CN102946663A - 一种图像识别智能照明控制系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种图像识别智能照明控制系统及其控制方法，涉及智能照明控制领域。包括摄像头、计算机、通讯模块、和照明区域构成，摄像头、计算机、通讯模块与照明区域依次相连，摄像头将照明区域分为n个ROI，n为复数；每个ROI由光源控制模块、光源驱动模块和照明装置构成，光源控制模块与通讯模块相连，光源控制模块、光源驱动模块和照明模块依次相连。本发明可对监控区域实行分区域，且对所分区域同时进行监控，节约能源，不需要人工干预，智能化程度高。

Description

一种图像识别智能照明控制系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及智能照明控制领域，具体涉及一种基于图像识别的智能照明控制系统及其控制方法。
背景技术
随着现代科学技术的不断发展，人们对生活质量的要求不断提高，现代化的智能照明控制已经成为当今发展的潮流。目前，现有的智能照明控制系统利用红外线探测器来探测人体的存在，红外线探测器优点是结构简单、成本低、功耗低；缺点是受环境温度干扰较大，探测距离短，不能满足现代照明控制不断发展的需要。中国申请号201010275058.9智能灯光控制系统及其控制方法与中国申请号201010275069.7智能灯光控制系统及其控制方法两件发明专利申请，公开了一种使用图像识别的智能照明控制系统，其通过移动检测可以很直观的看到监控区域的情况，然后根据需要进行开灯、关灯，不仅可以节能，也改善了人们的生活品质。但上述两项发明申请只能对一个监控区域进行全亮或全暗的控制，无法实现分区域控制，有时区域太广，有些不需要照明的区域也开启了照明装置，无法实现分区域、智能化的控制，浪费能源。
发明内容
本发明的目的在于针对上面所述缺陷，提供一种能分区域同时控制的图像识别智能照明控制系统。
本发明的另一目的是提供一种图像识别智能照明控制方法。
本发明的目的是通过以下技术方案予以实现的。
一种图像识别智能照明控制系统，其特征是：包括摄像头、计算机、通讯模块、和照明区域构成，摄像头、计算机、通讯模块与照明区域依次相连，摄像头将照明区域分为n个ROI，n为复数；每个ROI由光源控制模块、光源驱动模块和照明装置构成，光源控制模块与通讯模块相连，光源控制模块、光源驱动模块和照明模块依次相连。
所述ROI还安装有光敏传感器，分别与光源驱动模块和照明模块相连。
所述摄像头是CCD的摄像头、或是CMOS的摄像头，或是多个摄像头同时进行。
所述摄像头为红外或近红外的摄像头。
所述ROI全称为Region of Intrest，即感兴趣区域。
所述摄像头，通过计算机接收对其监测到的视频流。
所述计算机，实现对摄像头所监测到的图像序列进行接收和处理。
所述光源控制模块，接收计算机经由无线或有线传输方式传来的照明控制信息。
所述光源驱动模块，通过IC芯片控制的电源驱动电路去驱动如基于LED的光源装置，将其点亮并调节照明装置的亮度。
所述通讯模块包括通信装置和通信终端，所述通信装置的输入端与计算机相连，所述通信终端的输出端与至少一个光源控制模块的输入端相连。
所述光源控制模块主要用于接收计算机经由无线或有线的传输方式传来的照明控制信息，并将控制信息转送至光源驱动模块，使其调节照明装置。
所述无线数据传输部分，可以使用ZigBee技术，蓝牙和Wi-Fi技术等几种方式; 所述有线数据传输部分，可以使用电力线传输技术，串口，RS485和can bus技术等几种方式。
一种图像识别智能照明控制方法，其特征是： 包括如下步骤：
1）摄像头在所控制的区域检测读取到一帧图像后，对当前帧图像进行去噪处理；
2）将处理后的当前帧图像与背景相减得到前景，用阈值分割排除噪声引起的误将背景当成前景的错误；
3）排除前景中的非人区域得到前景中的人体区域，从而确定人体所在位置；
4）摄像头根据人体位置将人体分类至图像划分为n个ROI，n为复数，根据每个ROI的人体数量分别判断每个ROI需要之照明亮度，光源控制模块对照明装置进行亮度调整；
5）摄像头返回继续检测读取下一帧图像，循环往复上述步骤。
步骤2）中所述阈值分割是指预先设置一个阈值，并将灰度图像二值化，若当前帧灰度图像与背景的差值的绝对值大于阈值，则为前景区域，亮度设为255，否则为背景，亮度为0。
还可对步骤2）中所述前景二值图像进行形态学处理，包括清除孤立的轮廓区域以及消除轮廓区域内部的空洞，使前景图像平滑完整。
步骤3）中所述确定人体所在的位置时，是检测人体头部所在区域。
步骤4）中所述光源控制模块对照明装置进行亮度调整是将光敏传感器感应的亮度和设定值进行比较，根据两者的差值对亮度进行调整。
本发明的有益效果是：本发明可对监控区域实行分区域，且对所分区域同时进行监控。利用摄像头实时监控控制区域的视频流，将每个摄像头控制的区域分为n个ROI，根据图像中每个ROI中是否存在人体以及存在人体的多少，将每个ROI的控制信息分别发送到ROI相对应的光源控制模块，来调节相应ROI的照明装置的亮度。本发明节约能源，不需要人工干预，智能化程度高。
附图说明
图1为本发明实施例中的图像识别智能照明控制系统的结构框图。
图2为本发明实施例中的计算机控制摄像头的方法流程图。
图3为本发明实施例中照明装置亮度调整流程图。
图中，1摄像头，2计算机，3通讯模块，4照明区域，5光源控制模块，6光源驱动模块，7照明装置，8光敏传感器。
具体实施方式
本发明的图像识别智能照明控制系统可以是家庭的灯光控制系统，也可以是办公场所的灯光控制系统，或者其他场所的灯光控制系统。下面以办公场所中一个常见的走廊为例对本发明的图像识别智能照明控制系统及其控制方法进行详细的说明，在该实施例中在房顶每隔一段距离安装有一个照明装置，且每个照明装置具有亮度可调功能。在其他的实施例中，灯的个数、位置以及具体作用都可以根据实际情况进行具体设置。
如图1所示，一种图像识别智能照明控制系统，包括监测照明区域的摄像头1，对摄像头1所监测到的图像序列进行接收和处理的计算机2以及照明区域4，摄像头1将照明区域4分为n（n为复数）个ROI，每个ROI内置有对照明装置7进行控制的光源控制模块5，控制照明装置7启闭和亮度的光源驱动模块6和照明装置7。
摄像头1对照明区域4进行监控，无论人位于走廊的哪个位置，都应该能从图像中检测出来，为此，应保证摄像头1的拍摄范围能够覆盖走廊的所有区域。这样的要求可以通过利用多个摄像头同时联合进行达到。为了在黑暗的环境中也能检测到需要的视频流，可以采用红外/近红外的摄像头进行拍摄。
如图2所示，一种图像识别智能照明控制方法，包括如下步骤：
1）首先摄像头1监测照明区域4，并获取当前帧图像。
2）当前帧图像在数字化和传输过程中由于设备及外界环境干扰的影响，为了较好的实现目标分割，必须去除噪声。
3）将当前帧的灰度图像与训练好的灰度背景模型相减。
4）由于噪声的影响，有时可能会把背景当成前景，需要设置一个阈值，并将灰度图像二值化，若当前帧灰度图像与背景的差值的绝对值大于阈值，则为前景区域，亮度设为255，否则为背景，亮度为0。这样可以排除由光照等噪声引起的误将背景当成前景的错误。
5）对前景二值图像进行形态学处理，主要包括清除孤立的轮廓区域以及消除轮廓区域内部的空洞，使前景图像平滑完整。
6）摄像头1对当前帧图像进行轮廓检测获取人体的坐标，宽度与高度等特征值，确定人体位置。
7）摄像头1根据人体位置将人体分类至图像划分为n（n为复数）个ROI，每个ROI上方有照明装置7，根据每个ROI的人体数量分别判断每个ROI需要之照明亮度。
8）如果摄像头1的检测结果显示图像中不存在人体，则认为该走廊上没有人，此时摄像头1输出未检测到人体的检测结果给光源控制模块5，则光源驱动模块6关闭所有照明装置7；如果摄像头1的检测结果显示图像中存在人体，则启动照明装置7。
前述步骤8）中，一旦检测到走廊上有人就会启动照明装置7，而根据在某个ROI检测到的人体，根据人体位置确定需要调整哪个位置的照明装置7，可以根据事先确定的区域对应关系确定对应的照明装置7，这样可以精确控制启动具体的照明装置7。
计算机2通过对摄像头1所监测到的图像序列进行接收和处理后的控制信息输出给光源控制模块5，由每个ROI中的光源控制模块5根据控制信息调节相应的照明装置7的亮度。
光源驱动模块6的主要作用是根据控制信息确定的亮度进行调整。进行亮度调整的前提是需要知道当前的亮度，常用的检测亮度的方法是利用光敏传感器8。为此，在每个ROI内装有一个光敏传感器。
图3为照明装置7亮度调整的流程图，其中Ic为光敏传感器8检测到的当前亮度，It是正常亮度的设定值，如果需要开启照明装置时，先利用光敏传感器8检测当前亮度Ic与It的大小，若Ic>It，当前亮度已足够，无需开启照明装置7，若Ic<It，则开启照明装置7。再进行下一次的比较，循环往复。

Claims (10)

1.一种图像识别智能照明控制系统，其特征在于：包括摄像头（1）、计算机（2）、通讯模块（3）、和照明区域（4）构成，摄像头（1）、计算机（2）、通讯模块（3）与照明区域（4）依次相连，摄像头（1）将照明区域（4）分为n个ROI，n为复数；每个ROI由光源控制模块（5）、光源驱动模块（6）和照明装置（7）构成，光源控制模块（5）与通讯模块（3）相连，光源控制模块（5）、光源驱动模块（6）和照明模块（7）依次相连。
2.根据权利要求1所述的一种图像识别智能照明控制系统，其特征在于：所述通讯模块（3）包括通信装置和通信终端，所述通信装置的输入端与计算机（2）相连，所述通信终端的输出端与至少一个光源控制模块（5）的输入端相连；所述ROI还安装有光敏传感器（8），分别与光源驱动模块（6）和照明模块（7）相连。
3.根据权利要求1所述的一种图像识别智能照明控制系统，其特征在于：所述光源控制模块（5）主要用于接收计算机（2）经由无线或有线的传输方式传来的照明控制信息，并将控制信息转送至光源驱动模块（6），使其调节照明装置；所述无线数据传输方式，可以使用ZigBee技术，蓝牙或Wi-Fi技术；所述有线数据传输方式，可以使用电力线传输技术，串口，RS485或can bus技术。
4.根据权利要求1所述的一种图像识别智能照明控制系统，其特征在于：所述摄像头（1）是CCD的摄像头、或是CMOS的摄像头，或是多个摄像头同时进行。
5.根据权利要求1所述的一种图像识别智能照明控制系统，其特征在于：所述摄像头（1）为红外或近红外的摄像头。
6.一种图像识别智能照明控制方法，其特征在于： 包括如下步骤：
1）摄像头在所控制的区域检测读取到一帧图像后，对当前帧图像进行去噪处理；
2）将处理后的当前帧图像与背景相减得到前景，用阈值分割排除噪声引起的误将背景当成前景的错误；
3）排除前景中的非人区域得到前景中的人体区域，从而确定人体所在位置；
4）摄像头根据人体位置将人体分类至图像划分为n个ROI，n为复数，根据每个ROI的人体数量分别判断每个ROI需要之照明亮度，光源驱动模块对照明装置进行亮度调整；
5）摄像头返回继续检测读取下一帧图像，循环往复上述步骤。
7.根据权利要求6所述的一种图像识别智能照明控制方法，其特征在于：步骤2）中所述阈值分割是指预先设置一个阈值，并将灰度图像二值化，若当前帧灰度图像与背景的差值的绝对值大于阈值，则为前景区域，亮度设为255，否则为背景，亮度为0。
8.根据权利要求7所述的一种图像识别智能照明控制方法，其特征在于：对步骤2）中所述前景二值图像进行形态学处理，包括清除孤立的轮廓区域以及消除轮廓区域内部的空洞，使前景图像平滑完整。
9.根权利要求6所述的一种图像识别智能照明控制方法，其特征在于：步骤3）所述中确定人体所在的位置时，是检测人体头部所在区域。
10.根权利要求6所述的一种图像识别智能照明控制方法，其特征在于：步骤4）中所述光源驱动模块对照明装置进行亮度调整是将光敏传感器感应的亮度和设定值进行比较，根据两者的差值对亮度进行调整。
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