CN101835305A - 一种基于人体探测的照明控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于人体探测的照明控制方法，其技术要点包括下述步骤：(1)安装CCD或者CMOS摄像头并连接到控制计算机，在控制计算机内设定需要的照度；(2)通过概率背景模型检测有人的区域；(3)当有人出现在照明场所的某一区域时，系统将当前帧图像从RGB颜色空间转换到HSV颜色空间，得到当前帧的图像亮度，并结合照度传感器得到的照度值自动控制该区域照明设备的亮度；(4)当检测到人离开某区域时，系统自动关闭该区域的照明设备。本发明可远距离、大范围探测人体，增强照明控制系统的智能性，具有成本较低的有点，用于照明场所的灯光智能控制。

Description

一种基于人体探测的照明控制方法
技术领域
本发明涉及一种照明控制技术，更具体地说，它涉及一种基于人体探测的照明控制方法。
背景技术
照明是为人体的视觉感受器提供光源的方法，因此作为智能照明系统的核心任务是对人体所在的位置进行检测，并对以人体为中心的一定范围进行适当的照明。在目前的智能照明系统中，用于检测人体位置的设备主要是红外微波探头。红外微波探头具有非接触探测、可靠性高的优点，但其缺点主要是探测范围有限，导致工程中对探头的使用过多，接线繁复且成本增加，并且无法应用于高度超过探头探测距离的房间。
视觉人体运动分析是近年来计算机视觉领域中备受关注的前沿方向，它从包含人体的图像序列中检测、识别、跟踪人体以获取人体的运动参数，并根据运动参数对人的行为进行理解和描述。我们将支持向量机引入到人体的运动分析中，对摄像头获取的帧序列建立概率背景模型，取得了较帧间差分法、高斯背景建模、核密度背景估计法更好的效果。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有技术的上述不足，提供一种远距离、大范围探测人体，增强照明控制系统的智能性，成本较低的基于人体探测的照明控制方法。
本发明的技术方案是这样的：一种基于人体探测的照明控制方法，包括下述步骤：(1)在需要进行灯光智能控制的照明场所安装CCD或者CMOS摄像头，将摄像头的输出信号连接到控制计算机，并在控制计算机内根据照明场所不同区域设定需要的照度；(2)通过概率背景模型检测有人的区域：方法是利用CCD或者CMOS摄像头获取的若干帧图像序列，建立支持向量机初始概率背景模型；将新获取的图像帧输入概率背景模型，判断图像帧中是否存在物体的移动，如有物体移动，则进一步判断移动的物体是否是人，并且检测人处于预先设定的区域位置，并在当前图像帧的基础上更新支持向量机概率背景模型；(3)当有人出现在照明场所的某一区域时，系统将当前帧图像从RGB颜色空间转换到HSV颜色空间，得到当前帧的图像亮度，并结合照度传感器得到的照度值自动控制该区域照明设备的亮度；(4)当检测到人离开某区域时，系统自动关闭该区域的照明设备。
进一步的，上述的一种基于人体探测的照明控制方法中，步骤(1)中的摄像头是以垂直视角或倾斜视角固定在照明场所的上方。
上述的一种基于人体探测的照明控制方法中，步骤(2)的具体步骤是，a、对CCD或者CMOS摄像头最初获得的若干图像帧建立基于图像块的静止背景模型，并定义合适的像素级稳态准则，初始化多模态支持向量机背景模型；b、将当前获取的图像帧输入到背景模型，进行前景与背景图像的分离，，并将分离后的前景图像4.根据权利要求3所述的一种基于人体探测的照明控制方法，其特征在于，其中后进行二值化处理，使前景图像只包含人体，然后判断此人体所在哪个预设区域中；c、在当前帧的基础上动态更新背景模型，使背景模型做到随环境变化的自适应；d、重复b和c步骤。
上述的一种基于人体探测的照明控制方法中，步骤a是对图像块建立多峰分布模型；其中步骤b去除噪声的方法是对前景图像进行先腐蚀后膨胀的形态学方法处理，再通过二值化的连通分量分析提取一个区域面积最大的单连通的运动目标。
本发明利用摄像头所提供的图像信息实现对人体的探测，达到智能控制照明的目的，相对传统的红外微波探头而言，使得系统在非接触探测人体位置的同时，增大探测的范围，从而达到减少布线、降低成本，并且节约能源的效果。
附图说明
下面结合附图中的具体实施例对本发明作进一步地详细说明，但不构成对本发明的任何限制。
图1是本发明的控制原理方框图；
图2是本发明的逻辑方框图；
图3是图3中A区域敞开式办公室灯光布置示意图。
具体实施方式
参阅图1所示，本发明的一种基于人体探测的照明控制方法，其工作原理是：以垂直或倾斜向下方式安装的普通摄像头，对需要进行灯光智能控制的照明场所进行图像拍摄，并将拍摄的图像信号输送给控制计算机；通过控制计算机判断是否有人，如果有人，则发出控制信号给照明调节器，使照明灯具打开到设定的照度；当人离开后，则发出控制信号给照明调节器，使照明灯具关闭。具体包括下述步骤：
(1)在需要进行灯光智能控制的照明场所安装CCD或者CMOS摄像头，将摄像头的输出信号连接到控制计算机，并在控制计算机内根据照明场所不同区域的需要设定适当的照度。
(2)通过概率背景模型检测有人的区域：首先获取CCD或者CMOS摄像头的若干帧图像序列，建立支持向量机初始概率背景模型；就是将新获取的图像帧输入概率背景模型，判断图像帧中是否存在物体的移动，其原理是通过支持向量机概率背景模型比较当前帧与过去帧序列，当有物体移动时，图像发生变化的概率较大；如有物体移动，则进一步判断移动的物体是否是人，并且检测人处于预先设定的区域位置；在当前图像帧的基础上更新支持向量机概率背景模型。
(3)当有人出现在照明场所的某一区域时，系统将当前帧图像从RGB颜色空间转换到HSV颜色空间，得到当前帧的图像亮度，并结合照度传感器得到的照度值自动控制该区域照明设备的亮度。
(4)当检测到人离开某区域时，系统自动关闭该区域的照明设备。
参阅图2所示，其是本发明控制计算机对图像信号的处理逻辑方框图，其关键是利用支持向量机训练初始概率背景模型；对新获取的图像帧检测出其前景图像，判断前景是人还是其他移动的物体(例如噪声)；由于人体运动有其连续性，并且人体所在区域的大小相对固定，可以以一区域连续3帧出现运动物体，且物体占区域面积大于某一阈值的作为探测到的人体；当有人出现在照明场所的某一区域时，系统自动根据该区域的照度控制照明设备的亮度；当人离开该区域后，系统自动关闭照明设备。具体的具体步骤是，a、对CCD或者CMOS摄像头最初获得的若干(100帧)图像帧建立基于图像块的静止背景模型，考虑到背景的自身特性(背景包含固有运动物体，如监视器屏幕)，需要对图像块建立多峰分布模型，并定义合适的像素级稳态准则，初始化多模态支持向量机背景模型；b、将当前获取的图像帧输入到背景模型，进行前景与背景图像的分离，并将分离后的前景图像进行二值化处理；对于图像中存在的噪声干扰，可通过对图像进行先腐蚀后膨胀的形态学方法改善这种情况；经过形态学方法处理后，一些较大的噪声区域还是不能消除，这时再通过二值化的连通分量分析提取一个区域面积最大的单连通的运动目标；最后，经过处理后的图像中，前景只包含人体，然后判断此人体所在哪个预设区域中；c、随着时间的推移，背景不可避免的会发生变化，因此必须在当前帧的基础上动态更新背景模型，使背景模型做到随环境变化的自适应；d、重复b和c步骤。
参阅图3所示，为本发明的基于人体探测的照明控制方法用于敞开式办公室的具体示意图，在办公室右侧顶部设有摄像头1，摄像头1通过USB接口接入计算机2，此计算机2与智能照明控制系统主机在同一局域网内；摄像头1能对整个敞开式办公室的每个座位进行探测，当有人在座位上时，自动开启座位顶部灯光，没人时延迟关闭灯光，从而实现灯光照明的智能控制。

Claims (5)

1.一种基于人体探测的照明控制方法，其特征在于包括下述步骤：(1)在需要进行灯光智能控制的照明场所安装CCD或者CMOS摄像头，将摄像头的输出信号连接到控制计算机，并在控制计算机内根据照明场所不同区域设定需要的照度；(2)通过概率背景模型检测有人的区域：方法是利用CCD或者CMOS摄像头获取的若干帧图像序列，建立支持向量机初始概率背景模型；将新获取的图像帧输入概率背景模型，判断图像帧中是否存在物体的移动，如有物体移动，则进一步判断移动的物体是否是人，并且检测人处于预先设定的区域位置，并在当前图像帧的基础上更新支持向量机概率背景模型；(3)当有人出现在照明场所的某一区域时，系统将当前帧图像从RGB颜色空间转换到HSV颜色空间，得到当前帧的图像亮度，并结合照度传感器得到的照度值自动控制该区域照明设备的亮度；(4)当检测到人离开某区域时，系统自动关闭该区域的照明设备。
2.根据权利要求1所述的一种基于人体探测的照明控制方法，其特征在于，步骤(1)中的摄像头是以垂直视角或倾斜视角固定在照明场所的上方。
3.根据权利要求1所述的一种基于人体探测的照明控制方法，其特征在于，步骤(2)的具体步骤是，a、对CCD或者CMOS摄像头最初获得的若干图像帧建立基于图像块的静止背景模型，并定义合适的像素级稳态准则，初始化多模态支持向量机背景模型；b、将当前获取的图像帧输入到背景模型，进行前景与背景图像的分离，，并将分离后的前景图像4.根据权利要求3所述的一种基于人体探测的照明控制方法，其特征在于，其中后进行二值化处理，使前景图像只包含人体，然后判断此人体所在哪个预设区域中；c、在当前帧的基础上动态更新背景模型，使背景模型做到随环境变化的自适应；d、重复b和c步骤。
4.根据权利要求3所述的一种基于人体探测的照明控制方法，其特征在于，步骤a是对图像块建立多峰分布模型。
5.根据权利要求3所述的一种基于人体探测的照明控制方法，其特征在于，其中步骤b去除噪声的方法是对前景图像进行先腐蚀后膨胀的形态学方法处理，再通过二值化的连通分量分析提取一个区域面积最大的单连通的运动目标。
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