一种可穿戴施工监测系统论文和设计-李一航

全文摘要

一种可穿戴施工监测系统，构成中包括可穿戴设备、手持终端和供电单元，所述可穿戴设备包括安全头盔和设置在安全头盔前部的三目视频信息采集电路，所述三目视频信息采集电路包括视频信号处理芯片和三个CCD摄像头，每个CCD摄像头的信号输出端接视频信号处理芯片的信号输入端，所述视频信号处理芯片通过串口与手持终端内的AD数据采集卡连接。本实用新型利用三个CCD摄像头同时采集施工现场的视频信息，三个CCD摄像头构成三组双目视觉测距系统，通过复合测距计算来提高测距精度和测量结果的稳定性。利用该系统可有效提升电力建设施工的精益化管理水平，进而提高决策效率与安全性。

主设计要求

1.一种可穿戴施工监测系统，其特征是，构成中包括可穿戴设备、手持终端和供电单元，所述可穿戴设备包括安全头盔和设置在安全头盔前部的三目视频信息采集电路，所述三目视频信息采集电路包括视频信号处理芯片(U1)和三个CCD摄像头，每个CCD摄像头的信号输出端接视频信号处理芯片(U1)的信号输入端，所述视频信号处理芯片(U1)通过串口与手持终端内的AD数据采集卡(U2)连接。

设计方案

2.根据权利要求1所述的可穿戴施工监测系统，其特征是，所述三目视频信息采集电路的三个CCD摄像头分别设置在等边三角形的三个顶点上。

3.根据权利要求1或2所述的一种可穿戴施工监测系统，其特征是，所述手持终端通过无线信号与监控中心交换信息。

4.根据权利要求3所述的可穿戴施工监测系统，其特征是，所述供电单元为置于施工人员背包内的可充电电池。

5.根据权利要求4所述的可穿戴施工监测系统，其特征是，构成中还包括数据存储芯片(U3)，所述数据存储芯片(U3)与视频信号处理芯片(U1)连接。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及一种基于三目视觉的可穿戴施工监测系统，属于监测技术领域。

背景技术

可视化管理技术是一种新型的施工管理方式，它可以通过信息技术的辅助作用动态化监控施工现场。在管理施工现场时，可视化管理技术会先采集相关的数据信息，通过在施工现场安装的摄像头，监控中心可根据视频信息对施工现场进行管理，及时发现现施工安全隐患或检索还原历史信息。可视化管理技术在城市交通、机场、车站、工厂、变电站等各类固定场所已大量应用，但主要都是单镜头摄像采集视频信号，只能对现场状况进行实时观看或回看。

目前，人们对电力建设施工的可视化管控提出了更高的要求，在施工场所不固定情况下，不仅要对施工现场状况进行实时监控，还需要根据视频信息判断施工是否符合要求，施工目标尺寸是否符合规范等。已有的图像测距方法一般都是采用双目视觉测出目标的三维坐标，但在实际操作中,由于多种测量误差的存在，利用双目视觉测距方法估算出的物体距离，在很大程度上受目标尺寸、子孔径间距、目标遮挡和分辨率的影响，导致较远距离的测距精度低，且结果不是很稳定。因此如何对电力建设施工现场进行精准的可视化管控就成为有关技术人员面临的课题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种可穿戴施工监测系统，以提升电力建设施工的精益化管理水平，进而提高施工效率与安全性。

本实用新型所述问题是以下述技术方案解决的：

上述可穿戴施工监测系统，所述三目视频信息采集电路的三个CCD摄像头分别设置在等边三角形的三个顶点上。

上述可穿戴施工监测系统，所述手持终端通过无线信号与监控中心交换信息。

上述可穿戴施工监测系统，所述供电单元为置于施工人员背包内的可充电电池。

上述可穿戴施工监测系统，构成中还包括数据存储芯片，所述数据存储芯片与视频信号处理芯片连接。

本实用新型利用三个CCD摄像头同时采集施工现场的视频信息，三个CCD摄像头构成三组双目视觉测距系统,可更准确地测量出距离，通过复合测距计算来提高测距精度和测量结果的稳定性。利用该系统可有效提升电力建设施工的精益化管理水平，进而提高施工效率与安全性。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步详述。

图1为本实用新型的结构框图；

图2为可穿戴设备的电原理图；

图3是本实用新型装配后的一个实施例示意图。

图中各标号分别表示为：CCD1、第一CCD摄像头，CCD2、第二CCD摄像头，CCD3、第三CCD摄像头，U1、视频信号处理芯片(TMS320DM365ZCE21)，U2、AD数据采集卡，U3、数据存储芯片。

具体实施方式

参看图1，本实用新型包括可穿戴设备、手持终端和供电单元，可穿戴设备由现场施工人员穿戴控制，在不影响施工的条件下采集三目视频信息，监控中心根据视频图像处理后的数据信息，了解现场施工是否符合要求。这些数据信息如目标尺寸参数可以用算法提取，以便对施工现场设备进行实时跟踪，提升精益化管理水平，从而提高施工效率与安全性。下面对各部分作详细说明。

可穿戴设备：在安全头盔(前端)加装电路板，电路板中央装有三个CCD摄像头、视频信号处理芯片U1(TMS320DM365ZCE21)和数据存储芯片U3。三个CCD摄像头成正三角形布局，三个摄像头完全相同，位于同一平面内却不在同一直线上。可同时获取现场三路视频信息，用于构成三组独立双目视觉测距系统。可穿戴设备通过USB连接到手持终端，在手持终端上进行信息的显示和处理，如图2所示。可穿戴设备的关键电路功能是三个CCD摄像头要在时间上同步拍摄视频，以便测距计算视差值。

需要说明的是，在图像测距时，采用双目视觉就能测出目标的三维坐标,但本实用新型之所以采用三目测距，是由于在实际操作中,由于多种测量误差的存在,利用双目视觉测距得到的物体距离,在很大程度上受目标尺寸、子孔径间距、目标遮挡和分辨率的影响,导致较远距离的测距精度低，且结果不稳定。而三目测距，在信号处理时可增加数据匹配的约束条件,降低错误匹配率，误差可比对、并相互抵消,精度更能保证。

供电单元：是外接的可充电电池，置于施工人员背包内，背包设计有尼龙背带并具有口袋，便于放置随身设备。本系统采用外接标配12v\/4800mAh可充电锂电池为设备供电，保证连续供电时间达6小时以上。

手持终端：接收来自可穿戴设备的三路视频信息，将三路视频信息两两分组，分别构成三组双目视觉测距系统。手持终端对每一路视频信息进行存储和管理，利用多组双目视觉测距系统进行复合测距计算，提高测距的精度，以实现对现场监测目标的尺寸测量等操作，通过对图像进行处理，分析是否符合施工要求，达到实时监测的目的。

相对于单个双目视觉测距系统，三目视觉测距系统中不同的双目视觉测距系统视场间互相弥补，扩大测量视场，在测量中拥有更大灵活度。在三目视觉测距系统中，各个系统都能够独立完成测量过程，在不稳定的工业环境中可靠性更高，即使有一台CCD摄像头不能工作，另外两台CCD摄像头也能够组成双目视觉测距系统，虽然系统有效视场减小，仍能够继续进行测量作业。

手持终端设备显示现场拍摄的视频，经过视频图像处理，可直接显示现场任意两点间的距离信息，也可将数据上传至监控中心，监理人员根据显示的数据信息，对不符合施工要求的情况进行及时纠正处理，保证施工质量。

数据存储卡提供对可视化管理数据(包括视频、音频)的集中存储功能，视频的存储包括按日期和工程名称的存储。手机播放器可以直接对存储内容进行点播回看。数据进行存储时进行公共秘钥加密，以确保数据存储的安全性。

设计图

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