[发明专利]用于检测被监测体积内入侵的方法和系统

说明书

本发明提供一种检测被监测体积内入侵的方法，其中：N个三维传感器在各自局部坐标系(S)中采集局部点云(C)，中央处理单元(3)接收所采集的局部点云(C)，并且针对每个传感器(2)，通过将由所述三维传感器采集的局部点云(C)与被监测体积(V)的全局三维地图(M)对准，计算在被监测体积的全局坐标系(G)中的所述传感器(2)的更新的三维位置和定向，并且根据传感器(2)的更新的三维位置和定向从所述所采集的点云生成对准的局部点云(A)，通过比较所述对准的局部点云(C)的自由空间与全局三维地图(M)的自由空间，监测被监测体积(V)内的入侵。

技术领域

本发明涉及到用于检测三维体积或空间内入侵的方法和系统。

背景技术

本申请属于诸如安全工程或现场安全的监控应用的区域和体积监测领域。在这种应用中，进行定期或连续检查，以便检测是否有物体，尤其是人体入侵被监测体积，例如，围绕机器的危险区域或者私人区域中的禁区。检测到入侵时，则通知监测系统的操作员，而且/或者可以使装置停止或者使其无害。

传统区域监测方法涉及到使用2D照相机跟踪空间区域中的个体和物体。US20060033746描述了这种照相机监测的一个实例。

使用二维照相机提供一种成本低、易设置的监测解决方案。但是这些方法的一个重要缺点在于单个照相机只能给出二维位置信息，不能提供关于被检测物体与照相机的距离的信息。因此，错误警报可能会被远处物体触发，所述物体看似位于被监测体积内，但实际上在危险区域或禁区外。

为了克服这个问题，提出使用距离传感器或三维传感器或者立体照相机采集关于位于被监测空间区域内的个体或物体的三维信息。这种监测系统通常包括遍布在被监测区域中的数个三维传感器或立体照相，以避免位于被监测体积内的物体的阴影效应。

US7,164,116，US7,652,238和US9,151,446描述了这种三维传感器系统的实例。

在US7,164,116中，每个传感器都被视为独立的，分别校准，并且将其采集的信息与其它传感器分别进行处理。然后，系统的操作员可以把来自数个三维传感器的信息相结合，以便解决阴影问题。这种系统的校准和设置是耗时的过程，因为每个三维传感器都必须单独校准，例如通过分别针对每个传感器指定危险区域或禁区来校准。而且，使用这种系统很麻烦，因为必须由操作员对来自数个传感器的信息在精神上进行组合。

US7,652,238和US9,151,446公开了另一种方法，其中，针对监测系统的所有三维传感器定义统一坐标系。因此在被监测体积的共用坐标系中校准传感器。但是，在这种系统中，每个传感器相对于被监测区域的各自位置必须固定，并且随着时间稳定，以便能够以可靠的方式合并测量，这一点通常难以随着时间保证，而且其结果是需要定期重新校准监测系统。

而且，这些系统的校准程序需要精确地确定每个传感器的三维位置和定向，这涉及到外行操作员难以管理的三维测量工具和三维输入界面。

发明内容

本发明的目的地是改善这种现状。

为此目的，本发明的第一个目的是提供一种检测被监测体积内入侵的方法，其中，N个三维传感器分别监测被监测体积的至少一部分，并且分别与中央处理单元通信，包括：

-所述N个三维传感器的每个传感器采集所述传感器的局部坐标系中的局部点云，所述局部点云包括位于围绕所述传感器并与被监测体积重叠的局部体积中的物体表面的一组三维数据点，

-所述中央处理单元从N个三维传感器接收所采集的局部点云，把所述所采集的点云储存在存储器中，并且，

针对所述N个三维传感器的每个传感器，

通过将由所述三维传感器采集的局部点云与储存在存储器中的被监测体积的全局三维地图对准，计算在被监测体积的全局坐标系中的所述传感器的更新的三维位置和定向，并且