一种自动调整角度的数据采集装置的制作方法

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1.本发明涉及智能办公技术领域，具体地说是一种自动调整角度的数据采集装置。

背景技术：

2.随着自动智能技术的发展，以及现代设备的需要，自助服务终端越来越智能化和普。自助服务终端已经大量应用在医院服务、办税服务等密集型服务行业。在自助办税的人员中，由于个人或者办公场所的原因，个人面部采集信息时摄像头的角度或者操作者操作的角度难以十分理想。
3.故如何实现数据采集设备自动调节与操作者之间的角度，提高面部图像数据的采集质量，同时提高数据采集的可操作性及效率是目前亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

4.本发明的技术任务是提供一种自动调整角度的数据采集装置，来解决如何实现数据采集设备自动调节与操作者之间的角度，提高面部图像数据的采集质量，同时提高数据采集的可操作性及效率的问题。
5.本发明的技术任务是按以下方式实现的，一种自动调整角度的数据采集装置，该装置包括设备支撑结构、旋转圆盘结构和旋转底座，旋转底座与旋转圆盘结构之间设置有转动机构，通过控制旋转圆盘结构和设备支撑结构的相对角度，起到控制设备支撑结构与操作者相对角度的作用，使两者之间达到最佳合适角度，便于操作者使用；旋转圆盘结构与设备支撑结构之间设置有角度调节机构；
6.设备支撑机构包括主体支撑架，主体支撑架一侧面上设置有后盖，主体支撑架的另一侧面上设置有双目摄像头、指纹识别仪、条码以及触摸屏处理终端；
7.转动机构包括舵机和舵机座，舵机的基体端安装在舵机座上，舵机座安装在旋转底座，舵机的输出端转动连接旋转圆盘结构。
8.作为优选，所述角度调节机构包括伺服电机和角度调节转轴，伺服电机的基体端位于旋转圆盘结构上，伺服电机的输出端转动连接角度调节转轴，角度调节转轴铰接连接主体支撑架的边缘端。
9.更优地，所述主体支撑架与后盖连接处设置有布线槽，后盖上设置有若干均匀分布的散热孔；
10.主体支撑架与角度调节转轴连接处设置有连接块。
11.更优地，所述触摸屏处理终端位于主体支撑架的中部位置，双目摄像头位于触摸屏处理终端的上方，指纹识别仪及条码位于触摸屏处理终端的下方。
12.更优地，所述旋转底座上设置有呈圆周分布的球形轴承，球形轴承用于支撑旋转圆盘结构，在支撑作用的同时减小旋转底座与旋转圆盘结构之间的摩擦力。
13.更优地，所述旋转圆盘结构包括转动圆盘主体架，转动圆盘主体架上设置有圆盘上封板，圆盘上封板与转动圆盘主体架形成圆盘空腔，伺服电机位于圆盘空腔内的一侧处，
圆盘空腔内还设置有控制电路板，控制电路板用于控制舵机和伺服电机的转动角度量。
14.更优地，所述圆盘上封板上设置有滑轨，滑轨呈圆环形，圆环形滑轨与球形轴承滑动配合。
15.作为优选，所述控制电路板电连接有主机，主机包括主控模块、图形处理模块及本地图像处理模块；
16.其中，主控模块用于下达面部图像数据采集指令，下达指令后，双目摄像头采集操作者面部图像，并把数据上传到本地数据库中进行存储；并在面部图像数据上传的过程中，主控模块无权干涉双目摄像头上传和存储动作；在数据上传后，有独立的本地图像处理模块单独进行图像采集质量判断，经过判断后，本地图像处理模块发送指令与主控模块，决定是否再次进行数据采集；采集完成后，主控模块停止采集过程的进程；
17.图形处理模块用于驱动双目摄像头采集操作者的面部图形数据，并把采集的数据经过自带图像处理，确定双目自身镜头的微调量，同时把采集的数据上传到主控模块的数据库；经过主控模块的图形处理，计算出舵机和伺服电机的转动角度增量，通过调整舵机角度和电机角度使得设备支撑结构所携带的设备与操作者达到最佳位置及角度，同时双目摄像头再次微调，确保操作者的面部数据完全在采集范围以内；
18.本地图像处理模块用于在双目上传图像数据时被激活，进行图像存储和图像质量判断的任务，在判断后发送结果指令给主控模块；当采集数据成功，主控模块发送面部图像数据所有者的年龄段数据给本地图像处理模块，本地图像处理模块安装年龄段保存面部图像数据，保证本地保持的图像数据与网络进行隔离，以保证数据的安全性；当读取数据，则需专门的通讯网络进行读取。
19.更优地，所述主机的控制量包括伺服电机的转动角度ωe和舵机的转动角度ωd，伺服电机的转动角度ωe和舵机的转动角度ωd通过控制电路板进行控制，控制电路板中存储有伺服电机的转动角度ωe和舵机的转动角度ωd的初始角度ω
e0
和ω
d0
，在每次开机后，控制电路板驱动伺服电机和舵机运行到初始角度，达到初始角度后，等待主控模块的指令；
20.在进行神经网络优化初始角时，需要当天工作完成后对当天的采集数据进行统计分析；在进行统计分析时，数据处理过程具体如下：
21.s1、统计当天数据ω
ei
和ω
di
，其中，i＝1,2,
…
,n；
22.s2、求取数据均值，公式如下：
[0023][0024][0025]
s3、求取数据标准方差，公式如下：
[0026][0027]
[0028]
s4、为了判断所采集的数据是否为普通人的数据，并剔除一些特别的数据(如，有人故意使用极限位置进行数据采集)，需要根据方差进行数据清洗：根据使用统计设置方差极限值s
emm
和s
dm
，具体如下：
[0029]
当se和sd的值分别小于s
emm
和s
dm
时，则认为所采集数据为正常数据，进行下一步计算；
[0030]
当se和sd的值其中一个或都大于s
emm
和s
dm
时，则将大于的一组数据进行清洗；
[0031]
当se＞s
em
时，则从数据ω
ei
剔除最大的数据，并从新进行标准方差计算，制作方差se＜s
em
。
[0032]
当sd＞s
dm
时，则从数据ω
di
剔除最大的数据，并从新进行标准方差计算，制作方差sd＜s
dm
。
[0033]
s5、将统计好的和作为神经网络的期望值进行神经网络的网络泛化；并将当天的采样数据的均值标准方差se及sd(清洗后的数据标准方差)俄特征数据作为训练输入数据为各个特征值的差值，公式如下：
[0034][0035][0036]
δse＝s
e-s
e0
；
[0037]
δsd＝s
d-s
d0
；
[0038]
其中，训练输入
[0039]
训练输入在输入前需要做极值法的归一化处理；
[0040]
训练输出
[0041]
s6、神经网络采用小型的多层网络拓扑结构：神经网络结构采用多输入双输出的结构(如采用常用的bp神经网络，其采用三层神经网络，四个输入参数两个数据输出的结构)或采用输出和原始输入一样的自编码模型(auto-encoder)；
[0042]
在网络设计中，其中η学习速率的设计根据每次输出误差的变化率采用不同阶段值，具体如下：
[0043][0044]
当
[0045]
当
[0046]
其中，a、a、b都是特定数值；
[0047]
s7、网络训练完成后，求取角度的变化量，具体如下：
[0048]
在网络输入输入量in(0 0 0 0)；
[0049]
得到输出量out(δω
e δωd)；
[0050]
s8、求取新的角度变量，公式如下：
[0051]
ω
e1
＝ω
e0
+δωe；
[0052]
ω
d1
＝ω
d0
+δωd；
[0053]
s9、输出设定值到控制电路板：将ω
e1
和ω
d1
作为新的初始值写入电路控制板中。
[0054]
更优地，该装置的工作过程具体如下：
[0055]
(1)、通电后，电路控制板控制舵机和伺服电机转动到设定的初始位置；双目摄像头采集操作者的面部图像，经过图像处理后，判断所采集的面部图像是否符合要求：
[0056]
①
、若采集面部图像符合要求，则将数据上传至主机独立数据库，下一步执行步骤(4)；
[0057]
②
、若采集面部图像不符合要求，则执行步骤(2)；
[0058]
(2)、通过双目摄像头自身的微动结构调整双目摄像头和操作者的相对位置，再重新采集面部图像，并再次经过判断所采集的图像是否要求：
[0059]
①
、若采集面部图像符合要求，则将数据上传至主机独立数据库，下一步执行步骤(4)；
[0060]
②
、若采集面部图像不符合要求，则执行步骤(3)；
[0061]
(3)、主机控制模块控制控制电路板5转动舵机6和伺服电机9，起到调整设备支撑结构与操作者面部相对位置的作用；调整完毕后，双目摄像头重新采集操作者面部图像，并再次判断面部图像是否符合要求：
[0062]
①
、若采集面部图像符合要求，则将数据上传至主机独立数据库，下一步执行步骤(4)；
[0063]
②
、若面部图像数据不符合要求，则重复步骤(2)和步骤(3)，直至面部图像数据采集符合要求；
[0064]
(4)、双目摄像头采集面部图像完成后，设备支撑结构和旋转圆盘结构与操作者已经处于比较理想的相对位置，便于操作者进行下一步的操作；此时，设备支撑结构和旋转圆盘结构锁定自己的位置，直至操作者完成所有的操作；
[0065]
(5)、操作者完成所有操作后，主机的主控模块发送指令给控制电路板和双目摄像头，控制电路板驱动舵机和伺服电机返回初始位置，双目摄像头返回初始位置，将设备支撑结构和旋转圆盘结构调整到原始位置；
[0066]
(6)、完成采集任务后，控制电路板将记录锁定角度值ω上传至主机的主控模块，主机的主控模块周期性的统计角度ω，并提取特征值，并作为神经网络训练目标值，定期训练神经网络，并将神经网络角度初始角度预测值ω
e0
和ω
d0
作为控制电路板中舵机和伺服电机的初始角度；
[0067]
(7)、主机定期更新控制电路板中舵机和伺服电机的初始角度，以提高数据采集效率。
[0068]
本发明的自动调整角度的数据采集装置具有以下优点：
[0069]
(一)本发明通过双目摄像头或者其他摄像头来判断操作者的位置，进而通过自动调节操作平台与操作者相对位置，摄像头与操作者面部相对角度的自助服务终端；
[0070]
(二)本发明通过三自由度的自动调整结构，解决数据采集设备与操作者之间角度调整的问题，提高采集面部图像数据质量；
[0071]
(三)本发明将数据采集和操作平台集中到一个平台，提高数据采集效率，提高系统可操作性和工作舒适性；
[0072]
(四)本发明在主机中引入简单的神经网络系统调整数据采集系统的初始角，可以
使数据系统适应不同地区应用，缩短数据采集系统的调整时间，提高效率；
[0073]
(五)本发明引入简单的神经网络系统，以便可以在微机或工控机上独立运行，增加系统便携性；
[0074]
(六)本发明可以通过双目摄像头判断操作者大致的位置，通过本发明的各种结构的转动和摄像头本身的微动，达到摄像头与操作者最佳角度，从而采集操作者全面、高清的面部图形数据；
[0075]
(七)在图形采集的过程中，本发明通过改变设备支撑结构和旋转圆盘结构的三个自由度的运动达到快速定位、快速运动，以便快速的捕捉操作者的面部数据，因此本发明具有快速的相应性；
[0076]
(八)本发明除了携带双目摄像头等设备外，同时携带了可用于办公操作的个人终端、采集条码数据的条码以及用于采集指纹的指纹仪等设备，具有多种数据采集功能，是一种高度集成的设备。
[0077]
故本发明具有设计合理、结构简单、易于加工、体积小、使用方便、一物多用等特点，因而，具有很好的推广使用价值。
附图说明
[0078]
下面结合附图对本发明进一步说明。
[0079]
附图1为自动调整角度的数据采集装置的立体结构示意图；
[0080]
附图2为自动调整角度的数据采集装置的结构示意图；
[0081]
附图3为旋转底座的结构示意图；
[0082]
附图4为旋转圆盘结构的立体结构示意图；
[0083]
附图5为旋转圆盘结构的另一个面的立体结构示意图；
[0084]
附图6为设备支撑结构的立体结构示意图；
[0085]
附图7为自动调整角度的数据采集装置的工作过程的流程示意图。
[0086]
图中：1、设备支撑结构，1-1、连接块，1-2、双目摄像头，1-3、触摸屏处理终端，1-4、指纹识别仪，1-5、条码，1-6、后盖，1-7、主体支撑架，1-8、散热孔，1-9、布线槽；2、旋转圆盘结构，2-1、转动圆盘主体架，2-2、圆盘上封板，2-3、滑轨，2-4、圆盘空腔；3、旋转底座，4、角度调节转轴，5、控制电路板，6、舵机，7、球形轴承，8、舵机座，9、伺服电机。
具体实施方式
[0087]
参照说明书附图和具体实施例对本发明的一种自动调整角度的数据采集装置作以下详细地说明。
[0088]
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述。而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0089]
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可
以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0090]
实施例1：
[0091]
如附图1和2所示，本实施例提供了一种自动调整角度的数据采集装置，其结构包括设备支撑结构1、旋转圆盘结构2和旋转底座3，旋转底座3与旋转圆盘结构之2间安装有转动机构，通过控制旋转圆盘结构2和设备支撑结构1的相对角度，起到控制设备支撑结构1与操作者相对角度的作用，使两者之间达到最佳合适角度，便于操作者使用；旋转圆盘结构2与设备支撑结构1之间安装有角度调节机构，设备支撑结构1、旋转圆盘结构2及旋转底座3三者可以相对运动。
[0092]
如附图3所示，本实施例中的旋转底座3上安装有呈圆周分布的球形轴承7，球形轴承7用于支撑旋转圆盘结构2，在支撑作用的同时减小旋转底座3与旋转圆盘结构2之间的摩擦力。在旋转圆盘结构2和旋转底座3之间靠近边缘部位安装有球形轴承7，球形轴承7主要起到支撑的作用，同时保证旋转圆盘结构2和旋转底座3在运行中受力均匀，避免晃动。
[0093]
如附图4和5所示，旋转圆盘结构2包括转动圆盘主体架2-1，转动圆盘主体架2-1上安装有圆盘上封板2-2，圆盘上封板2-2与转动圆盘主体架2-1形成圆盘空腔2-4，伺服电机9位于圆盘空腔2-4内的一侧处，圆盘空腔2-4内还安装有控制电路板5，控制电路板5用于控制舵机6和伺服电机9的转动角度量。圆盘上封板2-2上安装有滑轨2-3，滑轨2-3呈圆环形，圆环形滑轨2-3与球形轴承7滑动配合。
[0094]
如附图6所示，本实施例中的设备支撑机构1包括主体支撑架1-7，主体支撑架1-7一侧面上安装有后盖1-6，主体支撑架1-7的另一侧面上安装有双目摄像头1-2、指纹识别仪1-4、条码1-5以及触摸屏处理终端1-3；触摸屏处理终端1-3位于主体支撑架1-7的中部位置，双目摄像头1-2位于触摸屏处理终端1-3的上方，指纹识别仪1-4及条码1-5位于触摸屏处理终端1-3的下方。主体支撑架1-7与后盖1-6连接处开设有布线槽1-9，后盖1-6上开设有若干均匀分布的散热孔1-8，散热孔1-8可以组成各种形状，在散热的同时增加外观的美观性；主体支撑架1-7与角度调节转轴4连接处安装有连接块1-1。
[0095]
本实施例中的转动机构包括舵机6和舵机座8，舵机6的基体端安装在舵机座8上，舵机座8安装在旋转底座3，舵机6的输出端转动连接旋转圆盘结构2。
[0096]
本实施例中的角度调节机构包括伺服电机9和角度调节转轴4，伺服电机9的基体端位于旋转圆盘结构2上，伺服电机9的输出端转动连接角度调节转轴4，角度调节转轴4铰接连接主体支撑架1-7的边缘端。
[0097]
本实施例中的控制电路板5电连接有主机，主机包括主控模块、图形处理模块及本地图像处理模块；
[0098]
其中，主控模块用于下达面部图像数据采集指令，下达指令后，双目摄像头采集操作者面部图像，并把数据上传到本地数据库中进行存储；并在面部图像数据上传的过程中，主控模块无权干涉双目摄像头上传和存储动作；在数据上传后，有独立的本地图像处理模块单独进行图像采集质量判断，经过判断后，本地图像处理模块发送指令与主控模块，决定是否再次进行数据采集；采集完成后，主控模块停止采集过程的进程；
[0099]
图形处理模块用于驱动双目摄像头采集操作者的面部图形数据，并把采集的数据
经过自带图像处理，确定双目自身镜头的微调量，同时把采集的数据上传到主控模块的数据库；经过主控模块的图形处理，计算出舵机和伺服电机的转动角度增量，通过调整舵机角度和电机角度使得设备支撑结构所携带的设备与操作者达到最佳位置及角度，同时双目摄像头再次微调，确保操作者的面部数据完全在采集范围以内；
[0100]
本地图像处理模块用于在双目上传图像数据时被激活，进行图像存储和图像质量判断的任务，在判断后发送结果指令给主控模块；当采集数据成功，主控模块发送面部图像数据所有者的年龄段数据给本地图像处理模块，本地图像处理模块安装年龄段保存面部图像数据，保证本地保持的图像数据与网络进行隔离，以保证数据的安全性；当读取数据，则需专门的通讯网络进行读取。
[0101]
主机控制系统除了具有控制数据采集系统的主控模块外，另外包含由神经网络系统，神经系统类型是但不限于bp或mffnn。神经网络系统类型主要以单机小型神经网络为主，以提高数据采集系统的在各种环境的适应性。
[0102]
本发明的控制模块具有优化舵机6初始角度ω
e0
和伺服电机9初始角度ω
d0
的功能，并使用神经网络系统，如bp(前反馈神经网络)、mffnn(多层向前神经网络)，进行泛化新的初始角度，并将泛化结果保存到控制电路板5中，替换之前的数据。在经过一段时间的数据采集后，本地图像处理程序将采集到的图形进行特征统计，如按年龄阶段统计采集数据的面部数据中的目间距、目鼻间距等。在神经网络系统进行泛化时，使用最近一段时间内各个年龄段的目间距、目鼻间距、原初始角度作为输入值，将同时间段的舵机6的位置角度ωe、伺服电机9的位置角度ω
d0
的统计平均值作为判断值。经过神经网略泛化后得到新的初始角度ω
e0
和ω
d0
。
[0103]
在经过一段时间后，需人工检测各个年龄段的面部图像数据采集量，对于数据特别少的年龄段的面部图像数据统计量进行剔除，已减少神经网略泛化过程中的输入量，节省神经网略泛化时长。
[0104]
本实施例中的主机的控制量包括伺服电机9的转动角度ωe和舵机6的转动角度ωd，伺服电机9的转动角度ωe和舵机6的转动角度ωd通过控制电路板5进行控制，控制电路板5中存储有伺服电机9的转动角度ωe和舵机6的转动角度ωd的初始角度ω
e0
和ω
d0
，在每次开机后，控制电路板5驱动伺服电机9和舵机6运行到初始角度，达到初始角度后，等待主控模块的指令；
[0105]
在进行神经网络优化初始角时，需要当天工作完成后对当天的采集数据进行统计分析；在进行统计分析时，数据处理过程具体如下：
[0106]
s1、统计当天数据ω
ei
和ω
di
，其中，i＝1，2，
…
，n；
[0107]
s2、求取数据均值，公式如下：
[0108][0109][0110]
s3、求取数据标准方差，公式如下：
[0111][0112][0113]
s4、为了判断所采集的数据是否为普通人的数据，并剔除一些特别的数据(如，有人故意使用极限位置进行数据采集)，需要根据方差进行数据清洗：根据使用统计设置方差极限值s
emm
和s
dm
，具体如下：
[0114]
当se和sd的值分别小于s
emm
和s
dm
时，则认为所采集数据为正常数据，进行下一步计算；
[0115]
当se和sd的值其中一个或都大于s
emm
和s
dm
时，则将大于的一组数据进行清洗；
[0116]
当se＞s
em
时，则从数据ω
ei
剔除最大的数据，并从新进行标准方差计算，制作方差se＜s
em
。
[0117]
当sd＞s
dm
时，则从数据ω
di
剔除最大的数据，并从新进行标准方差计算，制作方差sd＜s
dm
。
[0118]
s5、将统计好的和作为神经网络的期望值进行神经网络的网络泛化；并将当天的采样数据的均值标准方差se及sd(清洗后的数据标准方差)俄特征数据作为训练输入数据为各个特征值的差值，公式如下：
[0119][0120][0121]
δse＝s
e-s
e0
；
[0122]
δsd＝s
d-s
d0
；
[0123]
其中，训练输入
[0124]
训练输入在输入前需要做极值法的归一化处理；
[0125]
训练输出
[0126]
s6、神经网络采用小型的多层网络拓扑结构：神经网络结构采用多输入双输出的结构(如采用常用的bp神经网络，其采用三层神经网络，四个输入参数两个数据输出的结构)或采用输出和原始输入一样的自编码模型(auto-encoder)；
[0127]
在网络设计中，其中η学习速率的设计根据每次输出误差的变化率采用不同阶段值，具体如下：
[0128][0129]
当
[0130]
当
[0131]
其中，a、a、b都是特定数值；
[0132]
s7、网络训练完成后，求取角度的变化量，具体如下：
[0133]
在网络输入输入量in(0 0 0 0)；
[0134]
得到输出量out(δω
e δωd)；
[0135]
s8、求取新的角度变量，公式如下：
[0136]
ω
e1
＝ω
e0
+δωe；
[0137]
ω
d1
＝ω
d0
+δωd；
[0138]
s9、输出设定值到控制电路板：将ω
e1
和ω
d1
作为新的初始值写入电路控制板中。
[0139]
如附图7所示，该装置的工作过程具体如下：
[0140]
(1)、通电后，电路控制板5控制舵机6和伺服电机9转动到设定的初始位置；双目摄像头1-2采集操作者的面部图像，经过图像处理后，判断所采集的面部图像是否符合要求：
[0141]
①
、若采集面部图像符合要求，则将数据上传至主机独立数据库，下一步执行步骤(4)；
[0142]
②
、若采集面部图像不符合要求，则执行步骤(2)；
[0143]
(2)、通过双目摄像头1-2自身的微动结构调整双目摄像头1-2和操作者的相对位置，再重新采集面部图像，并再次经过判断所采集的图像是否要求：
[0144]
①
、若采集面部图像符合要求，则将数据上传至主机独立数据库，下一步执行步骤(4)；
[0145]
②
、若采集面部图像不符合要求，则执行步骤(3)；
[0146]
(3)、主机控制模块控制控制电路板5转动舵机6和伺服电机9，起到调整设备支撑结构1与操作者面部相对位置的作用；调整完毕后，双目摄像头1-2重新采集操作者面部图像，并再次判断面部图像是否符合要求：
[0147]
①
、若采集面部图像符合要求，则将数据上传至主机独立数据库，下一步执行步骤(4)；
[0148]
②
、若面部图像数据不符合要求，则重复步骤(2)和步骤(3)，直至面部图像数据采集符合要求；
[0149]
(4)、双目摄像头1-2采集面部图像完成后，设备支撑结构1和旋转圆盘结构2与操作者已经处于比较理想的相对位置，便于操作者进行下一步的操作；此时，设备支撑结构1和旋转圆盘结构2锁定自己的位置，直至操作者完成所有的操作；
[0150]
(5)、操作者完成所有操作后，主机的主控模块发送指令给控制电路板5和双目摄像头1-2，控制电路板5驱动舵机6和伺服电机9返回初始位置，双目摄像头1-2返回初始位置，将设备支撑结构1和旋转圆盘结构2调整到原始位置；
[0151]
(6)、完成采集任务后，控制电路板5将记录锁定角度值ω上传至主机的主控模块，主机的主控模块周期性的统计角度ω，并提取特征值，并作为神经网络训练目标值，定期训练神经网络，并将神经网络角度初始角度预测值ω
e0
和ω
d0
作为控制电路板中舵机6和伺服电机9的初始角度；
[0152]
(7)、主机定期更新控制电路板中舵机6和伺服电机9的初始角度，以提高数据采集效率。
[0153]
实施例2：
[0154]
本发明可以和自助服务终端相互配合，作为终端的数据采集装置，并且可以将本发明的主机耦合到自助服务终端或其他配合设备的主机中。一旦耦合，自助服务终端可以
自身的主机通过控制电路板5控制伺服电机9舵机6的运动来调整双目摄像头1-2与操作者的相对位置，确保触摸屏处理终端1-3与操作者相对位置，方便操作者进行办公。
[0155]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

技术特征：

1.一种自动调整角度的数据采集装置，其特征在于，该装置包括设备支撑结构、旋转圆盘结构和旋转底座，旋转底座与旋转圆盘结构之间设置有转动机构；旋转圆盘结构与设备支撑结构之间设置有角度调节机构；设备支撑机构包括主体支撑架，主体支撑架一侧面上设置有后盖，主体支撑架的另一侧面上设置有双目摄像头、指纹识别仪、条码以及触摸屏处理终端；转动机构包括舵机和舵机座，舵机的基体端安装在舵机座上，舵机座安装在旋转底座，舵机的输出端转动连接旋转圆盘结构。2.根据权利要求1所述的自动调整角度的数据采集装置，其特征在于，所述角度调节机构包括伺服电机和角度调节转轴，伺服电机的基体端位于旋转圆盘结构上，伺服电机的输出端转动连接角度调节转轴，角度调节转轴铰接连接主体支撑架的边缘端。3.根据权利要求1或2所述的自动调整角度的数据采集装置，其特征在于，所述主体支撑架与后盖连接处设置有布线槽，后盖上设置有若干均匀分布的散热孔；主体支撑架与角度调节转轴连接处设置有连接块。4.根据权利要求3所述的自动调整角度的数据采集装置，其特征在于，所述触摸屏处理终端位于主体支撑架的中部位置，双目摄像头位于触摸屏处理终端的上方，指纹识别仪及条码位于触摸屏处理终端的下方。5.根据权利要求4所述的自动调整角度的数据采集装置，其特征在于，所述旋转底座上设置有呈圆周分布的球形轴承，球形轴承用于支撑旋转圆盘结构，在支撑作用的同时减小旋转底座与旋转圆盘结构之间的摩擦力。6.根据权利要求5所述的自动调整角度的数据采集装置，其特征在于，所述旋转圆盘结构包括转动圆盘主体架，转动圆盘主体架上设置有圆盘上封板，圆盘上封板与转动圆盘主体架形成圆盘空腔，伺服电机位于圆盘空腔内的一侧处，圆盘空腔内还设置有控制电路板，控制电路板用于控制舵机和伺服电机的转动角度量。7.根据权利要求6所述的自动调整角度的数据采集装置，其特征在于，所述圆盘上封板上设置有滑轨，滑轨呈圆环形，圆环形滑轨与球形轴承滑动配合。8.根据权利要求1所述的自动调整角度的数据采集装置，其特征在于，所述控制电路板电连接有主机，主机包括主控模块、图形处理模块及本地图像处理模块；其中，主控模块用于下达面部图像数据采集指令，下达指令后，双目摄像头采集操作者面部图像，并把数据上传到本地数据库中进行存储；并在面部图像数据上传的过程中，主控模块无权干涉双目摄像头上传和存储动作；在数据上传后，有独立的本地图像处理模块单独进行图像采集质量判断，经过判断后，本地图像处理模块发送指令与主控模块，决定是否再次进行数据采集；采集完成后，主控模块停止采集过程的进程；图形处理模块用于驱动双目摄像头采集操作者的面部图形数据，并把采集的数据经过自带图像处理，确定双目自身镜头的微调量，同时把采集的数据上传到主控模块的数据库；经过主控模块的图形处理，计算出舵机和伺服电机的转动角度增量，通过调整舵机角度和电机角度使得设备支撑结构所携带的设备与操作者达到最佳位置及角度，同时双目摄像头再次微调，确保操作者的面部数据完全在采集范围以内；本地图像处理模块用于在双目上传图像数据时被激活，进行图像存储和图像质量判断的任务，在判断后发送结果指令给主控模块；当采集数据成功，主控模块发送面部图像数据
所有者的年龄段数据给本地图像处理模块，本地图像处理模块安装年龄段保存面部图像数据，保证本地保持的图像数据与网络进行隔离，以保证数据的安全性；当读取数据，则需专门的通讯网络进行读取。9.根据权利要求8所述的自动调整角度的数据采集装置，其特征在于，所述主机的控制量包括伺服电机的转动角度ω
e
和舵机的转动角度ω
d
，伺服电机的转动角度ω
e
和舵机的转动角度ω
d
通过控制电路板进行控制，控制电路板中存储有伺服电机的转动角度ω
e
和舵机的转动角度ω
d
的初始角度ω
e0
和ω
d0
，在每次开机后，控制电路板驱动伺服电机和舵机运行到初始角度，达到初始角度后，等待主控模块的指令；在进行神经网络优化初始角时，需要当天工作完成后对当天的采集数据进行统计分析；在进行统计分析时，数据处理过程具体如下：s1、统计当天数据ω
ei
和ω
di
，其中，i＝1，2，
…
，n；s2、求取数据均值，公式如下：s2、求取数据均值，公式如下：s3、求取数据标准方差，公式如下：s3、求取数据标准方差，公式如下：s4、根据方差进行数据清洗：根据使用统计设置方差极限值s
em
和s
dm
，具体如下：当s
e
和s
d
的值分别小于s
em
和s
dm
时，则认为所采集数据为正常数据，进行下一步计算；当s
e
和s
d
的值其中一个或都大于s
em
和s
dm
时，则将大于的一组数据进行清洗；当s
e
＞s
em
时，则从数据ω
ei
剔除最大的数据，并从新进行标准方差计算，制作方差s
e
＜s
em
。当s
d
＞s
dm
时，则从数据ω
di
剔除最大的数据，并从新进行标准方差计算，制作方差s
d
＜s
dm
。s5、将统计好的和作为神经网络的期望值进行神经网络的网络泛化；并将当天的采样数据的均值标准方差s
e
及s
d
俄特征数据作为训练输入数据为各个特征值的差值，公式如下：差值，公式如下：δs
e
＝s
e-s
e0
；δs
d
＝s
d-s
d0
；其中，训练输入训练输入在输入前需要做极值法的归一化处理；
训练输出s6、神经网络采用小型的多层网络拓扑结构：神经网络结构采用多输入双输出的结构或采用输出和原始输入一样的自编码模型；在网络设计中，其中η学习速率的设计根据每次输出误差的变化率采用不同阶段值，具体如下：当当其中，a、a、b都是特定数值；s7、网络训练完成后，求取角度的变化量，具体如下：在网络输入输入量in(0000)；得到输出量out(δω
e δω
d
)；s8、求取新的角度变量，公式如下：ω
e1
＝ω
e0
+δω
e
；ω
d1
＝ω
d0
+δω
d
；s9、输出设定值到控制电路板：将ω
e1
和ω
d1
作为新的初始值写入电路控制板中。10.根据权利要求8或9所述的自动调整角度的数据采集装置，其特征在于，该装置的工作过程具体如下：(1)、通电后，电路控制板控制舵机和伺服电机转动到设定的初始位置；双目摄像头采集操作者的面部图像，经过图像处理后，判断所采集的面部图像是否符合要求：
①
、若采集面部图像符合要求，则将数据上传至主机独立数据库，下一步执行步骤(4)；
②
、若采集面部图像不符合要求，则执行步骤(2)；(2)、通过双目摄像头自身的微动结构调整双目摄像头和操作者的相对位置，再重新采集面部图像，并再次经过判断所采集的图像是否要求：
①
、若采集面部图像符合要求，则将数据上传至主机独立数据库，下一步执行步骤(4)；
②
、若采集面部图像不符合要求，则执行步骤(3)；(3)、主机控制模块控制控制电路板5转动舵机6和伺服电机9，起到调整设备支撑结构与操作者面部相对位置的作用；调整完毕后，双目摄像头重新采集操作者面部图像，并再次判断面部图像是否符合要求：
①
、若采集面部图像符合要求，则将数据上传至主机独立数据库，下一步执行步骤(4)；
②
、若面部图像数据不符合要求，则重复步骤(2)和步骤(3)，直至面部图像数据采集符合要求；(4)、双目摄像头采集面部图像完成后，设备支撑结构和旋转圆盘结构与操作者已经处于比较理想的相对位置，便于操作者进行下一步的操作；此时，设备支撑结构和旋转圆盘结构锁定自己的位置，直至操作者完成所有的操作；(5)、操作者完成所有操作后，主机的主控模块发送指令给控制电路板和双目摄像头，
控制电路板驱动舵机和伺服电机返回初始位置，双目摄像头返回初始位置，将设备支撑结构和旋转圆盘结构调整到原始位置；(6)、完成采集任务后，控制电路板将记录锁定角度值ω上传至主机的主控模块，主机的主控模块周期性的统计角度ω，并提取特征值，并作为神经网络训练目标值，定期训练神经网络，并将神经网络角度初始角度预测值ω
e0
和ω
d0
作为控制电路板中舵机和伺服电机的初始角度；(7)、主机定期更新控制电路板中舵机和伺服电机的初始角度，以提高数据采集效率。

技术总结

本发明公开了一种自动调整角度的数据采集装置，属于智能办公技术领域，本发明要解决的技术问题为如何实现数据采集设备自动调节与操作者之间的角度，提高面部图像数据的采集质量，同时提高数据采集的可操作性及效率，技术方案为：其结构包括设备支撑结构、旋转圆盘结构和旋转底座，旋转底座与旋转圆盘结构之间设置有转动机构；旋转圆盘结构与设备支撑结构之间设置有角度调节机构；设备支撑机构包括主体支撑架，主体支撑架一侧面上设置有后盖，主体支撑架的另一侧面上设置有双目摄像头、指纹识别仪、条码以及触摸屏处理终端；转动机构包括舵机和舵机座，舵机的基体端安装在舵机座上，舵机座安装在旋转底座，舵机的输出端转动连接旋转圆盘结构。连接旋转圆盘结构。连接旋转圆盘结构。