一种低功耗在线热红外目标识别装置及工作方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及热红外夜视监控技术领域，特别涉及一种热红外目标识别装置。一种低功耗在线热红外目标识别装置，它包括：热红外探测器、预处理单元、识别单元、电池单元、无线传输单元以及后端接收设备；本发明专利技术由热红外探测器采集红外图像，并由预处理单元对红外图像进行处理，在预处理单元未检测到移动物体时，识别单元处于休眠状态，检测到移动物体后，识别单元被唤醒可提供足够的计算资源进行物体类型、位置识别；本发明专利技术最大限度降低设备功耗，实现了低成本低功耗全自主化人工智能多目标类型的识别与本地存储、视频传输功能。同时本发明专利技术还公开了一种低功耗在线热红外目标识别装置的工作方法。

An on-line thermal infrared target recognition device with low power consumption and its working method

【技术实现步骤摘要】
一种低功耗在线热红外目标识别装置及工作方法
本专利技术涉及热红外夜视监控
，特别涉及一种热红外目标识别装置。
技术介绍
红外热成像以全被动式对物体成像，对雨、雾的穿透能力较高，能够对各种目标如人员、车辆、野生动物等进行昼夜监控，在防火、夜视以及安防领域有广泛应用。红外热成像仪是利用红外探测器和光学成像物镜接受被测目标的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元件上，从而获得红外热像图。现有的热红外成像仪只能满足成像需求，不具备智能化自主识别的功能。随着计算机视觉的快速发展，目标检测技术已经在诸多领域广泛应用，但传统算法误报高，无法满足实际精确识别需求；深度学习的算法对算力要求极高，目前深度学习算法支持的平台以英伟达等公司的GPU、瑞芯微公司的ARM+MaliGPU、Xilinx公司FPGA等为主流，此类芯片特点是功耗大、芯片体积大、价格昂贵等缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的是：针对现有技术的不足，提供一种低功耗在线热红外目标识别装置。本专利技术的一个技术方案是：一种低功耗在线热红外目标识别装置，它包括：热红外探测器、预处理单元、识别单元、电池单元、无线传输单元以及后端接收设备；识别单元包括：相互连接的目标识别芯片以及电源管理电路；热红外探测器与预处理单元建立信号连接，预处理单元与目标识别芯片、电源管理电路分别建立信号连接，预处理单元通过无线传输单元与后端接收设备建立信号连接，电池单元与热红外探测器、预处理单元、电源管理电路建立连接。上述方案中，热红外探测器用于对原始图像进行采集；预处理单元用于对原始图像进行预处理，并对图像中是否出现移动目标进行识别，当出现移动目标时，预处理单元向电源管理电路发出唤醒信号，电源管理电路接通电池单元与目标识别芯片；目标识别芯片用于对图像中移动目标的具体类别、位置进行识别；无线传输单元用于将移动目标的具体类别、位置信息以及图像传送至后端接收设备；后端接收设备用于对叠加有移动目标的具体类别、位置信息的图像进行显示。进一步的，预处理单元具体包括：AD采集模块、存储模块、图像识别模块以及通讯接口模块；热红外探测器与AD采集模块）建立信号连接，AD采集模块与图像识别模块建立信号连接，图像识别模块与存储模块、通讯接口模块分别建立信号连接，存储模块与通讯接口模块建立信号连接，通讯接口模块与目标识别芯片、电源管理电路分别建立信号连接。进一步的，预处理单元采用ARM芯片，目标识别芯片采用NPU芯片；本装置中的目标识别部分采用ARM核心芯片与深度学习推理专用NPU芯片结合的双芯片方案，在未检测到移动物体时，NPU芯片始终处于低功耗状态，整机功耗小于1.2W。ARM芯片检测到移动物体后唤醒NPU芯片对移动物体进行物体类别、位置的识别，整机功耗在3W。NPU处理部分可以提供2TOPS的深度学习推理能力，满足在线实时物体识别的算力资源。进一步的，为满足长期在野外自主执行物体识别任务的需求，预处理单元、识别单元、电池单元、无线传输单元以接插件形式安装在防水壳体内，热红外探测器与防水壳体之间采用胶圈密封；电池单元采用20000mAh的电池供电。本专利技术的另一个技术方案是：一种低功耗在线热红外目标识别装置的工作方法，它基于如上所述的识别装置，并包括以下步骤：A.电池单元向热红外探测器、预处理单元、电源管理电路供电；B.热红外探测器采集原始图像并发送至预处理单元；C.预处理单元对原始图像进行预处理得到细节信息明显的红外图像，并对细节信息明显的红外图像中是否出现移动物体进行识别，若出现移动物体，则预处理单元向电源管理电路发送唤醒信号；D.电源管理电路收到唤醒信号后，接通目标识别芯片与电池单元，目标识别芯片进入目标识别模式，调用预处理单元中的细节信息明显的红外图像对其进行移动物体的类型、位置识别；识别后，目标识别芯片将移动物体的类型、位置信息发送至预处理单元；E.预处理单元将接收到的移动物体的类型、位置信息与细节信息明显的红外图像相匹配后叠加，并通过无线传输单元将叠加有移动物体的类型、位置信息的细节信息明显的红外图像发送至后端接收设备；F.后端接收设备显示识别出移动物体的类型、位置信息的细节信息明显的红外图像。具体的：步骤C中，对原始图像进行预处理的方法为：首先对原始红外图像进行格式转换，对转换格式后的红外图像进行非均匀校正与盲元补偿得到校正图像，之后在对校正图像进行超分辨率图像增强，由此得到细节信息明显的红外图像。步骤C中，采用背景动态建模方式将细节信息明显的红外图像中的移动物体从背景中分离，从而实现对是否出现移动物体的识别。步骤D中，采用单色二维矩阵输入的深度可分离卷积神经网络推理权重与红外Hog特征加权求和方式对细节信息明显的红外图像中移动物体的类型、位置进行识别。进一步的，当预处理单元包括：AD采集模块、存储模块、图像识别模块以及通讯接口模块时：上述步骤C包括：C1.AD采集模块对热红外探测器发送的原始图像进行格式转换；C2.图像识别模块对转换格式后的原始图像进行预处理，得到细节信息明显的红外图像；C3.图像识别模块对细节信息明显的红外图像序列中相邻两帧或多帧图像进行是否出现移动物体的识别，如出现移动物体，图像识别模块则将包含移动物体的相邻两帧或多帧图像送至存储模块进行存储，同时通过通讯接口模块向电源管理电路发出唤醒信号；上述步骤D包括：D1.电源管理电路收到唤醒信号后，接通目标识别芯片与电池单元，目标识别芯片进入目标识别模式；D2.目标识别芯片通过通讯接口模块调用存储在存储模块中的细节信息明显的红外图像，对图像中移动物体的类型、位置进行识别，得到移动物体的类型、位置信息；D3.目标识别芯片将移动物体的类型、位置信息通过通讯接口模块发送至存储模块进行存储；上述步骤E包括：E1.图像识别模块调用存储模块中的移动物体的类型、位置信息及细节信息明显的红外图像，进行匹配，并将移动物体的类型、位置信息与相对应的细节信息明显的红外图像进行叠加；E2.图像识别模块通过通讯接口模块、无线传输单元将叠加有移动物体的类型、位置信息的细节信息明显的红外图像发送至后端接收设备。有益效果：本专利技术采用异构处理平台设计方式，在预处理单元未检测到移动物体时，识别单元处于休眠状态，检测到移动物体后，识别单元被唤醒可提供足够的计算资源进行物体类型、位置识别；本专利技术最大限度降低设备功耗，实现了低成本低功耗全自主化人工智能多目标类型的识别与本地存储、视频传输功能。本专利技术可应用于全天候室内及野外自主远程监控领域。本专利技术的工作方法可实现边缘端实时深度学习物体类型识别能力与自主基于事件的动态功耗控制能力，大大减少误报，提高目标识别率。附图说明图1为本专利技术实施例1的结构框图；图2为本专利技术实施例2的结构框图；图中：1-热红外探测器、2-预处理单元、2.1-AD采集模块、2.2-存储模块、2.3-图像识别模块、2.4-通讯接口模块、3-识别单元、3.1-目标识别芯片、3.2-电源管理电路、4-电池单元、5-无线传输单元、6-后端接收设备。具体实施方式实施例1，参见附图1，一种低功耗在线热红外目标识别装置，它包括：热红外探测器1、预处理单元2、识别单元3、电池单元4、无线传输单元5以及后端接收设备6；识别单元3包括：相互连接的目标识别芯片3.1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低功耗在线热红外目标识别装置，它包括：热红外探测器（1）、预处理单元（2）、识别单元（3）、电池单元（4）、无线传输单元（5）以及后端接收设备（6），其特征在于：所述识别单元（3）包括：相互连接的目标识别芯片（3.1）以及电源管理电路（3.2）；所述热红外探测器（1）与所述预处理单元（2）建立信号连接，所述预处理单元（2）与所述目标识别芯片（3.1）、所述电源管理电路（3.2）分别建立信号连接，所述预处理单元（2）通过所述无线传输单元（5）与所述后端接收设备（6）建立信号连接，所述电池单元（4）与所述热红外探测器（1）、所述预处理单元（2）、所述电源管理电路（3.2）建立连接。

【技术特征摘要】
1.一种低功耗在线热红外目标识别装置，它包括：热红外探测器（1）、预处理单元（2）、识别单元（3）、电池单元（4）、无线传输单元（5）以及后端接收设备（6），其特征在于：所述识别单元（3）包括：相互连接的目标识别芯片（3.1）以及电源管理电路（3.2）；所述热红外探测器（1）与所述预处理单元（2）建立信号连接，所述预处理单元（2）与所述目标识别芯片（3.1）、所述电源管理电路（3.2）分别建立信号连接，所述预处理单元（2）通过所述无线传输单元（5）与所述后端接收设备（6）建立信号连接，所述电池单元（4）与所述热红外探测器（1）、所述预处理单元（2）、所述电源管理电路（3.2）建立连接。2.如权利要求1所述的一种低功耗在线热红外目标识别装置，其特征在于：所述预处理单元（2）包括：AD采集模块（2.1）、存储模块（2.2）、图像识别模块（2.3）以及通讯接口模块（2.4）；所述热红外探测器（1）与所述AD采集模块（2.1））建立信号连接，所述AD采集模块（2.1）与所述图像识别模块（2.3）建立信号连接，所述图像识别模块（2.3）与所述存储模块（2.2）、所述通讯接口模块（2.4）分别建立信号连接，所述存储模块（2.2）与所述通讯接口模块（2.4）建立信号连接，所述通讯接口模块（2.4）与所述目标识别芯片（3.1）、所述电源管理电路（3.2）分别建立信号连接。3.如权利要求1或2所述的一种低功耗在线热红外目标识别装置，其特征在于：所述预处理单元（2）采用ARM芯片，所述目标识别芯片（3.1）采用NPU芯片。4.如权利要求1或2所述的一种低功耗在线热红外目标识别装置，其特征在于：所述预处理单元（2）、所述识别单元（3）、所述电池单元（4）、所述无线传输单元（5）以接插件形式安装在防水壳体内，所述热红外探测器（1）与所述防水壳体之间采用胶圈密封；所述电池单元（4）采用20000mAh的电池供电。5.一种低功耗在线热红外目标识别装置的工作方法，其特征在于：它基于如权利要求1所述的识别装置，并包括以下步骤：A.所述电池单元（4）向所述热红外探测器（1）、所述预处理单元（2）、所述电源管理电路（3.2）供电；B.所述热红外探测器（1）采集原始图像并发送至所述预处理单元（2）；C.所述预处理单元（2）对原始图像进行预处理得到细节信息明显的红外图像，并对细节信息明显的红外图像中是否出现移动物体进行识别，若出现移动物体，则所述预处理单元（2）向所述电源管理电路（3.2）发送唤醒信号；D.所述电源管理电路（3.2）收到唤醒信号后，接通所述目标识别芯片（3.1）与所述电池单元（4），所述目标识别芯片（3.1）进入目标识别模式，调用所述预处理单元（2）中的细节信息明显的红外图像对其进行移动物体的类型、位置识别；识别后，所述目标识别芯片（3.1）将移动物体的类型、位置信息发送至所述预处理单元（2）；E.所述预处理单元（2）将接收到的移...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩杰，郑智瑛，孙鹏，杨浩，
申请(专利权)人：利卓创新北京科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11