基于图像检测的危险物剧场管控平台技术领域
本发明涉及图像检测领域，尤其涉及一种基于图像检测的危险物剧场管控平台。
背景技术
一些危险物在表演过程中是不会因为与观众接触而造成相互身心上的伤害的，例
如猫、狗或绵羊，一方面是因为这些危险物的习性温顺，而且逃离驯养者的可能性不大，易
受驯养者控制，但是也有一些危险物在与观众接触时有可能发生危险，例如大象、狮子、老
虎等大型危险物，甚至温顺的羚羊、斑马或者角牛。
因此，为了避免上述意外发生，最根本的解决办法是在发现危险物进入到演出平
台边缘位置时，立即采取措施将其驱逐，使其远离观众位置，进入安全区域，具体操作中，可
以通过危险物类型的识别来确定对应的合适的驱逐措施，这样，一方面能够保证前排观众
的身心不受到伤害，另一方面，实际上也保护了这些危险物。然而，现有技术中并没有上述
针对危险物类型确定驱逐措施的具体的隔离方案，同时，现有技术中的危险物舞台或危险
物剧场的一些设备控制效率低下，控制效率不高，容易造成演出事故，例如，缺少对升降框
架、背景光或拉幕的有效控制机制。
因此，需要一种新的危险物舞台或危险物剧场的设计方案，能够将在危险物表演
过程中防危险物侵入作为一个专门的课题进行研究，以电子化的驱逐方式替代人工的驱逐
方式，大幅度提高危险物驱逐的效率，另外，能够根据现场设备的具体情况制定相应的控制
策略，保证现场演出的正常进行。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种基于图像检测的危险物剧场管控平台，改
造现有技术中危险物舞台或危险物剧场的设计模式，从防危险物侵入的电子化改进和现场
设备的控制技术的完善两方面对现有技术中危险物舞台或危险物剧场进行机制优化，从而
提高了危险物舞台或危险物剧场的安全性，避免现场各种意外事故发生。
根据本发明的一方面，提供了一种基于图像检测的危险物剧场管控平台，所述平
台包括静态存储设备、嵌入式处理设备和危险物类型识别设备，静态存储设备和危险物类
型识别设备协同操作，用于提供靠近剧场演出平台边缘的目标危险物类型，嵌入式处理设
备分别与静态存储设备和危险物类型识别设备连接，用于基于接收到的目标危险物类型确
定安保策略。
更具体地，在所述基于图像检测的危险物剧场管控平台中，包括：CMOS视觉传感
器，设置在剧场演出平台边缘的上方，用于对剧场演出平台边缘进行拍摄，以获得剧场边缘
图像，剧场边缘图像的分辨率为超高清分辨率；图像处理设备，与CMOS视觉传感器连接以接
收剧场边缘图像，包括几何校正单元、图像旋转单元、图像平移单元、直方图均衡化单元、小
波滤波单元和高斯平滑滤波单元，对于剧场边缘图像依次执行几何校正、图像旋转、图像平
移、直方图均衡化、小波滤波和高斯平滑滤波处理，以获得对应的修正图像；危险物分割设
备，分别与静态存储设备和图像处理设备连接，用于接收修正图像、预设危险物灰度上限阈
值和预设危险物灰度下限阈值，基于预设危险物灰度上限阈值和预设危险物灰度下限阈值
在修正图像中进行危险物目标识别，识别成功则将危险物目标从修正图像中分割以作为危
险物子图像输出，识别失败则输出无目标危险物信号；危险物类型识别设备，分别与静态存
储设备和危险物分割设备连接，在接收到无目标危险物信号时，转发无目标危险物信号，在
接收到危险物子图像时，将危险物子图像与各种基准危险物轮廓逐一匹配，匹配成功则输
出匹配到的基准危险物轮廓对应的类型以作为目标危险物类型输出，匹配失败则输出无目
标危险物信号；嵌入式处理设备，分别与危险物类型识别设备和超声波控制设备连接，当接
收到目标危险物类型时，向超声波控制设备发出与目标危险物类型对应的超声波发射频
率，当接收到无目标危险物信号时，向超声波控制设备发出停止超声波发射信号；嵌入式处
理设备还分别与位置反馈设备、重量检测设备、速度检测设备和保护驱动电机连接，基于预
设位置权重、吊杆实时位置、预设重量权重、吊杆负载重量、预设速度权重和吊杆实时速度
确定保护控制信号，并将保护控制信号发送给保护驱动电机以实现对保护驱动电机的驱动
控制，其中，与目标危险物类型对应的超声波发射频率为目标危险物类型厌恶的超声波发
射频率；静态存储设备，用于预先存储了预设危险物灰度上限阈值、预设危险物灰度下限阈
值和各种基准危险物轮廓；静态存储设备还与嵌入式处理设备连接，用于存储预设位置权
重、预设重量权重和预设速度权重，预设位置权重、预设重量权重和预设速度权重分别用于
对吊杆实时位置、吊杆负载重量和吊杆实时速度进行加权，其中，各种基准危险物轮廓中，
每一种基准危险物轮廓对应一种危险物类型；位置反馈设备，用于反馈吊杆当前所在的实
时位置，并作为吊杆实时位置输出；重量检测设备，用于检测吊杆当前所承担的负载重量，
并作为吊杆负载重量输出；速度检测设备，用于检测吊杆当前的升降速度，并作为吊杆实时
速度输出；超声波发射设备，设置在剧场演出平台边缘，能够以设定频率发射出不同的超声
波信号；超声波控制设备，分别与超声波发射设备和嵌入式处理设备连接，设置在超声波发
射设备附近，接收嵌入式处理设备发送的超声波控制信号，并基于超声波控制信号控制超
声波发射设备的发射模式；拉幕控制设备，与静态存储设备连接，用于读出静态存储设备中
存储的场景文件，并基于场景文件中的每一场景的开始情节控制剧场拉幕的升起模式，基
于场景文件中的每一场景的结束情节控制剧场拉幕的降落模式；吊杆保护设备，包括制动
单元、保护单元和保护驱动电机，保护驱动电机分别与制动单元和保护单元连接，用于驱动
制动单元或保护单元以实现对吊杆的保护操作，制动单元用于在保护驱动电机的控制下，
实现对吊杆的制动操作，保护单元用于在保护驱动电机的控制下，实现对吊杆上负载的保
护操作。
更具体地，在所述基于图像检测的危险物剧场管控平台中，还包括：无线通信设
备，与嵌入式处理设备连接，用于无线发送目标危险物类型。
更具体地，在所述基于图像检测的危险物剧场管控平台中：无线通信设备被设置
在剧场的控制室内。
更具体地，在所述基于图像检测的危险物剧场管控平台中：无线通信设备为频分
双工通信接口。
更具体地，在所述基于图像检测的危险物剧场管控平台中：图像修正设备、目标识
别设备和危险物检测设备分别采用不同型号的CPLD芯片来实现。
本发明中，所述危险物包括动物。
附图说明
以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：
图1为根据本发明实施方案示出的基于图像检测的危险物剧场管控平台的结构方
框图。
附图标记：1静态存储设备；2嵌入式处理设备；3危险物类型识别设备
具体实施方式
下面将参照附图对本发明的基于图像检测的危险物剧场管控平台的实施方案进
行详细说明。
对于孩子们来说，观看表演，能够更深入地了解到各种知识，准确对社会和自然进
行全面的认识，给孩子们带来身心上的放松和愉悦。但是，表演本身具有一定的危险性，尤
其对于控制性差且动作不够敏捷的未成年人来说，需要防止表演给他们造成的身心上的伤
害。
现有技术中，通常采用人工方式进行危险物驱逐，这种驱逐方式不够理想，而且无
法根据危险物类型确定驱逐模式，驱逐的效率很低下。同时，现有技术中危险物舞台或危险
物剧场中，包括升降框架、背景光或拉幕的设备的控制方式简单粗糙，无法根据设备的具体
使用情况进行灵活操作，导致设备控制效率很差。
为了克服上述不足，本发明搭建了一种基于图像检测的危险物剧场管控平台，采
用专门设计的基于图像识别技术的危险物检测机制和危险物类型检测机制确定接近观众
的危险物的类型，根据危险物的类型确定具体的相应的驱逐方式，同时优化了现有危险物
舞台或危险物剧场的设备控制机制。
图1为根据本发明实施方案示出的基于图像检测的危险物剧场管控平台的结构方
框图，所述平台包括静态存储设备、嵌入式处理设备和危险物类型识别设备，静态存储设备
和危险物类型识别设备协同操作，用于提供靠近剧场演出平台边缘的目标危险物类型，嵌
入式处理设备分别与静态存储设备和危险物类型识别设备连接，用于基于接收到的目标危
险物类型确定安保策略。
接着，继续对本发明的基于图像检测的危险物剧场管控平台的具体结构进行进一
步的说明。
所述平台包括：CMOS视觉传感器，设置在剧场演出平台边缘的上方，用于对剧场演
出平台边缘进行拍摄，以获得剧场边缘图像，剧场边缘图像的分辨率为超高清分辨率；图像
处理设备，与CMOS视觉传感器连接以接收剧场边缘图像，包括几何校正单元、图像旋转单
元、图像平移单元、直方图均衡化单元、小波滤波单元和高斯平滑滤波单元，对于剧场边缘
图像依次执行几何校正、图像旋转、图像平移、直方图均衡化、小波滤波和高斯平滑滤波处
理，以获得对应的修正图像。
所述平台包括：危险物分割设备，分别与静态存储设备和图像处理设备连接，用于
接收修正图像、预设危险物灰度上限阈值和预设危险物灰度下限阈值，基于预设危险物灰
度上限阈值和预设危险物灰度下限阈值在修正图像中进行危险物目标识别，识别成功则将
危险物目标从修正图像中分割以作为危险物子图像输出，识别失败则输出无目标危险物信
号。
所述平台包括：危险物类型识别设备，分别与静态存储设备和危险物分割设备连
接，在接收到无目标危险物信号时，转发无目标危险物信号，在接收到危险物子图像时，将
危险物子图像与各种基准危险物轮廓逐一匹配，匹配成功则输出匹配到的基准危险物轮廓
对应的类型以作为目标危险物类型输出，匹配失败则输出无目标危险物信号。
所述平台包括：嵌入式处理设备，分别与危险物类型识别设备和超声波控制设备
连接，当接收到目标危险物类型时，向超声波控制设备发出与目标危险物类型对应的超声
波发射频率，当接收到无目标危险物信号时，向超声波控制设备发出停止超声波发射信号；
嵌入式处理设备还分别与位置反馈设备、重量检测设备、速度检测设备和保护驱动电机连
接，基于预设位置权重、吊杆实时位置、预设重量权重、吊杆负载重量、预设速度权重和吊杆
实时速度确定保护控制信号，并将保护控制信号发送给保护驱动电机以实现对保护驱动电
机的驱动控制。
其中，与目标危险物类型对应的超声波发射频率为目标危险物类型厌恶的超声波
发射频率。
所述平台包括：静态存储设备，用于预先存储了预设危险物灰度上限阈值、预设危
险物灰度下限阈值和各种基准危险物轮廓；静态存储设备还与嵌入式处理设备连接，用于
存储预设位置权重、预设重量权重和预设速度权重，预设位置权重、预设重量权重和预设速
度权重分别用于对吊杆实时位置、吊杆负载重量和吊杆实时速度进行加权，其中，各种基准
危险物轮廓中，每一种基准危险物轮廓对应一种危险物类型。
所述平台包括：位置反馈设备，用于反馈吊杆当前所在的实时位置，并作为吊杆实
时位置输出；重量检测设备，用于检测吊杆当前所承担的负载重量，并作为吊杆负载重量输
出；速度检测设备，用于检测吊杆当前的升降速度，并作为吊杆实时速度输出。
所述平台包括：超声波发射设备，设置在剧场演出平台边缘，能够以设定频率发射
出不同的超声波信号；超声波控制设备，分别与超声波发射设备和嵌入式处理设备连接，设
置在超声波发射设备附近，接收嵌入式处理设备发送的超声波控制信号，并基于超声波控
制信号控制超声波发射设备的发射模式。
所述平台包括：拉幕控制设备，与静态存储设备连接，用于读出静态存储设备中存
储的场景文件，并基于场景文件中的每一场景的开始情节控制剧场拉幕的升起模式，基于
场景文件中的每一场景的结束情节控制剧场拉幕的降落模式。
所述平台包括：吊杆保护设备，包括制动单元、保护单元和保护驱动电机，保护驱
动电机分别与制动单元和保护单元连接，用于驱动制动单元或保护单元以实现对吊杆的保
护操作，制动单元用于在保护驱动电机的控制下，实现对吊杆的制动操作，保护单元用于在
保护驱动电机的控制下，实现对吊杆上负载的保护操作。
可选地，在所述平台中，还包括：无线通信设备，与嵌入式处理设备连接，用于无线
发送目标危险物类型；无线通信设备被设置在剧场的控制室内；无线通信设备为频分双工
通信接口；图像修正设备、目标识别设备和危险物检测设备分别采用不同型号的CPLD芯片
来实现。
另外，CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)，中文学名为互补金属
氧化物半导体，他本是计算机系统内一种重要的芯片，保存了系统引导最基本的资料。CMOS
的制造技术和一般计算机芯片没什么差别，主要是利用硅和锗这两种元素所做成的半导
体，使其在CMOS上共存着带N(带-电)和P(带+电)级的半导体，这两个互补效应所产生的电
流即可被处理芯片纪录和解读成影像。后来发现CMOS经过加工也可以作为数码摄影中的图
像传感器。
对于独立于电网的便携式应用而言，以低功耗特性而著称的CMOS技术具有一个明
显的优势：CMOS图像传感器是针对5V和3.3V电源电压而设计的。而CCD芯片则需要大约12V
的电源电压，因此不得不采用一个电压转换器，从而导致功耗增加。在总功耗方面，把控制
和系统功能集成到CMOS传感器中将带来另一个好处：他去除了与其他半导体元件的所有外
部连接线。其高功耗的驱动器如今已遭弃用，这是因为在芯片内部进行通信所消耗的能量
要比通过PCB或衬底的外部实现方式低得多。
采用本发明的基于图像检测的危险物剧场管控平台，针对现有技术在危险物表演
过程中因为危险物袭人或设备控制机制老化而带来的安全问题，通过采用高精度、有针对
性的图像识别技术实现对危险物袭人行为的电子化检测，并根据危险物类型制定对应的驱
逐方式，提高驱逐的效率，而且，还对现有的设备控制机制进行改善，提高现场设备的控制
效率。
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。