凹陷程度测量系统的制作方法

本发明是申请号为201710654238.x、申请日为2017年8月3日、发明名称为“睡袋凹陷程度测量系统”的专利的分案申请。

本发明涉及睡袋领域，尤其涉及一种凹陷程度测量系统。

背景技术：

睡袋的作用仅是用来保持热量尽量少的散失，而睡袋内的人体则不断产生热量保持温暖，不同的个体和情况下产生的热量不尽相同，所有的睡袋温标系统都是基于一个标准的人体，但是这样一个标准的人体基本上是不存在的。一个睡眠状态下的人体大约有75-100瓦特的热能功率，按照人体表面积换算成大概47-55瓦每平方米。由新陈代谢产生的能量非常复杂，与年龄，性别甚至身体下的脂肪量有关，但大体上，一个健壮的年轻男性产生的身体热量总是远多于老人和女性的。对寒冷的感觉和年龄以及经验有关，新手一般都会比有经验的登山者感觉更冷。经常在户外工作的人在寒冷环境下要比经常在办公室工作的人感觉温暖些。

一般来说，超过25岁以后，胖人对寒冷的感觉要比瘦人少。胖人总说他们新陈代谢慢，更精确的说法是，胖人吃得食物要比他们消耗的多；瘦人有比较平衡的新陈代谢，意味着他们吃得食物基本上都可以消耗掉。人体内的脂肪在食物缺乏的时候可以加入代谢产生能量。登山和徒步等户外活动常常让人体消耗的能量远远多于吃的食物产生的能量，极地以及高山探险活动就需要更多的热量了。胖人能将他们身体存储的脂肪燃烧转化成能量，并且胖人比瘦人有更厚的天然热绝缘层，所以胖人较瘦人更耐冻些。另外女性一般要比男性更容易感到寒冷，在睡袋的舒适温标上，女性往往要比男性高大概5℃。因为新陈代谢和年龄有关系，老人比年轻人产生的更少的能量因此更容易感觉到寒冷，16-24岁的健康男性处于新陈代谢的旺盛期，身体产生的热能远高于散失的热能，这样在在睡袋的舒适温标上要比年老的人低大概5℃。对于儿童，由于没有形成成熟的新陈代谢系统，所以对于他们的睡袋温标定义就会变得很困难。历史上大部分对睡袋所做的研究都集中在士兵，户外培训师，高山向导和登山家们身上，这些人都具有丰富的户外生活经验，而且年龄在18-40岁之间。但实际上大部分的户外活动者平常都生活在城市中，在有中央空调的办公室里工作，开着汽车到处走，这些生活模式降低了普通人对寒冷环境的适应能力。久居城市的人如果突然走进野外环境中，艰苦的徒步甚至高海拔的登山很快就会耗尽他们的力气，筋疲力竭的身体产生的热量也会减少，就会使人更容易感到寒冷。

为了建立睡袋的温度等级，商业生产前的睡袋原型都要做户外测试，而测试者往往是经常在户外生活的人，例如士兵，登山向导等，他们需要在野外环境中测试几个星期，然后提供给厂商关于睡袋舒适温度和极限温度的意见。

对于睡袋生产厂商来说，测试睡袋需要温度风速，湿度，风速，所穿衣服等条件，并且很难象登山家那样去面对各种各样的环境和气候情况，一般的测试只能基于理想环境下一定温度和湿度，但是测试的结果与实际使用情况大相径庭。为了使测试结果更加接近真实使用环境，各个品牌纷纷建立气候实验室，在人造的环境中控制温度，湿度，风速等物理条件，并在相对应的气候下测试睡袋，由此得出比较合适真实使用情况的温标系数。随着科技的进步，计算机以及各种探测手段不断进步和完善，红外热成像系统也开始应用才睡袋测试中，根据红外热成像可以清晰判断出人体在睡袋中的散热情况，红色区域表示散发出来的热量比相应的蓝色区域要多，睡袋设计也可以根绝测试结果作相应的改进。

当前，缺乏有效的睡袋的质量检测机制，尤其是睡袋凹陷程度的相关检测机制，然而实际上，睡袋凹陷程度对睡袋的质量的影响至关重要。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供了一种睡袋凹陷程度测量系统，采用专用的差异化滤波设备、干扰峰值检测设备、自适应二值化处理设备、初始化处理设备、第一增强设备和第二增强设备对睡袋进行针对性的图像预处理，采用凹陷识别设备用于识别所述睡袋主架构的凹陷区域，采用凹陷程度测量设备与所述凹陷识别设备连接，并进一步基于所述凹陷区域确定所述睡袋主架构的凹陷程度。

根据本发明的一方面，提供了一种睡袋凹陷程度测量系统，所述装置包括语音播放设备、睡袋主架构、凹陷识别设备和凹陷程度测量设备，所述凹陷识别设备用于识别所述睡袋主架构的凹陷区域，所述凹陷程度测量设备与所述凹陷识别设备连接，用于基于所述凹陷区域确定所述睡袋主架构的凹陷程度；其中，所述语音播放设备与所述凹陷程度测量设备连接，用于接收并播放所述睡袋主架构的凹陷程度。

更具体地，在所述睡袋凹陷程度测量系统中：所述语音播放设备包括语音控制芯片、语音存储单元和语音播放单元；其中，所述语音存储单元存储了各种语音提示文件，所述语音控制芯片分别与所述语音存储单元和所述语音播放单元连接，用于控制所述语音播放单元播放所述语音存储单元中与所述睡袋主架构的凹陷程度对应的语音提示文件。

更具体地，在所述睡袋凹陷程度测量系统中：所述语音播放设备、所述凹陷识别设备和所述凹陷程度测量设备都设置在所述睡袋主架构上方的仪表盒内。

更具体地，在所述睡袋凹陷程度测量系统中，还包括：噪声分析设备，用于接收第二增强图像，对所述第二增强图像进行噪声类型分析以确定所述第二增强图像中的噪声幅值最大的噪声类型以作为主要噪声类型输出；模板选择设备，与所述噪声分析设备连接，用于接收所述主要噪声类型，并基于所述主要噪声类型确定中值滤波模板；轮廓检测设备，与所述噪声分析设备连接，用于判断所述第二增强图像中的目标轮廓。

更具体地，在所述睡袋凹陷程度测量系统中，还包括：差异化滤波设备，分别与所述模板选择设备和所述轮廓检测设备连接，用于对组成所述目标轮廓的每一个轮廓像素，基于所述中值滤波模板根据以其为中心的中值滤波窗口内的像素分布确定不同的滤波策略，所述基于所述中值滤波模板根据以其为中心的中值滤波窗口内的像素分布确定不同的滤波策略包括：当中值滤波窗口内的目标像素数量大于等于中值滤波窗口内的非目标像素数量时，取各个目标像素的像素值的均值作为所述轮廓像素的像素值，当中值滤波窗口内的目标像素数量小于中值滤波窗口内的非目标像素数量时，取各个非目标像素的像素值的均值作为所述轮廓像素的像素值；所述差异化滤波设备还用于对所述高清图像中不属于所述目标轮廓的每一个非轮廓像素，基于所述中值滤波模板根据以其为中心的中值滤波窗口内的所有像素的像素值的均值作为所述非轮廓像素的像素值；所述差异化滤波设备输出差异化滤波图像。

更具体地，在所述睡袋凹陷程度测量系统中，还包括：干扰峰值检测设备，与所述静态存储设备连接，用于接收来自图像捕获设备且包含所述睡袋主架构的实时高清图像，确定所述实时高清图像的灰度直方图，获取所述灰度直方图中的纵坐标方向上的多个峰值，将多个峰值中幅值小于等于预设干扰幅值阈值的峰值都作为干扰峰值，从多个峰值中去除各个干扰峰值以获得一个或多个参考峰值；自适应二值化处理设备，与所述干扰峰值检测设备连接，用于对一个或多个参考峰值进行求平均值处理以获得平均化峰值，将所述灰度直方图中，纵坐标方向上的值接近所述平均化峰值所对应的横坐标上的灰度等级作为二值化阈值，还用于针对实时高清图像中的每一个像素的像素值，将像素值大于等于所述二值化阈值的，将其像素值作为255，将像素值小于所述二值化阈值的，将其像素值作为0，以获得自适应二值图像；初始化处理设备，用于接收自适应二值图像，基于预设目标上限灰度阈值和预设目标下限灰度阈值确定所述自适应二值图像中的每一个像素是否属于目标像素，将所述自适应二值图像中的所有目标像素组成初步目标区域；第一增强设备，与所述初始化处理设备连接，用于提高所述自适应二值图像中初步区域的所有像素的灰度值等级以获得第一增强图像；第二增强设备，与所述第一增强设备连接，用于接收所述第一增强图像，增强所述第一增强图像中的亮部区域，同时减少所述第一增强图像中的暗部区域，以获得第二增强图像；其中，所述凹陷识别设备用于接收差异化滤波图像，并基于预设凹陷区域上限灰度阈值和预设凹陷区域下限灰度阈值从所述差异化滤波图像中识别并分割出所述睡袋主架构的凹陷区域。

更具体地，在所述睡袋凹陷程度测量系统中：

所述第二增强图像中的噪声类型包括敏感元器件产生的内部噪声。

更具体地，在所述睡袋凹陷程度测量系统中：所述第二增强图像中的噪声类型包括传输信道的干扰噪声。

更具体地，在所述睡袋凹陷程度测量系统中：所述第二增强图像中的噪声类型包括电器机械运动带来的抖动噪声以及感光材料引起的颗粒噪声。

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睡袋凹陷程度测量系统的结构方框图。

图2为根据本发明实施方案示出的睡袋凹陷程度测量系统的语音播放设备的结构方框图。

附图标记：1语音播放设备；2睡袋主架构；3凹陷识别设备；4凹陷程度测量设备；11语音控制芯片；12语音存储单元；13语音播放单元

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的睡袋凹陷程度测量系统的实施方案进行详细说明。

睡袋填充物主要有两种，羽绒和化纤棉，此外还有单层的抓绒睡袋。

羽绒：又分为鸭绒和鹅绒，同等条件下鹅绒的保暖程度稍高于鸭绒。羽绒主要有3个性能指标：第1个指标是填充重量，比如400克鹅绒睡袋，1100克鸭绒睡袋，这个重量不是说睡袋重量，而是指填充羽绒的净重量；第2个指标是含绒量，羽绒是由羽片和绒组成的，羽片有支撑作用，保暖主要来自细绒。含绒量用百分比表示，如80绒表示100重量单位中绒的含量是80单位。鸭绒一般高含绒量在85到90，鹅绒的含绒量可达90到95；第3个指标是绒的膨胀度，膨胀度(fillpower)是指一盎司羽绒在68.4克压力下有多少立方英寸，羽绒的膨胀度越高，绒的保暖性能越好。一般国产鸭绒的膨胀度在450左右，国产鹅绒的膨胀度从450到600。美国进口的安第斯山地鹅绒含绒量可达95左右，膨胀度高达到700到800。

化纤棉：的种类很多，质量参差。普通的喷胶棉，到四孔棉，七孔棉(多孔棉市场七孔九孔棉概念：国家对多空枕头并没有标准，对多孔纤维的含量也没有具体要求，关于所谓“孔的”数量，更是无从考究，《枕头记》引用中国纤维行业权威仪征化纤的介绍，技术先进的仪征化纤工厂仅仅生产一孔的中空纤维，不存在七孔或者九孔纤维，市场上面多数七孔或者九孔纤维均系中空棉。)，3mthinsulate棉，polarguard3d/hv棉等。polarguard3d和polarguardhv之间的区别是前者可压缩性更好，而后者保暖更好，3d一般做到-5～-15℃，hv可以做到-15～-25℃。各种化纤填充物睡袋一样，随着使用时间的增加保暖性能会慢慢降低直至没法使，但它们有羽绒睡袋所没有的一个优点，就是打湿后还能残存一部分保暖性能，不像羽绒的一旦湿了就完全不保暖甚至起负作用。填充密度用每米方克重表示，如260克/米方，320克/米方。对比羽绒和化纤棉两种填充物，羽绒保暖程度更高，在同等保暖程度下重量可以实现轻；化纤棉保暖程度相对底，包装体积大，可压缩性差；羽绒贵，化纤棉便宜；羽绒潮湿会丧失几乎全部的保暖能力，而且不易干，所以严酷登山环境下往往使用有防水透气性能的材料做羽绒睡袋的外料，化纤棉有一定的拒水性能，湿后保持一定的保暖性能，而且晾干速度快；羽绒制品的使用寿命很长，良好保养可使用10多年，而化纤棉睡袋的寿命不过3、4年。

抓绒：睡袋使用抓绒(fleece)缝制而成，可以单独作为夏季睡袋或卫生睡袋。也可以配合其它睡袋在冬季使用，以增强保暖效果。根据时间经验，一个－3度的睡袋，加抓绒睡袋后保暖效果可达－10℃左右。

然而，现有技术中的睡袋的研发主要集中在睡袋的保暖性能方面，缺乏对睡袋质量的监控机制，这样，容易导致劣质产品进入市场，给使用者带来睡眠上的不利影响。为了克服上述不足，本发明搭建了一种睡袋凹陷程度测量系统，以下为其具体实施方式。

图1为根据本发明实施方案示出的睡袋凹陷程度测量系统的结构方框图，所述装置包括语音播放设备、睡袋主架构、凹陷识别设备和凹陷程度测量设备。

其中，所述凹陷识别设备用于识别所述睡袋主架构的凹陷区域，所述凹陷程度测量设备与所述凹陷识别设备连接，用于基于所述凹陷区域确定所述睡袋主架构的凹陷程度。

其中，所述语音播放设备与所述凹陷程度测量设备连接，用于接收并播放所述睡袋主架构的凹陷程度。

接着，继续对本发明的睡袋凹陷程度测量系统的具体结构进行进一步的说明。

在所述睡袋凹陷程度测量系统中：

如图2所示，所述语音播放设备包括语音控制芯片、语音存储单元和语音播放单元；

其中，所述语音存储单元存储了各种语音提示文件，所述语音控制芯片分别与所述语音存储单元和所述语音播放单元连接，用于控制所述语音播放单元播放所述语音存储单元中与所述睡袋主架构的凹陷程度对应的语音提示文件。

在所述睡袋凹陷程度测量系统中：

所述语音播放设备、所述凹陷识别设备和所述凹陷程度测量设备都设置在所述睡袋主架构上方的仪表盒内。

所述睡袋凹陷程度测量系统还可以包括：

噪声分析设备，用于接收第二增强图像，对所述第二增强图像进行噪声类型分析以确定所述第二增强图像中的噪声幅值最大的噪声类型以作为主要噪声类型输出；

模板选择设备，与所述噪声分析设备连接，用于接收所述主要噪声类型，并基于所述主要噪声类型确定中值滤波模板；

轮廓检测设备，与所述噪声分析设备连接，用于判断所述第二增强图像中的目标轮廓。

所述睡袋凹陷程度测量系统还可以包括：

差异化滤波设备，分别与所述模板选择设备和所述轮廓检测设备连接，用于对组成所述目标轮廓的每一个轮廓像素，基于所述中值滤波模板根据以其为中心的中值滤波窗口内的像素分布确定不同的滤波策略，所述基于所述中值滤波模板根据以其为中心的中值滤波窗口内的像素分布确定不同的滤波策略包括：当中值滤波窗口内的目标像素数量大于等于中值滤波窗口内的非目标像素数量时，取各个目标像素的像素值的均值作为所述轮廓像素的像素值，当中值滤波窗口内的目标像素数量小于中值滤波窗口内的非目标像素数量时，取各个非目标像素的像素值的均值作为所述轮廓像素的像素值；所述差异化滤波设备还用于对所述高清图像中不属于所述目标轮廓的每一个非轮廓像素，基于所述中值滤波模板根据以其为中心的中值滤波窗口内的所有像素的像素值的均值作为所述非轮廓像素的像素值；所述差异化滤波设备输出差异化滤波图像。

所述睡袋凹陷程度测量系统还可以包括：

干扰峰值检测设备，与所述静态存储设备连接，用于接收来自图像捕获设备且包含所述睡袋主架构的实时高清图像，确定所述实时高清图像的灰度直方图，获取所述灰度直方图中的纵坐标方向上的多个峰值，将多个峰值中幅值小于等于预设干扰幅值阈值的峰值都作为干扰峰值，从多个峰值中去除各个干扰峰值以获得一个或多个参考峰值；

自适应二值化处理设备，与所述干扰峰值检测设备连接，用于对一个或多个参考峰值进行求平均值处理以获得平均化峰值，将所述灰度直方图中，纵坐标方向上的值接近所述平均化峰值所对应的横坐标上的灰度等级作为二值化阈值，还用于针对实时高清图像中的每一个像素的像素值，将像素值大于等于所述二值化阈值的，将其像素值作为255，将像素值小于所述二值化阈值的，将其像素值作为0，以获得自适应二值图像；

初始化处理设备，用于接收自适应二值图像，基于预设目标上限灰度阈值和预设目标下限灰度阈值确定所述自适应二值图像中的每一个像素是否属于目标像素，将所述自适应二值图像中的所有目标像素组成初步目标区域；

第一增强设备，与所述初始化处理设备连接，用于提高所述自适应二值图像中初步区域的所有像素的灰度值等级以获得第一增强图像；

第二增强设备，与所述第一增强设备连接，用于接收所述第一增强图像，增强所述第一增强图像中的亮部区域，同时减少所述第一增强图像中的暗部区域，以获得第二增强图像；

其中，所述凹陷识别设备用于接收差异化滤波图像，并基于预设凹陷区域上限灰度阈值和预设凹陷区域下限灰度阈值从所述差异化滤波图像中识别并分割出所述睡袋主架构的凹陷区域。

在所述睡袋凹陷程度测量系统中：

所述第二增强图像中的噪声类型包括敏感元器件产生的内部噪声。

在所述睡袋凹陷程度测量系统中：

所述第二增强图像中的噪声类型包括传输信道的干扰噪声。

在所述睡袋凹陷程度测量系统中：

所述第二增强图像中的噪声类型包括电器机械运动带来的抖动噪声以及感光材料引起的颗粒噪声。

另外，图像滤波，即在尽量保留图像细节特征的条件下对目标图像的噪声进行抑制，是图像预处理中不可缺少的操作，其处理效果的好坏将直接影响到后续图像处理和分析的有效性和可靠性。

由于成像系统、传输介质和记录设备等的不完善，数字图像在其形成、传输记录过程中往往会受到多种噪声的污染。另外，在图像处理的某些环节当输入的像对象并不如预想时也会在结果图像中引入噪声。这些噪声在图像上常表现为一引起较强视觉效果的孤立像素点或像素块。一般，噪声信号与要研究的对象不相关它以无用的信息形式出现，扰乱图像的可观测信息。对于数字图像信号，噪声表为或大或小的极值，这些极值通过加减作用于图像像素的真实灰度值上，对图像造成亮、暗点干扰，极大降低了图像质量，影响图像复原、分割、特征提取、图像识别等后继工作的进行。要构造一种有效抑制噪声的滤波器必须考虑两个基本问题：能有效地去除目标和背景中的噪声；同时，能很好地保护图像目标的形状、大小及特定的几何和拓扑结构特征。

常用的图像滤波模式中的一种是，非线性滤波器，一般说来，当信号频谱与噪声频谱混叠时或者当信号中含有非叠加性噪声时如由系统非线性引起的噪声或存在非高斯噪声等)，传统的线性滤波技术，如傅立变换，在滤除噪声的同时，总会以某种方式模糊图像细节(如边缘等)进而导致像线性特征的定位精度及特征的可抽取性降低。而非线性滤波器是基于对输入信号的一种非线性映射关系，常可以把某一特定的噪声近似地映射为零而保留信号的要特征，因而其在一定程度上能克服线性滤波器的不足之处。

采用本发明的睡袋凹陷程度测量系统，针对现有技术中缺乏睡袋质量监督机制的技术问题，建立了测量睡袋凹陷程度、判断睡袋凹陷程度的睡袋质量检测模式，最为关键的是，引入了包括差异化滤波设备、干扰峰值检测设备、自适应二值化处理设备、初始化处理设备、第一增强设备、第二增强设备的图像处理设备，提高了睡袋凹陷程度测量结果的有效性。

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。