文物霉菌变化监测系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及监测技术领域。文物霉菌变化监测系统，包括远程监控终端，远程监控终端与一用于检测文物霉菌变化的传感器系统无线相连；传感器系统包括至少两个相机；远程监控终端是手机、平板电脑、台式电脑中的任意一种。本发明通过将相机拍摄到的画面作为文物霉菌变化的依据，远程监控终端以无线的形式获知相机拍摄到的画面。
【专利说明】
文物霉菌变化监测系统
技术领域
[0001]本发明涉及监测技术领域，具体涉及霉菌监测系统。
【背景技术】
[0002]霉菌是侵害有机质地文物的重要真菌。霉菌的生长，会损害文物质地的机械强度，导致文物受损甚至完全毁坏。目前对于文物霉菌的生长变化状况的监测，主要以人工目视观察记录为主，难以实现对霉菌生长状况的定量监测，且效率低下，无法准确反映文物受损的程度以及霉菌变化的趋势。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供文物霉菌变化监测系统，以解决上述技术问题。
[0004]本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现:
[0005]文物霉菌变化监测系统，包括远程监控终端，其特征在于，所述远程监控终端与一用于检测文物霉菌变化的传感器系统无线相连；
[0006]所述传感器系统包括至少两个相机；
[0007]所述远程监控终端是手机、平板电脑、台式电脑中的任意一种。
[0008]本发明通过将相机拍摄到的画面作为文物霉菌变化的依据，远程监控终端以无线的形式获知相机拍摄到的画面。
[0009]所述传感器系统还包括负责缓存并分析相机采集到的图像数据的嵌入式工控机，所述相机通过数据线连接所述嵌入式工控机。
[0010]便于将信息传输给远程监控终端。
[0011]所述传感器系统通过一数据中转装置与所述远程监控终端相连；
[0012]所述数据中转装置包括至少两个无线通信模块、微型处理器系统，所述微型处理器系统连接所述至少两个无线通信模块，所述至少两个无线通信模块包括用于与所述传感器系统进行无线通信的第一通信模块、用于与所述远程监控终端进行无线通信的第二通信丰旲块;
[0013]所述嵌入式工控机设有与所述第一通信模块相匹配的第一无线收发模块；
[0014]所述远程监控终端设有与所述第二通信模块相匹配的第二无线收发模块。
[0015]本发明通过设有一数据中转装置，便于对相机监测到的数据进行汇集后，发送给远程监控终端。
[0016]每个监测点均设有一个数据中转装置，远程监控终端对各监测点的监测数据进行分析处理，并通过网络发送命令给予数据中转装置进而获取各监测点的实时单次监测数据。每个监测点设有至少两个相机，一个监测点的相机采集到的画面发送给所处监测点的数据中转装置。
[0017]每个监测点的区域面积为100平方米。
[0018]所述第一通信模块是蓝牙通信模块、红外通信模块、ZigBee模块中的至少一种无线通信模块；
[0019]所述第二通信模块是2G网络通信模块、3G网络通信模块、4G网络通信模块中的至少一种网络通信模块。
[0020]便于实现传感器系统、数据中转装置、远程监控终端三者的监控。
[0021 ]所述相机与嵌入式工控机固定在一支架上。
[0022]所述支架上设有用于所述相机移动的滑轨，所述相机与所述滑轨滑动连接，所述滑轨包括一横向的第一滑轨，所述第一滑轨的一端设有第一伸缩杆；
[0023]所述第一伸缩杆设有一伸缩部、固定部，所述伸缩部与所述固定部滑动连接，所述伸缩部远离所述固定部的端部设有磁性体；
[0024]所述相机的外壁上设有与磁性体磁性相异的相异磁性体或者磁性金属；
[0025]所述伸缩部通过传动部件连接第一电机，所述第一电机连接信号处理模块。
[0026]便于根据调整相机的监测画面方位。
[0027]所述远程监控终端上安装有图像分析软件。
[0028]颜色具有三个特性:色调或者色相，表现各种各样颜色的种类；明度或者亮度，表现明暗;饱和度或彩度，表现颜色浓暗、鲜明程度。
[0029]所述颜色三个基本属性之间的关系是三维的，所述远程监控终端上安装有图像分析软件，图像分析软件从R、G、B三个颜色值分析出对应的亮度值Y和色彩值S，其关系如下:
[0030]Y = 0.2R+0.49G+0.19B；
[0031]H=tan(cl/c2)；
[0032]S=(C12+C22)1/2；
[0033]C1=0.75R-0.35G-0.21B；
[0034]C2 = -0.3R-0.57G+0.89Bo
[0035]色度H表示以色差信号B-Y为基准的坐标轴开始旋转了多少角度，饱和度S表示离开原点多大距离。
[0036]自然界所有可见物体的颜色都可以由色度H、色彩值S、灰度值B三个参数来确定，针对霉菌的颜色特性，由于霉菌的颜色参数S和B只对霉菌颜色的深浅产生影响，可以将这2个参数进行针对性的指定宽幅设置，主要影响颜色的H可以根据霉菌的种类进行动态设定:
[0037]霉菌颜色色度:H=H1?H2，其中Hl和H2为特定霉菌颜色范围；
[0038]霉菌分布面积Sk=霉菌像素M*像素尺寸N;
[0039]像素尺寸N=实际检测区域尺寸N1/实际检测区域像素M1。
[0040]霉菌包括黄曲霉、白霉、黑霉、绿霉、蓝霉、灰黄霉，每一种霉菌的色度值都存有一定的区间。
[0041 ]图像分析软件动态设定H值，不同的霉菌的H值范围为Hl?H2;
[0042]Hl与H2的值通过手动输入图像分析软件，所述图像分析软件上设有至少两个输入栏，每个输入栏用以输入Hl与H2。
[0043]所述远程监控终端上设有一存储模块，所述存储模块存储有霉菌图片，所述图像分析软件通过分析霉菌图片上霉菌的颜色特性，进而获得Hl与H2。
[0044]S和B的指定宽幅设置可以是设定值的区间范围不小于10。或者S和B的指定宽幅设置可以是不设置限定范围。
[0045]霉菌图片是以黑色、白色、蓝色中的任意一种作为背景的霉菌图片。便于图像分析软件进行分析。
[0046]所述相机采集指定霉菌发生区域及周边的的图像数据，所述远程监控终端通过图像分析软件进行颜色对比分析捕获霉菌所代表的颜色区域，自由锁定需要检测的目标区域，并自动对目标区域的背景和霉菌进行分离处理，并与历史数据对比分析，生成霉菌在特定区域的生长扩散规律。
[0047]作为一种优选方案，所述嵌入式工控机内设有图像分析软件，所述嵌入式工控机通过图像分析软件分析相机采集到的画面，所述嵌入式工控机通过比对相机不同时间段拍摄到的画面进行比对；
[0048]如果比对结果为不存有区别区域，嵌入式工控机不发送信号至数据中转装置；
[0049]如果比对结果为存有区别区域，嵌入式工控机将相机采集到的画面发送至数据中转装置，经中转装置发送至远程监控终端进行分析是否为霉菌。
[0050]优选为，所述嵌入式工控机将相机采集到的画面中的区别区域发送至数据中转装置，经中转装置发送至远程监控终端进行分析是否为霉菌。
[0051]本发明通过单纯的传输区别区域，便于保证传输速度，也可以减少远程监控终端的分析量。
[0052]所述嵌入式工控机将相机采集到的画面中的区别区域发送至数据中转装置前，先将相机采集到的画面进行裁剪处理，裁剪出区别区域，所述嵌入式工控机将区别区域发送至数据中转装置的同时，还将裁剪的外轮廓在相机采集到的画面上的方位坐标值发送至数据中转装置。
[0053]便于远程监控终端根据接收到的方位坐标值与区别区域的结合，实现远程监控终端进行画面的拼合，获得裁剪处理前的相机采集到的原始画面。
[0054]所述嵌入式工控机设有一时钟模块，所述嵌入式工控机通过所述时钟模块控制所述相机进行定时画面采集。
[0055]剪裁出的区别区域为圆形，方位坐标值包括圆形的中心的坐标值以及圆形的半径值。以相机采集到的原始画面的一端的坐标值为(0，0)，便于计算剪裁出的区别区域的方位坐标值。
[0056]剪裁出的区别区域为距形，方位坐标值包括矩形两个对角的坐标值。
【附图说明】
[0057]图1为本发明的一种结构示意图。
【具体实施方式】
[0058]为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面进一步阐述本发明。
[0059]参见图1，文物霉菌变化监测系统，包括远程监控终端14，远程监控终端14与一用于检测文物霉菌变化的传感器系统无线相连;传感器系统包括至少两个相机10;远程监控终端14是手机、平板电脑、台式电脑中的任意一种。本发明通过将相机10拍摄到的画面作为文物霉菌变化的依据，远程监控终端以无线的形式获知相机10拍摄到的画面。
[0060]传感器系统还包括负责缓存并分析相机10采集到的图像数据的嵌入式工控机11，相机10通过数据线连接嵌入式工控机11。便于将信息传输给远程监控终端。
[0061]传感器系统通过一数据中转装置13与远程监控终端14相连;数据中转装置13包括至少两个无线通信模块、微型处理器系统，微型处理器系统连接至少两个无线通信模块，至少两个无线通信模块包括用于与传感器系统进行无线通信的第一通信模块、用于与远程监控终端进行无线通信的第二通信模块;嵌入式工控机11设有与第一通信模块相匹配的第一无线收发模块;远程监控终端设有与第二通信模块相匹配的第二无线收发模块。本发明通过设有一数据中转装置，便于对相机1监测到的数据进行汇集后，发送给远程监控终端。
[0062]每个监测点均设有一个数据中转装置，远程监控终端对各监测点的监测数据进行分析处理，并通过网络发送命令给予数据中转装置进而获取各监测点的实时单次监测数据。每个监测点的区域面积为100平方米。
[0063]第一通信模块是蓝牙通信模块、红外通信模块、ZigBee模块中的至少一种无线通信模块;第二通信模块是2G网络通信模块、3G网络通信模块、4G网络通信模块中的至少一种网络通信模块。便于实现传感器系统、数据中转装置、远程监控终端三者的监控。
[0064]相机10与嵌入式工控机11固定在一支架12上。
[0065]支架上设有用于相机移动的滑轨，相机与滑轨滑动连接，滑轨包括一横向的第一滑轨，第一滑轨的一端设有第一伸缩杆;第一伸缩杆设有一伸缩部、固定部，伸缩部与固定部滑动连接，伸缩部远离固定部的端部设有磁性体;相机的外壁上设有与磁性体磁性相异的相异磁性体或者磁性金属；伸缩部通过传动部件连接第一电机，第一电机连接信号处理模块。便于根据调整相机的监测画面方位。
[0066]远程监控终端上安装有图像分析软件。
[0067]颜色具有三个特性:色调或者色相，表现各种各样颜色的种类；明度或者亮度，表现明暗;饱和度或彩度，表现颜色浓暗、鲜明程度。
[0068]颜色三个基本属性之间的关系是三维的，从R、G、B三个颜色值可以分析出对应的亮度值Y和色彩值S，其关系如下:
[0069]Y = 0.2R+0.49G+0.19B；
[0070]H=tan(cl/c2)；
[0071]S=(C12+C22)1/2；
[0072]C1=0.75R-0.35G-0.21B；
[0073]C2 = -0.3R-0.57G+0.89Bo
[0074]色度H表示以色差信号B-Y为基准的坐标轴开始旋转了多少角度，饱和度S表示离开原点多大距离。
[0075]自然界所有可见物体的颜色都可以由色度H、色彩值S、灰度值B三个参数来确定，针对霉菌的颜色特性，由于霉菌的颜色参数S和B只对霉菌颜色的深浅产生影响，可以将这2个参数进行针对性的指定宽幅设置，主要影响颜色的H可以根据霉菌的种类进行动态设定:
[0076]霉菌颜色色度:H=H1?H2，其中Hl和H2为特定霉菌颜色范围；
[0077]霉菌分布面积Sk=霉菌像素M*像素尺寸N;
[0078]像素尺寸N=实际检测区域尺寸N1/实际检测区域像素M1。
[0079]霉菌包括黄曲霉、白霉、黑霉、绿霉、蓝霉、灰黄霉，每一种霉菌的色度值都存有一定的区间。
[0080]Hl与H2的值通过手动输入图像分析软件，图像分析软件上设有至少两个输入栏，每个输入栏用以输入Hl与H2。
[0081]或者，远程监控终端上设有一存储模块，存储模块存储有霉菌图片，图像分析软件通过分析霉菌图片上霉菌的颜色特性，进而获得Hl与H2A和B的指定宽幅设置可以是设定值的区间范围不小于10。或者S和B的指定宽幅设置可以是不设置限定范围。霉菌图片是以黑色、白色、蓝色中的任意一种作为背景的霉菌图片。便于图像分析软件进行分析。
[0082]相机采集指定霉菌发生区域及周边的的图像数据，远程监控终端通过图像分析软件进行颜色对比分析捕获霉菌所代表的颜色区域，自由锁定需要检测的目标区域，并自动对目标区域的背景和霉菌进行分离处理，并与历史数据对比分析，生成霉菌在特定区域的生长扩散规律。
[0083]作为一种优选方案，嵌入式工控机内设有图像分析软件，嵌入式工控机通过图像分析软件分析相机采集到的画面，嵌入式工控机通过比对相机不同时间段拍摄到的画面进行比对;如果比对结果为不存有区别区域，嵌入式工控机不发送信号至数据中转装置;如果比对结果为存有区别区域，嵌入式工控机将相机采集到的画面发送至数据中转装置，经中转装置发送至远程监控终端进行分析是否为霉菌。优选为，嵌入式工控机将相机采集到的画面中的区别区域发送至数据中转装置，经中转装置发送至远程监控终端进行分析是否为霉菌。本发明通过单纯的传输区别区域，便于保证传输速度，也可以减少远程监控终端的分析量。
[0084]嵌入式工控机将相机采集到的画面中的区别区域发送至数据中转装置前，先将相机采集到的画面进行裁剪处理，裁剪出区别区域，嵌入式工控机将区别区域发送至数据中转装置的同时，还将裁剪的外轮廓在相机采集到的画面上的方位坐标值发送至数据中转装置。便于远程监控终端根据接收到的方位坐标值与区别区域的结合，实现远程监控终端进行画面的拼合，获得裁剪处理前的相机采集到的原始画面。
[0085]嵌入式工控机设有一时钟模块，嵌入式工控机通过时钟模块控制相机进行定时画面采集。嵌入式工控机连接一吹风机，吹风机的吹方方向与相机的画面采集方向一致。发现霉菌后进行吹方处理，吹风机吹出的是温度为30°?40°的热风。远程监控终端内设有一用于实时记录霉菌变化数据的数据库。当监控到的数据与存储有的数据一致时，更新数据的存储时间，数据值不变，当监控到的数据与存储有的数据不一致时，存储数据。便于节约数据库的存储空间的同时，便于数据整合。
[0086]以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【主权项】
1.文物霉菌变化监测系统，包括远程监控终端，其特征在于，所述远程监控终端与一用于检测文物霉菌变化的传感器系统无线相连； 所述传感器系统包括至少两个相机； 所述远程监控终端是手机、平板电脑、台式电脑中的任意一种。2.根据权利要求1所述的文物霉菌变化监测系统，其特征在于:所述传感器系统还包括负责缓存并分析相机采集到的图像数据的嵌入式工控机，所述相机通过数据线连接所述嵌入式工控机。3.根据权利要求2所述的文物霉菌变化监测系统，其特征在于:所述传感器系统通过一数据中转装置与所述远程监控终端相连； 所述数据中转装置包括至少两个无线通信模块、微型处理器系统，所述微型处理器系统连接所述至少两个无线通信模块，所述至少两个无线通信模块包括用于与所述传感器系统进行无线通信的第一通信模块、用于与所述远程监控终端进行无线通信的第二通信模块； 所述嵌入式工控机设有与所述第一通信模块相匹配的第一无线收发模块； 所述远程监控终端设有与所述第二通信模块相匹配的第二无线收发模块。4.根据权利要求3所述的文物霉菌变化监测系统，其特征在于:所述第一通信模块是蓝牙通信模块、红外通信模块、ZigBee模块中的至少一种无线通信模块； 所述第二通信模块是2G网络通信模块、3G网络通信模块、4G网络通信模块中的至少一种网络通信模块。5.根据权利要求2所述的文物霉菌变化监测系统，其特征在于:所述相机与嵌入式工控机固定在一支架上； 所述支架上设有用于所述相机移动的滑轨，所述相机与所述滑轨滑动连接，所述滑轨包括一横向的第一滑轨，所述第一滑轨的一端设有第一伸缩杆； 所述第一伸缩杆设有一伸缩部、固定部，所述伸缩部与所述固定部滑动连接，所述伸缩部远离所述固定部的端部设有磁性体； 所述相机的外壁上设有与磁性体磁性相异的相异磁性体或者磁性金属； 所述伸缩部通过传动部件连接第一电机，所述第一电机连接信号处理模块。6.根据权利要求3所述的文物霉菌变化监测系统，其特征在于:所述远程监控终端上安装有图像分析软件，图像分析软件从R、G、B三个颜色值分析出对应的亮度值Y和色彩值S，其关系如下: Y = 0.2R+0.49G+0.19B； H=tan(cl/c2)； S=(C12+C22)1/2； C1 = 0.75R-0.35G-0.21B； C2 = -0.3R-0.57G+0.89Bo7.根据权利要求6所述的文物霉菌变化监测系统，其特征在于:所述远程监控终端上安装有图像分析软件，图像分析软件动态设定H值，不同的霉菌的H值范围为Hl?H2; Hl与H2的值通过手动输入图像分析软件，所述图像分析软件上设有至少两个输入栏，每个输入栏用以输入Hl与H2。8.根据权利要求6所述的文物霉菌变化监测系统，其特征在于:所述远程监控终端上安装有图像分析软件，图像分析软件动态设定H值，不同的霉菌的H值范围为Hl?H2; 所述远程监控终端上设有一存储模块，所述存储模块存储有霉菌图片，所述图像分析软件通过分析霉菌图片上霉菌的颜色特性，进而获得Hl与H2。9.根据权利要求3所述的文物霉菌变化监测系统，其特征在于:所述相机采集指定霉菌发生区域及周边的的图像数据，所述远程监控终端通过图像分析软件进行颜色对比分析捕获霉菌所代表的颜色区域，自由锁定需要检测的目标区域，并自动对目标区域的背景和霉菌进行分离处理，并与历史数据对比分析，生成霉菌在特定区域的生长扩散规律。10.根据权利要求3所述的文物霉菌变化监测系统，其特征在于:所述嵌入式工控机内设有图像分析软件，所述嵌入式工控机通过图像分析软件分析相机采集到的画面，所述嵌入式工控机通过比对相机不同时间段拍摄到的画面进行比对； 如果比对结果为不存有区别区域，嵌入式工控机不发送信号至数据中转装置； 如果比对结果为存有区别区域，嵌入式工控机将相机采集到的画面发送至数据中转装置，经中转装置发送至远程监控终端进行分析是否为霉菌。
【文档编号】G06T7/00GK106067170SQ201610349469
【公开日】2016年11月2日
【申请日】2016年5月24日 公开号201610349469.5, CN 106067170 A, CN 106067170A, CN 201610349469, CN-A-106067170, CN106067170 A, CN106067170A, CN201610349469, CN201610349469.5
【发明人】李晓武, 郭伟民, 高凤, 付焕平, 刘超
【申请人】上海建为历保工程科技股份有限公司