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原文传递一种无线充电中异物检测方法及检测系统

专利名称：	一种无线充电中异物检测方法及检测系统
摘要：	本发明公开了一种无线充电中异物检测方法及检测系统，涉及无线充电检测技术领域，该方法包括以下步骤：S1、当待充电车辆到达无线充电区域，智能车载控制器自动启动车载相机模组对无线充电区域内场景进行监控拍摄；S2、利用目标检测算法提取区域检测图像中存在的异物目标；S3、利用区域检测图像建立虚拟场景模型；S4、依据标注位置检查并剔除异物；S5、利用车载雷达模组与红外热像模组对无线充电区域与无线充电设备进行实时监测；S6、将实时监测结果同步至虚拟场景模型中。本发明通过集成视觉相机、毫米波雷达及红外传感器，实现了无线充电区域内的全面监测和异物检测，具备更全面、智能化，减少了潜在的安全风险。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	北京东方中科集成科技股份有限公司
发明人：	余正虎;吕良伟;张锋
专利状态：	有效
申请日期：	2023-09-26T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-14T00:00:00+0800
申请号：	CN202311244970.1
公开号：	CN117048376A
代理机构：	北京壹川鸣知识产权代理事务所(特殊普通合伙)
代理人：	张玉妹
分类号：	B60L53/124;B60L53/122;B60L53/60;B;B60;B60L;B60L53;B60L53/124;B60L53/122;B60L53/60
申请人地址：	100089 北京市海淀区阜成路67号银都大厦12层
主权项：	1.一种无线充电中异物检测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤： S1、当待充电车辆到达无线充电区域，智能车载控制器自动启动车载相机模组对所述无线充电区域内场景进行监控拍摄，获取区域检测图像； S2、利用目标检测算法提取所述区域检测图像中存在的异物目标，并依据所述异物目标的形状及运动特性实现异物类型及异物风险的识别分类； S3、完成所述异物目标识别后，利用所述区域检测图像建立虚拟场景模型，并对所述虚拟场景模型中的所述异物目标进行定位标注； S4、依据标注位置检查并剔除异物，建立所述待充电车辆与无线充电设备的通信连接，并启动所述无线充电设备向车载接收线圈供电开启无线充电； S5、利用车载雷达模组与红外热像模组对所述无线充电区域与所述无线充电设备进行实时监测，依据监测结果对所述无线充电设备进行功率调节； S6、将实时监测结果同步至所述虚拟场景模型中，并将所述虚拟场景模型及功率调节结果反馈至用户终端，可视化展示异物分布与充电进度。 2.根据权利要求1所述的一种无线充电中异物检测方法，其特征在于，所述利用目标检测算法提取所述区域检测图像中存在的异物目标，并依据所述异物目标的形状及运动特性实现异物类型及异物风险的识别分类包括以下步骤： S21、将所述区域检测图像中每一帧图像内所有像素点的深度值保存为深度模型，依次记录所述区域检测图像中每一帧图像的深度模型； S22、对所述区域检测图像的R、G、B三通道进行平均得到RGB通道均值； S23、将每个所述深度模型中深度值的倒数进行归一化作为深度不确定度，再将同一帧图像的所述深度不确定度、深度值及RGB通道均值进行融合，得到融合的归一化图像，并为所述归一化图像建立邻域像素模型； S24、依次对所述归一化图像中像素点进行识别，检测异物目标； S25、依据不同帧图像判断所述异物目标的运动特性，再依据所述异物目标的形状测量尺寸大小，实现异物类型及异物风险的识别分类。 3.根据权利要求2所述的一种无线充电中异物检测方法，其特征在于，所述依次对所述归一化图像中像素点进行识别，检测异物目标包括以下步骤： S241、计算每一帧所述归一化图像中的任一像素点与该帧原始的所述区域检测图像中对应像素点之间的欧氏距离，若两个像素点之间欧氏距离小于距离阈值，则地面像素数目加一，若两个像素点之间欧氏距离大于距离阈值，则保持地面像素数目不变； S242、依次对所述归一化图像中所有像素点进行比较，当所述地面像素数目大于地面数目阈值时，将所述地面像素数目中的像素点标记为地面目标，当所述地面像素数目小于地面数目阈值时，且两个像素点之间的欧氏距离大于设备距离阈值时，将该类像素点标记为充电设备目标，当所述地面像素数目小于地面数目阈值时，且两个像素点之间的欧氏距离小于设备距离阈值时，将该类像素点标记为异物目标。 4.根据权利要求3所述的一种无线充电中异物检测方法，其特征在于，所述依据不同帧图像判断所述异物目标的运动特性，再依据所述异物目标的形状测量尺寸大小，实现异物类型及异物风险的识别分类包括以下步骤： S251、获取所述区域检测图像中最后一帧图像内的所述异物目标数量，并为各个所述异物目标赋予独立编号； S252、按照时间顺序对所述区域检测图像的每一帧图像进行对比，判断所述异物目标是否存在运动行为，若所述异物目标存在运动行为，则将该异物目标标记为运动目标并记录其编号，若所述异物目标不存在运动行为，则将该异物目标标记为非运动目标并记录其编号，实现异物类型的识别； S253、依据所述非运动目标像素点集合的最值确定外接矩形，计算该外接矩形的像素长度与像素宽度，依据转换系数将像素长度与像素宽度转换为实际长度与实际宽度，再利用深度信息计算所述非运动目标的实际高度，将所述实际长度、实际宽度及实际高度合并为所述非运动目标的实际尺寸； S254、将所有所述运动目标标记为第一风险等级； S255、依据每个所述非运动目标的实际尺寸进行异物风险的识别，为所述实际尺寸设定不同的尺寸范围，按照所述尺寸范围将所述非运动目标划分为第一风险等级、第二风险等级及第三风险等级。 5.根据权利要求2所述的一种无线充电中异物检测方法，其特征在于，所述完成所述异物目标识别后，利用所述区域检测图像建立虚拟场景模型，并对所述虚拟场景模型中的所述异物目标进行定位标注包括以下步骤： S31、将所述区域检测图像对应的相机坐标系转换为世界坐标系； S32、将所述区域检测图像中像素点的深度值转换为距离，并利用深度值与所述车载相机模组内参数计算像素点在三维空间中的坐标，组成点云数据； S33、利用所述点云数据建立以所述待充电车辆为核心的三维场景模型； S34、将所述区域检测图像中的彩色纹理映射在所述三维场景模型中，并利用计算机图形学技术实现所述三维场景模型渲染，生成虚拟场景模型； S35、在所述虚拟场景模型中建立虚拟相机，利用虚拟成像的逆推理，实现所述异物目标在所述虚拟场景模型中的可视化展示与定位标注。 6.根据权利要求5所述的一种无线充电中异物检测方法，其特征在于，所述在所述虚拟场景模型中建立虚拟相机，利用虚拟成像的逆推理，实现所述异物目标在所述虚拟场景模型中的可视化展示与定位标注包括以下步骤： S351、获取所述车载相机模组中各个相机的内外方位元素，在所述虚拟场景模型中建立对应的虚拟相机，用于模拟实际的拍摄成像过程； S352、将所述区域检测图像中的像素坐标等比代入对应的所述虚拟相机的仿真图像中，利用仿真像素坐标公式计算各个所述异物目标在所述仿真图像中的仿真像素坐标，所述仿真像素坐标公式的表达式为：式中，winX与winY表示仿真图像中的仿真像素坐标； u、v分别表示异物目标在区域检测图像中的像素坐标； wr、hr分别表示区域检测图像的宽和高； wv、hv分别表示仿真图像的宽和高； S353、利用开放图形库成像的逆过程，利用仿真图像中的仿真像素坐标及对应的深度值，利用三维坐标公式计算每个像素点在所述虚拟场景模型中的三维坐标，所述三维坐标公式的表达式为： [X Y Z 1]T＝M-1·P-1·V-1[winX winY winZ]T；式中，(X，Y，Z)表示异物目标中像素点在虚拟场景模型中的坐标； winZ表示仿真像素坐标对应的深度值； M表示模型变换矩阵； P表示透视投影矩阵； V表示视口变换矩阵； T表示转置矩阵； S354、将坐标计算完成后的所述异物目标布置在所述虚拟场景模型中进行可视化展示，并按照不同的异物风险等级，将所述异物目标标注为不同的颜色形成区分。 7.根据权利要求5所述的一种无线充电中异物检测方法，其特征在于，所述利用车载雷达模组与红外热像模组对所述无线充电区域与所述无线充电设备进行实时监测，依据监测结果对所述无线充电设备进行功率调节包括以下步骤： S51、利用所述车载雷达模组实时检测活体异物目标，并将所述活体异物目标的移动坐标导入所述虚拟场景模型中进行可视化展示； S52、利用所述红外热像模组对所述无线充电设备进行红外监控，捕捉所述无线充电设备表面的温度分布图像，并对温度异常现象进行检测识别； S53、以所述待充电车辆为圆心，分别设立安全充电范围与保险充电范围，若所述安全充电范围内存在所述活体异物目标，则停止所述无线充电设备的供电输出，若所述保险范围内存在所述活体异物目标，则降低所述无线充电设备的输出功率直至所述活体异物目标离开所述保险范围； S54、依据所述温度异常现象的检测结果，若所述无线充电设备表面内局部温度达到最大温度阈值或与整体温度差值大于最大温度差值，则停止所述无线充电设备的供电输出，若所述无线充电设备表面内局部温度未达到最大温度阈值或与整体温度差值小于最大温度差值，则持续供电输出。 8.根据权利要求7所述的一种无线充电中异物检测方法，其特征在于，所述利用所述车载雷达模组实时检测活体异物目标，并将所述活体异物目标的移动坐标导入所述虚拟场景模型中进行可视化展示包括以下步骤： S511、启动所述车载雷达模组对雷达监控范围进行扫描，所述雷达监控范围以所述待充电车辆为圆心，且所述雷达监控范围内部依次包含有保险充电范围及安全充电范围； S512、所述车载雷达模组利用目标跟踪算法实时识别与跟踪活体异物目标，并基于雷达返回的目标信息，计算所述活体异物目标的移动坐标； S513、将所述活体异物目标的移动坐标输入至所述虚拟场景模型中，以标记点的形式在所述虚拟场景模型中模拟所述活体异物目标的运动。 9.根据权利要求7所述的一种无线充电中异物检测方法，其特征在于，所述利用所述红外热像模组对所述无线充电设备进行红外监控，捕捉所述无线充电设备表面的温度分布图像，并对温度异常现象进行检测识别包括以下步骤： S521、利用所述红外热像模组对无线充电过程中的所述无线充电设备表面进行红外监控，获取所述无线充电设备表面的温度分布图像； S522、将所述温度分布图像由RGB颜色空间转换为HSV颜色空间； S523、将所述温度分布图像划分为若干网格区域图像，并对每一帧的所述网格区域图像的色调分量及色调变化量进行持续检测； S524、依据同一帧内所述网格区域图像的色调分量识别局部温度异常现象，若某个所述网格区域图像的色调分量与色调分量平均值之间的差值大于色调阈值，则存在局部温度异常现象，若所有所述网格区域图像的色调分量与色调分量平均值之间的差值小于色调阈值，则不存在局部温度异常现象； S524、利用当前帧所述网格区域图像的色调分量以及相邻两帧所述网格区域图像的色调变化量估算当前温度数值以及温度数值变化量，依据当前温度数值及温度数值变化量判断所述网格区域图像是否存在局部温度异常现象，若当前温度数值或温度数值变化量超过安全温度阈值，则存在局部温度异常现象，若当前温度数值或温度数值变化量未超过安全温度阈值，则不存在局部温度异常现象。 10.一种无线充电中异物检测系统，用于实现权利要求1-9中任一项所述无线充电中异物检测方法，其特征在于，该异物检测系统包括：智能车载控制器、无线充电设备、车载相机模组、车载雷达模组、红外热成像模组、车载接收线圈、车载通信终端及核心处理终端；其中，所述智能车载控制器，用于接收不同车载终端输入信号，提供可视化展示及控制界面，依据车辆所处场景自动下达车载终端的控制命令信号；所述无线充电设备，用于布置在无线充电区域，与待充电车辆建立通信连接，并利用无线充电线圈提供无线充电电流；所述车载相机模组，用于对无线充电区域进行实景监控拍摄，实时获取包含深度信息的区域检测图像；所述车载雷达模组，用于提供毫米波雷达实现活体异物目标的检测定位；所述红外热成像模组，用于提供红外热成像设备对无线充电设备的表面进行热监控，获取用于温度异常检测以及内部异物识别的温度分布图像；所述车载接收线圈，用于接收无线充电电流实现待充电车辆的无线充电；所述车载通信终端，用于与无线充电设备与用户终端建立通信连接；所述核心处理终端，用于处理不同车载终端检测得到的图像数据、位置信息及电流信号，实现无线充电过程中的异物识别检测。
所属类别：	发明专利