[发明专利]复杂工业环境中的巡检机器人系统及多人脸动态跟踪方法

权利要求书

1.一种复杂工业环境中的巡检机器人系统，其特征在于：由智能巡检机器人、电磁导航线路和监控中心组成；其中智能巡检机器人包括微处理器（1）、左轮直流电机驱动器（2）、左轮直流电机（3）、左轮（4）、右轮直流电机驱动器（5）、右轮直流电机（6）、右轮（7）、云台（8）、高清彩色红外摄像机（9）、无线影音传送发射器（10）、平板发送天线（11）、红外近距离检测传感器（14）、电子罗盘传感器（15）、电磁检测模块（16）和第一通信模块（17），红外近距离检测传感器（14）、电子罗盘传感器（15）和电磁检测模块（16）的输出端分别接微处理器（1）的输入端，电磁检测模块（16）用于与电磁导航线路电磁感应，微处理器（1）依次通过左轮直流电机驱动器（2）、左轮直流电机（3）驱动左轮（4）运动，微处理器（1）依次通过右轮直流电机驱动器（5）、右轮直流电机（6）驱动右轮（7）运动，微处理器（1）通过第一通信模块（17）与监控中心相互通信，装有高清彩色红外摄像机（9）的云台（8）通过RS485线与微处理器（1）通信；高清彩色红外摄像机（9）通过视频线与无线影音传送发射器（10）相连后再通过标准SMA天线接口与平板发送天线（11）相连。

2.根据权利要求1所述的复杂工业环境中的巡检机器人系统，其特征在于所述智能巡检机器人还包括涡轮蜗杆减速器（12）和减速电机驱动器（13），平板发送天线（11）固定在涡轮蜗杆减速器（12）上并通过减速电机驱动器(13)与微处理器(1)相连。

3.根据权利要求1所述的复杂工业环境中的巡检机器人系统，其特征在于所述的电磁检测模块（16）由依次连接的LC选频回路（18）、TL082两级放大电路（19）和二极管整流电路（20）组成。

4.根据权利要求1所述的复杂工业环境中的巡检机器人系统，其特征在于所述电磁导航线路由20KHz方波电源和埋于路面之下的漆包线组成。

5.根据权利要求4所述的复杂工业环境中的巡检机器人系统，其特征在于所述的20KHz方波电源电路由依次连接的基于555时基电路的振荡电路（21）、基于L298的功率驱动电路（22）和基于NPN晶体管恒流控制电路（23）组成。

6.根据权利要求1所述的复杂工业环境中的巡检机器人系统，其特征在于所述监控中心包括监控主机（24）、图像采集卡（25）、无线影音传送接收器（26）、平板接收天线（27）、第二通信模块（28）和Zigbee转USB模块（29），平板接收天线（27）与平板发送天线（11）无线连接并依次通过图像采集卡（25）、无线影音传送接收器（26）将视频信号送入监控主机（24），第二通信模块（28）与第一通信模块（17）无线连接并通过Zigbee转USB模块（29）与监控主机（24）连接。

7.一种如权利1所述的复杂工业环境中的巡检机器人系统的多人脸动态跟踪方法，其特征在于采用如下步骤：

(1)利用高清彩色红外摄像机（9）获取现场视频图像；

(2)采用基于AdaBoost算法对步骤（1）获取的现场视频图像中人脸区域检测，实现搜索窗口的自动初始化；

(3)根据步骤（2）所检测的人脸区域数，分配多路跟踪器，并基于Camshift算法30来进行各自目标的跟踪；

(4)将步骤（1）获取的现场视频图像从RGB颜色空间转到HSV颜色空间，通过较小和较大V阈值，以及较小S_min阈值进行去噪；

(5)各跟踪器统计各搜索窗口中人脸肤色图像H分量的直方图，通过各直方图反向投影生成各肤色概率分布图；

(6)各跟踪器计算各自搜索窗口的零阶矩、一阶矩和二阶矩，进而获得各自目标窗口的质心和方向角；

(7)各跟踪器将各自搜索窗口中心移到质心，直到移动距离小于预设值，并根据零阶矩调整各自窗口大小；

(8)基于卡尔曼滤波，各跟踪器进行各人脸的预测。

8.根据权利要求7所述的复杂工业环境中的巡检机器人系统的多人脸动态跟踪方法，其特征在于所述的基于S_min阈值的去噪采用了自适应调整方法，步骤如下：

(a)基于AdaBoost算法初始化一个跟踪窗口，大小为S₀，设定初始S_min阈值：S_min0，计算搜索窗口的零阶矩，得到目标窗口的大小为S₁；

(b)更新S_min，得到新S_min1阈值，即S_min0=S_min0×k。