技术领域
[0001] 本
发明涉及设备监控领域，尤其涉及一种过山车乘客状态实时检测系统。
背景技术
[0002] 随着经济的发展和人们生活
水平的提高，人们获得了更多的空闲时间去娱乐，也愿意花费更多的资金投入娱乐活动中，于是各种娱乐设备应运而起，甚至出现了一些大型主题公园，例如迪斯尼公园，容纳了许多娱
乐器件供游客游玩，以从中获得利益。
[0003] 娱乐设备中较为惊险和刺激的莫过于过山车和类似过山车的机动游乐设施。一个基本的过山车构造中，包含了爬升、滑落、倒转，其轨道的设计不一定是一个完整的回圈，也可以设计为车体在轨道上的运行方式为来回移动。大部分过山车的每个乘坐车厢可容纳2人、4人或6人8人，这些车厢利用勾子相互连结起来，就像火车一样。游客乘坐其中，通过过山车不断的
动能势能转换，带动游客以较快速度体验全程，给游客带来惊悚恐怖的体验。
[0004]
现有技术中，过山车缺乏乘客反馈通道，一旦乘客乘坐其中，在过山车开动期间，乘客是没有任何机会控制过山车的运行，这样，在乘客体验的极度的不舒适，甚至身体机能出现异常，不及时处理会带来生命危险时，却无法将自己的状态反馈出去，只能在过山车跑完全程后才能进行处理，拖延了营救时间。
[0005] 因此，需要一种过山车乘客状态实时检测系统，能够在过山车开动过程中，凭借对乘客的状态的准确检测即可完成对过山车的速度的控制，以及完成对过山车的
制动控制，从而维护乘客的身心健康。
发明内容
[0006] 为了解决上述问题，本发明提供了一种过山车乘客状态实时检测系统，引入
图像识别技术和血压检测技术，在过山车行驶过程中为乘客提供反馈机制，以根据乘客的状态进行过山车的行驶速度控制，同时，还能够在出现大批乘客状态异常的情况下，制动过山车停止运行，并立即打开最近的逃离通道供乘客快速离开，从而提高救援效率。
[0007] 根据本发明的一方面，提供了一种过山车乘客状态实时检测系统，所述检测系统包括主
控制器、多个图像识别器和多个血压检测仪，在过山车的每一个座位上安装一个图像识别器和一个血压检测仪，所述图像识别器用于识别对应座位上乘客的乘客图像中的乘客动作，所述血压检测仪用于检测对应座位上乘客的心率，所述
主控制器与所述多个图像识别器和所述多个血压检测仪分别连接，基于所述多个图像识别器的识别结果和所述多个血压检测仪的检测结果控制过山车的运行速度。
[0008] 更具体地，在所述过山车乘客状态实时检测系统中，还包括：
存储器，预先存储动作模板，还预先存储了预定最
高血压、第一座位数量
阈值、第二座位数量阈值、乘客上限灰度阈值和乘客下限灰度阈值，所述第一座位数量阈值小于所述第二座位数量阈值，所述乘客上限灰度阈值和乘客下限灰度阈值用于将图像中的乘客和背景分离，所述动作模板是以图像文件的形式存储，包括了管理人员在乘客上过山车之前通知过的预定动作；速度控制设备，包括速度检测器和制动器，所述速度检测器用于实时检测并输出过山车的运行速度，所述制动器用于接收所述主控制器发送的速度控制
信号，并基于所述速度
控制信号对过山车施加不同的制动
力，以实现对过山车的运行速度的控制；所述图像识别器包括摄像头，用于拍摄对应座位上乘客的乘客图像；
图像处理器，与所述摄像头和所述存储器分别连接，包括
对比度增强单元、灰度处理单元、小波滤波单元、乘客识别单元和动作匹配单元，所述对比度增强单元与所述摄像头连接，以对所述乘客图像执行对比度增强处理，输出增强图像，所述灰度处理单元与所述对比度增强单元连接，以对所述增强图像执行灰度化处理，输出灰度图像，所述小波滤波单元与所述灰度处理单元连接，以对所述灰度图像执行小波滤波，输出滤波图像，所述乘客识别单元与所述小波滤波单元和所述存储器分别连接，以将滤波图像中灰度值在乘客上限灰度阈值和乘客下限灰度阈值之间的
像素识别并组成乘客子图像，所述动作匹配单元与所述乘客识别单元和所述存储器分别连接，将乘客子图像中的乘客动作与所述动作模板进行匹配，输出匹配结果，所述匹配结果包括动作匹配和动作不匹配；RS-232串行通信
接口，与所述图像处理器连接，以将所述匹配结果通过RS-232串行发送出去；所述血压检测仪为可系在乘客手臂上的无创血压
袖带形状，用于检测并输出对应座位上乘客的血压；所述主控制器与所述存储器、所述速度检测器、所述制动器、所述RS-232串行
通信接口和所述血压检测仪分别连接，接收所述速度检测器输出的运行速度，接收所述RS-232串行通信接口输出的匹配结果，接收所述血压检测仪输出的血压，将所述血压与所述预定最高血压进行血压比较，寻找所述匹配结果为动作匹配的图像识别器所对应的座位以组成第一座位集合，寻找血压比较结果为大于所述预定最高血压的血压检测仪所对应的座位以组成第二座位集合，确定所述第一座位集合和所述第二座位集合之间重合的座位，计算所述重合座位的数量，当所述重合座位的数量大于等于所述第一座位数量阈值时，根据所述重合座位的数量和所述速度检测器输出的运行速度发出不同的速度控制信号，当所述重合座位的数量大于等于所述第二座位数量阈值时，发出乘客状态报警信号；无线收发设备，与所述主控制器连接，以将所述重合座位在所述过山车内的
位置信息无线发送给远端的管理控制中心；紧急通道控制
开关，通过所述无线收发设备与所述主控制器无线连接，用于控制多个紧急通道的打开和关闭，在接收到所述乘客状态报警信号时，根据所述主控制器转发的过山车的当前位置，打开距离过山车的当前位置最近的紧急通道；
定位设备，与所述主控制器连接，实时将过山车的当前位置发送给所述主控制器；语音播放设备，与所述主控制器连接，以实时播放与所述乘客状态报警信号对应的语音警示文件；其中，所述制动器在接收到乘客状态报警信号时，紧急制动过山车于停止状态，所述对比度增强单元、灰度处理单元、小波滤波单元、乘客识别单元和动作匹配单元都分别采用FPGA芯片实现，所采用的FPGA芯片均为XILINX公司的XC3S1000FT256。
[0009] 更具体地，在所述过山车乘客状态实时检测系统中，还包括电力供应设备，与所述主控制器连接，为过山车的运行提供电力供应。
[0010] 更具体地，在所述过山车乘客状态实时检测系统中，所述主控制器为ARM11嵌入式处理芯片。
[0011] 更具体地，在所述过山车乘客状态实时检测系统中，所述过山车为螺旋过山车、扭转过山车、翻转过山车、悬挂摇摆过山车中的一种。
[0012] 更具体地，在所述过山车乘客状态实时检测系统中，所述速度控制设备设置在过山车车体底部，所述存储器、所述主控制器、所述语音播放设备、所述无线收发设备和所述定位设备设置在过山车车体前端，所述紧急通道控制开关设置在过山车的通道的侧面。
[0013] 更具体地，在所述过山车乘客状态实时检测系统中，所述存储器为同步动态随机存储器Synchronous Dynamic Random Access Memory。
附图说明
[0014] 以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：
[0015] 图1为根据本发明实施方案示出的过山车乘客状态实时检测系统的结构方
框图。
具体实施方式
[0016] 下面将参照附图对本发明的过山车乘客状态实时检测系统的实施方案进行详细说明。
[0017] 过山车，英文名为Roller coaster，或又称为
云霄飞车，是一种机动游乐设施，常见于
游乐园和主题乐园中。拉
马库斯·阿德纳·汤普森(LaMarcus Adna Thompson)是第一个注册过山车相关
专利技术的人(1885年1月20日)，并曾制造过数10个过山车设施，因此被誉称为“重力之父”(Father of Gravity)。过山车虽然惊悚恐怖，但是基本上是非常安全的设施。
[0018] 然而，过山车虽然相对安全，但由于设备维护不善、乘客状态不一等原因，还是存在一定的危险性。现有技术中，过山车管理部
门为了保证过山车的安全进行，往往将安全措施放在乘客乘坐过山车之前，例如通过通告告知哪些乘客不适合坐过山车，通过安保人员对过山车的设施和乘客乘坐方式进行检查和监督，即使存在监控，也是针对过山车车体本身的，而没有对乘客的状态进行监控，更缺乏在过山车运行过程中的乘客反馈通道。
[0019] 本发明的过山车乘客状态实时检测系统，为过山车乘客提供了基于图像识别的乘客状态检测机制和基于血压检测的乘客状态检测机制，将两套机制有机结合，以保证检测数据的准确性，并能够根据乘客状态控制过山车的运行，以避免危情发生。
[0020] 图1为根据本发明实施方案示出的过山车乘客状态实时检测系统的结构方框图，所述检测系统包括存储器1、速度控制设备2、无线收发设备3、紧急通道控制开关4、定位设备5、多个图像识别器6、多个血压检测仪7、语音播放设备8和主控制器9，所述多个图像识别器6的个数为n个，所述多个血压检测仪7的个数为m个，n等于m，为大于1的自然数，所述主控制器9与存储器1、速度控制设备2、无线收发设备3、紧急通道控制开关4、定位设备5、多个图像识别器6、多个血压检测仪7和语音播放设备8分别连接。
[0021] 图1中，在过山车的每一个座位上安装一个图像识别器6和一个血压检测仪7，所述图像识别器6用于识别对应座位上乘客的乘客图像中的乘客动作，所述血压检测仪7用于检测对应座位上乘客的心率，所述主控制器9与所述多个图像识别器6和所述多个血压检测仪7分别连接，基于所述多个图像识别器6的识别结果和所述多个血压检测仪7的检测结果控制过山车的运行速度。
[0022] 接着，继续对本发明的过山车乘客状态实时检测系统的具体结构进行进一步的说明。
[0023] 所述存储器1，用于预先存储动作模板，还预先存储了预定最高血压、第一座位数量阈值、第二座位数量阈值、乘客上限灰度阈值和乘客下限灰度阈值，所述第一座位数量阈值小于所述第二座位数量阈值，所述乘客上限灰度阈值和乘客下限灰度阈值用于将图像中的乘客和背景分离，所述动作模板是以图像文件的形式存储，包括了管理人员在乘客上过山车之前通知过的预定动作。
[0024] 所述速度控制设备2包括速度检测器和制动器，所述速度检测器用于实时检测并输出过山车的运行速度，所述制动器用于接收所述主控制器9发送的速度控制信号，并基于所述速度控制信号对过山车施加不同的制动力，以实现对过山车的运行速度的控制。
[0025] 所述图像识别器6包括摄像头，用于拍摄对应座位上乘客的乘客图像。
[0026] 所述图像识别器6还包括图像处理器6，与所述摄像头和所述存储器1分别连接，包括对比度增强单元、灰度处理单元、小波滤波单元、乘客识别单元和动作匹配单元。
[0027] 所述对比度增强单元与所述摄像头连接，以对所述乘客图像执行对比度增强处理，输出增强图像，所述灰度处理单元与所述对比度增强单元连接，以对所述增强图像执行灰度化处理，输出灰度图像，所述小波滤波单元与所述灰度处理单元连接，以对所述灰度图像执行小波滤波，输出滤波图像，所述乘客识别单元与所述小波滤波单元和所述存储器1分别连接，以将滤波图像中灰度值在乘客上限灰度阈值和乘客下限灰度阈值之间的像素识别并组成乘客子图像，所述动作匹配单元与所述乘客识别单元和所述存储器1分别连接，将乘客子图像中的乘客动作与所述动作模板进行匹配，输出匹配结果，所述匹配结果包括动作匹配和动作不匹配。
[0028] 所述图像识别器6还包括RS-232串行通信接口，与所述图像处理器连接，以将所述匹配结果通过RS-232串行发送出去。
[0029] 所述血压检测仪7为可系在乘客手臂上的无创血压袖带形状，用于检测并输出对应座位上乘客的血压。
[0030] 所述主控制器9与所述存储器1、所述速度检测器、所述制动器、所述RS-232串行通信接口和所述血压检测仪7分别连接，接收所述速度检测器输出的运行速度，接收所述RS-232串行通信接口输出的匹配结果，接收所述血压检测仪7输出的血压。
[0031] 所述主控制器9将所述血压与所述预定最高血压进行血压比较，寻找所述匹配结果为动作匹配的图像识别器6所对应的座位以组成第一座位集合，寻找血压比较结果为大于所述预定最高血压的血压检测仪7所对应的座位以组成第二座位集合，确定所述第一座位集合和所述第二座位集合之间重合的座位，计算所述重合座位的数量，当所述重合座位的数量大于等于所述第一座位数量阈值时，根据所述重合座位的数量和所述速度检测器输出的运行速度发出不同的速度控制信号，当所述重合座位的数量大于等于所述第二座位数量阈值时，发出乘客状态报警信号。
[0032] 所述无线收发设备3与所述主控制器9连接，以将所述重合座位在所述过山车内的位置信息无线发送给远端的管理控制中心。
[0033] 所述紧急通道控制开关4通过所述无线收发设备3与所述主控制器9无线连接，用于控制多个紧急通道的打开和关闭，在接收到所述乘客状态报警信号时，根据所述主控制器9转发的过山车的当前位置，打开距离过山车的当前位置最近的紧急通道。
[0034] 所述定位设备5与所述主控制器9连接，实时将过山车的当前位置发送给所述主控制器9。
[0035] 所述语音播放设备8与所述主控制器9连接，以实时播放与所述乘客状态报警信号对应的语音警示文件。
[0036] 其中，所述制动器在接收到乘客状态报警信号时，紧急制动过山车于停止状态，所述对比度增强单元、灰度处理单元、小波滤波单元、乘客识别单元和动作匹配单元都分别采用FPGA芯片实现，所采用的FPGA芯片均为XILINX公司的XC3S1000FT256。
[0037] 其中，所述检测系统还包括电力供应设备，与所述主控制器9连接，为过山车的运行提供电力供应，所述主控制器9可选为ARM11嵌入式处理芯片，所述过山车可以为螺旋过山车、扭转过山车、翻转过山车、悬挂摇摆过山车中的一种，所述速度控制设备2设置在过山车车体底部，所述存储器1、所述主控制器9、所述语音播放设备8、所述无线收发设备3和所述定位设备5可选择设置在过山车车体前端，所述紧急通道控制开关4可选择设置在过山车的通道的侧面，所述存储器1可选用为同步动态随机存储器Synchronous Dynamic Random Access Memory。
[0038] 另外，ARM处理器是Acorn计算机有限公司面向低预算市场设计的第一款RISC
微处理器。更早称作Acorn RISC Machine。ARM处理器本身是32位设计，但也配备16位指令集，一般来讲比等价32位代码节省达35％，却能保留32位系统的所有优势。
[0039] ARM的Jazelle技术使Java
加速得到比基于
软件的Java
虚拟机(JVM)高得多的性能，和同等的非Java加速核相比功耗降低80％。CPU功能上增加DSP指令集提供增强的16位和32位算术运算能力，提高了性能和灵活性。ARM还提供两个前沿特性来辅助带深嵌入处理器的高集成SoC器件的调试，他们是嵌入式ICE-RT逻辑和嵌入式
跟踪宏核(ETMS)系列。
[0040] ARM处理器的三大特点是：耗电少功能强、16位/32位双指令集和合作伙伴众多。具体具备以下性能：1、体积小、低功耗、低成本、高性能；2、支持Thumb(16位)/ARM(32位)双指令集，能很好的兼容8位/16位器件；3、大量使用寄存器，指令执行速度更快；4、大多数数据操作都在寄存器中完成；5、寻址方式灵活简单，执行效率高；6、指令长度固定。
[0041] 另外，图像识别，是指利用计算机对图像进行处理、分析和理解，以识别各种不同模式的目标和对像的技术。
[0042] 图像识别可能是以图像的主要特征为
基础的。每个图像都有他的特征,如字母A有个尖，P有个圈、而Y的中心有个锐
角等。对图像识别时眼动的研究表明，视线总是集中在图像的主要特征上，也就是集中在图像轮廓曲度最大或轮廓方向突然改变的地方，这些地方的信息量最大。而且眼睛的扫描路线也总是依次从一个特征转到另一个特征上。由此可见，在图像识别过程中，知觉机制必须排除输入的多余信息，抽出关键的信息，对关键的信息进行特征匹配，以获得识别的目标类型。
[0043] 采用本发明的过山车乘客状态实时检测系统，针对现有过山车运行中缺乏乘客反馈机制的技术问题，采用了图像识别技术和血压检测技术结合的方式，准确判断乘坐过山车的乘客状态，并基于乘客状态确定对过山车运行状况的控制策略，从而为处于过山车运行过程中的乘客提供反馈通道，避免乘客的身心受到进一步的损害。
[0044] 可以理解的是，虽然本发明已以较佳
实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或
修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
