影像。该人脸辨识处理器640包含一人脸储存器645，其中储存特定的人脸及相关的数据，并对于某些特定的人脸设定为警示人物。该人脸辨识处理器640对于摄像装置30所摄入的影像，所先侦测人脸的存在，随后将所侦测的人脸定格后，截取该人脸的影像，并把该影像与该人脸储存器645中储存的特定人脸比对，如果是特定的人脸，则依据该相关的资料进行相关的处理。如一被比对出来的人脸显示该人脸为需要特别警示的人脸，则该人脸辨识处理器640通过该警报单元650通知该监控者必须特别注意。或者被比对出来的人脸显示该人脸并非特定的人脸，则有可能是一不被接受的外来侵入者，则该人脸辨识处理器640通过该警报单元650通知该监控者采取必要的动作。
[0066]该人脸辨识处理器640可以同时记录某一监控点的人数以提供与监控者作为参考。
[0067]一机器人信号收发机60系安装在该机器人机身2的另一部位，连接该影像处理器600，可以将该影像处理器600之该内存660所储存的数字影像向外传送。较佳者该机器人信号收发机60为无线收发机。
[0068]一监控器71，主要为与该机器人机身2分离的监控器。该监控器71可以安装在与该机器人机身2分隔的远程的适当之电子信息设备，如手机、计算机、平板计算机、PDA等等装置中。该监控器包含一监控器APP(appliCat1n，应用程序)70作为人机界面。操作者可经由该监控器APP 70与该监控器71互动，再由该监控器71应用有线或无线的方式与该机器人机身2进行讯号传递，一方面接收来自该机器人机身2的摄像讯号，而且也发射控制讯号与该监控器71的控制面板10进行对应的控制动作。
[0069]该监控器APP70包含由该影像路径建构器610下载的该影像路径设定接口 6101，以令监控者可以经由该接口建立巡逻路径。该监控器APP70尚包含该自动监控设定接口6201以令监控人员可以由该接口设定多个监控点。
[0070]该监控器71包含一监控端收发机72。该监控端收发机72接收来自该机器人信号收发机60的讯号，以令在该监控器71 —端的监控人员可以透过该机器人机身2监控现场环境。
[0071]本案之一应用例说明如下，比如在一居家环境中，使用者可以依据该影像路径建构器610，架构出一监控环境的影像数据库。其操作方式为对所要监控的环境，操作该机器人I依循所规划的路径行进，并对于预设的摄像点进行摄像及其它设定的监控作业，因此可以建立巡逻路径。然后使用者应用该影像路径建构器610的影像路径设定接口 6101，以令该机器人I在设定时间做定点的自动监控。如图4所示，其中一操作人员(图中无显示)可以依据所建立的监控环境的影像路径设定多个监控点，如图4中的A、B、C、D、E，并可以设定巡视时间。
[0072]比如在居家控制中，当使用者不在家时，将机器人的操作模式被设为自动监视时，该机器人I即移动到所建立的自动监视点中的任一监控点，令该机器人I开始摄像，并经由该影像控制上述的该动力驱动机构20、该头颈部驱动机构21及该相机操控机构22以达到所需要的位置撷取所需要的影像。如到各个门窗所在处观看门窗是否安然无恙而没有被侵入。或者是下雨时可以绕行窗户附近看是否有雨水泼入家户中、或者是观看室内的灯具是否有开启或关闭。
[0073]本案的优点为应用机器人预先建立的影像路径，可以提供使用者预先设定监控点，因此使用者仅需要指令机器人进行自动巡逻，该机器人即可依据预先设定的影像路径到各个监控点进行巡逻的作业，并将所摄录的影像传送到远程的监控器上。也可以设定定时操作，而令该机器人在固定的时间做固定的巡逻动作。以有效的取代原先人员的巡逻。再者遇到有异常状况或人员时，也可以提供有效的辨识予远程的监控者，达到警示及信息提供的目的。因此机器人已可有效的取代传统的巡逻作业。再者也不像现有技术中必须在固定的点上设置大量的监视器，本案中监视点可以视需要选定，而且也可以藉由头颈部的动作调整监视的角度及高度。
[0074]综上所述，本案人性化之体贴设计，相当符合实际需求。其具体改进现有缺失，相较于现有技术明显具有突破性之进步优点，确实具有功效之增进，且非易于达成。本案未曾公开或揭露于国内与国外之文献与市场上，已符合专利法规定。
[0075]上列详细说明系针对本实用新型之一可行实施例之具体说明，惟该实施例并非用以限制本实有新型之专利范围，凡未脱离本实有新型技艺精神所为之等效实施或变更，均应包含于本案之专利范围中。
【权利要求】
1.一种具影像辨识及自动巡逻路径设定的机器人监视系统，其特征在于:包含: 一机器人机身，该机身包含主体部，及从主体部上方延伸出的头颈部，其中该头颈部包含一头部及一颈部；该颈部由该主体部以伸缩方式向上延伸得到，该头部与该颈部转动连接; 一动力源安装在该机器人机身的内部用于提供动力； 一摄像装置其包含镜头安装在所述的头颈部，其包含透镜组； 一用于控制机器人的行动及其它相关装置的动作的控制面板安装在所述机器人机身内部；该控制面板包含: 一驱使该机器人机身行动的动力驱动机构； 一通过接收外部的讯号控制该颈部伸缩及转动以及该头部转动的头颈部驱动机构；所述的动力驱动机构包含一用于显示该摄像装置的摄像方向与该机器人机身前进的方向并将此两方向以向量的方式向外传送的方向设定器； 一用于接收外部的讯号以控制摄像装置的摄像的相机操控机构； 一接收来自所述摄像装置所摄录的影像、并进行数字影像处理、将原来模拟的影像转换成数字影像并储存在一内存中的影像处理器； 所述的影像处理器包含一影像路径建构器。
2.如权利要求1所述的具影像辨识及自动巡逻路径设定的机器人监视系统，其特征在于:所述的影像路径建构器包含一提供给操作人员登录该影像路径建构器以建立监视所需的规划路径的影像路径设定接口。
3.如权利要求2所述的具影像辨识及自动巡逻路径设定的机器人监视系统，其特征在于:所述的影像处理器还包含一自动监控设定机构；该自动监控设定机构包含一自动监控设定接口。
4.如权利要求3所述的具影像辨识及自动巡逻路径设定的机器人监视系统，其特征在于:所述的监控点为一线段或一区域；则所述的自动监控设定机构依据内定的规则对该线段或区域划分监控点并指引该机器人在该线段或一区域内顺序移动到这些点以进行监视作业。
5.如权利要求4所述的具影像辨识及自动巡逻路径设定的机器人监视系统，其特征在于:所述的影像处理器还包含一异常处理器。
6.如权利要求5所述的具影像辨识及自动巡逻路径设定的机器人监视系统，其特征在于:所述的影像处理器还包含一警报单元，该警报单元连接所述的异常处理器，用于接收来自该异常处理器的异常信号，并发出警报信号给远程的监控者。
7.如权利要求1所述的具影像辨识及自动巡逻路径设定的机器人监视系统，其特征在于:所述的影像处理器还包含一用于辨识人脸的人脸辨识处理器；所述的人脸辨识处理器包含有一人脸储存器。
8.如权利要求1所述的具影像辨识及自动巡逻路径设定的机器人监视系统，其特征在于:所述的机器人机身上包含一机器人信号收发机，连接所述的影像处理器，将所述影像处理器内存中所储存的数字影像向外传送。
9.如权利要求1所述的具影像辨识及自动巡逻路径设定的机器人监视系统，其特征在于:该系统还包含一监控器；该监控器安装在与所述机器人机身分隔的远程电子信息设备；该监控器包含一通过有线或无线的方式与该机器人机身进行讯号传递的监控器，该监控器一方面接收来自该机器人机身的摄像讯号，另一方面发射控制讯号与该监控器的控制面板进行对应的控制动作。
【文档编号】H04N7/18GK204131634SQ201420389350
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年7月15日 优先权日:2014年7月15日
【发明者】沈平 申请人:深圳奇沃智联科技有限公司