CN103375872B - 空调设备运行状态的控制方法及空调设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种空调设备运行状态的控制方法及空调设备，控制方法包括：采集空调设备所在房间的图像信息；对图像信息进行处理以获得房间的容积参数；根据容积参数控制空调设备的运行状态。通过本发明，采用视觉技术对空调环境的空间大小进行智能测量，并根据测量参数对空调的运行状态进行自动调整，从而使空调处于最佳工作状态并达到节能的效果。

Description

空调设备运行状态的控制方法及空调设备

技术领域

本发明涉及空调领域，具体而言，涉及一种空调设备运行状态的控制方法及空调设备。

背景技术

空调设备智能技术已经被广泛采用，通过根据室内、地、壁面温度等信息，进行温度、风量以及风向的控制，可以进一步提高室内的人的舒适性，可以自动地进行舒适的空气调节运转。

当前，空调设备现有智能技术多是通过温度传感器及预置运行模式来实现，其局限性是显而易见的，无法根据安装环境进行自适应的运行状态调整，进而无法达到最优化的制冷及节能效果。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种空调设备运行状态的控制方法及空调设备，以至少解决上述空调设备根据安装环境进行自适应的运行状态调整的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种空调设备运行状态的控制方法，包括：采集空调设备所在房间的图像信息；对图像信息进行处理以获得房间的容积参数；根据容积参数控制空调设备的运行状态。

优选地，采集空调设备所在房间的图像信息，包括：通过立体视觉系统采集房间特定区域的图像，其中，立体视觉系统包括至少两台摄像头。

优选地，特定区域包括：房间的边线区域或房间的墙顶线区域。

优选地，对图像信息进行处理以获得房间的容积参数，包括：对特定区域的图像采用边缘检测算法获得房间的边线；根据房间的边线采用立体匹配算法计算出房间的长、宽、高以及房间的容积。

优选地，立体匹配算法包括：基于特征的匹配算法和基于区域的匹配算法。

优选地，根据容积参数控制空调设备的运行状态，包括：根据房间的高度值，确定空调设备的上下导风板的扫风角度。

优选地，根据容积参数控制空调设备的运行状态，还包括：根据房间的宽度值，确定空调设备的左右导风板扫风角度。

优选地，根据容积参数控制空调设备的运行状态，还包括：根据房间的长度值，确定空调设备的风机转速。

优选地，根据容积参数控制空调设备的运行状态，还包括：根据房间的容积，确定空调设备的压缩机工作频率。

根据本发明的另一方面，提供了一种空调设备，包括：立体视觉系统，用于采集空调设备所在房间的图像信息；图像处理单元，用于对图像信息进行处理以获得房间的容积参数；控制器，根据容积参数控制空调设备的运行状态。

优选地，立体视觉系统包括至少两台用于采集房间特定区域图像的摄像头。

优选地，图像处理单元包括：第一计算模块，用于对特定区域的图像采用边缘检测算法获得房间的边线；第二计算模块，用于根据房间的边线采用立体匹配算法计算出房间的长、宽、高以及房间的容积。

优选地，控制器包括：第一控制单元，用于根据房间的高度值，确定空调设备的上下导风板的扫风角度；第二控制单元，用于根据房间的宽度值，确定空调设备的左右导风板扫风角度；第三控制单元，用于根据房间的长度值，确定空调设备的风机转速；第四控制单元，用于根据房间的容积，确定空调设备的压缩机工作频率。

通过本发明，采用视觉技术对空调环境的空间大小进行智能测量，并根据测量参数对空调的运行状态进行自动调整，从而使空调处于最佳工作状态并达到节能的效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的空调设备运行状态的控制方法的流程图；

图2是根据本发明实施例的空调设备运行架构示意图；

图3是根据本发明实施例的房间侧视图；

图4是根据本发明实施例的房间俯视图；

图5是根据本发明实施例的空调设备的结构框图；

图6是根据本发明实施例的空调设备的图像处理单元结构框图；

图7是根据本发明实施例的空调设备的控制器结构框图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

图1是根据本发明实施例的空调设备运行状态的控制方法的流程图。本实施例提供了一种空调设备运行状态的控制方法，其流程如图1所示，包括步骤S102至步骤S106：

步骤S102，采集空调设备所在房间的图像信息；

步骤S104，对图像信息进行处理以获得房间的容积参数；

步骤S106，根据容积参数控制空调设备的运行状态。

通过本发明实施例，采用视觉技术对空调环境的空间大小进行智能测量，并根据测量参数对空调的运行状态进行自动调整，从而使空调处于最佳工作状态并达到节能的效果。

在执行步骤S102的过程中，可以通过立体视觉系统采集房间特定区域的图像，其中，立体视觉系统包括至少两台摄像头。其中，特定区域可以为房间的边线区域，也可以为房间的墙顶线区域。

其中，上述实施过程的总体架构可以如图2所示，摄像头采集图像，输入图像采集处理单元，进一步与空调控制器进行交互。在实施中，摄像头采集区域图像是最基本的步骤。

在采集到空调设备所在房间的图像信息后，进一步对图像信息进行处理以获得房间的容积参数，该过程的可以包括以下处理：对特定区域的图像采用边缘检测算法获得房间的边线；根据房间的边线采用立体匹配算法计算出房间的长、宽、高以及房间的容积。

其中，立体匹配算法包括多种，本实施例采用了基于特征的匹配算法和基于区域的匹配算法。在优选实施的过程中，基于特征匹配算法的复杂性，可以考虑用相对简单的区域匹配算法进行计算。

在获得了容积参数的情况下，可以执行步骤S106，具体实施时，可以通过采集不同的值来确定需要的不同参数，下面对其中的四种参数的获取进行简单说明：

第一种：根据房间的高度值，确定空调设备的上下导风板的扫风角度。

第二种：根据房间的宽度值，确定空调设备的左右导风板扫风角度。

第三种：根据房间的长度值，确定空调设备的风机转速。

第四种：根据房间的容积，确定空调设备的压缩机工作频率。

空调的智能控制都是在一个预定的环境下进行的，无法根据环境的改变而调整空调的运行，导致浪费资源的问题，本发明实施例通过智能测量，空调可以实现智能控制，进而实现空调的制冷、节能最优化，也提高了空调的舒适性，提高了用户体验。

下面结合优选实施例及附图对上述实施例进行进一步说明。

优选实施例

上述空调设备运行状态的控制方法在本实施例的实施过程中可以通过两个阶段来实现。

阶段一：图像采集处理获得房间长、宽、高参数。该阶段具体包括处理过程(1)至(3)：

(1)由两个普通摄像头组成立体视觉系统，系统预先经过标定处理。

(2)对于房间面积的估算，由于地面物体较多，实际情况下恐怕难以准确找到墙的边线，可以通过调整摄像头角度，使其朝向屋顶或者天花板，并拍摄一张包含有墙顶线的照片；基于该照片，通过边缘检测技术，获取墙的边线；边缘检测技术优选微分算子法，利用不同形式的微分算子，计算各象素灰度的空间导数，给出微分锐化图象，如梯度算子、Roberts算子、Laplacian算子、Kirsch算子、Sobel算子、Prewitt算子。其中，Roberts算子是2×2算子，对具有陡峭边缘的低噪声图象响应最好，其它的3×3算子对灰度渐变和噪声较多的图象处理较好，但Laplacian算子没有平滑噪声的能力。各算子的计算公式如下：

梯度算子：G(i，j)＝Δxf(i，j)2+Δyf(i，j)2(6)。

Roberts算子：G(i，j)＝max{f(i-1，j-1)-f(i+1，j+1)，f(i-1，j+1)-f(i+1，j-1)}(7)。

Laplacian算子：G(i，j)＝Δ2xf(i，j)+Δ2yf(i，j)＝f(i+1，j)+f(i-1，j)+f(i，j+1)-f(i，j-1)。

Sobel算子：即为不等权的平均梯度算子.。

Kirsch算子：用不等权的8个3×3循环平均梯度算子分别与图象进行卷积，取最大值作为输出，可检测各个方向上的边缘。

LoG算子：先用二维Gauss函数卷积，再求零交叉点来检测边缘.优点是过滤了噪声，缺点是可能将原有的边缘也给平滑了。

(3)通过立体匹配技术，计算出房间的宽度和长度值，进而估算出房间面积；常见的立体匹配算法有基于特征的匹配算法和基于区域的匹配算法。本方案优选基于区域的匹配算法。基于特征的匹配算法只匹配图像中的一些特征点，如角点、边缘等，因此基于特征的匹配算法产生稀疏的视差图，如基于SIFT特征描述子的立体匹配算法，其中，SIFT特征描述符采用128维向量表征每个特征点，具有良好的尺度、旋转、光照不变性，将其应用到立体匹配中可以得出较好的效果，匹配结果有较高的精确度和鲁棒性，但时间复杂度高，实时性不强。

基于区域的匹配方法产生致密的视差图。基于区域的匹配算法主要有优胜者全选、动态规划、扫描线优化、模拟退火、图像分割等。其中，优胜者全选是在一个视图中取一个窗口，然后在另一视图中计算视差范围内所有匹配代价，选取匹配代价最小点的差值作为视差，这种方法的误匹配率较高，原因是得到的匹配点是局部解而非全局最优解。动态规划引人了平滑约束，计算出所有点的匹配代价，然后求出视差的全局最优解，这种方法的结果较为精确，而模拟退火、图像分割算法运算量很大，此处不进行进一步说明。

上述过程由于属于一次性操作，且只需一张照片，因而可以不考虑其算法复杂度和嵌入式运算速度问题。

阶段二：将摄像头采集的图像进行处理结果，获得房间长L，宽W，高H。进而计算出房间容积大小(不规则房间，采用边缘测量对房间进行分解计算)。智能控制模式主要内容如下：

(1)根据房间高度H，确定空调上下导风板的扫风角度β1，如图3所示，通过该步骤，可实现最佳上下扫风效果。在实施过程中，上下扫风角度推导可以包括以下处理过程：

a.若空调安装高度为H1，此高度可由视频图像分析得到。

b.L3为扫风死区，此长度设定如下：

若房间长度L＞LO，L3＝Lx；

若房间长度L≤LO，L3＝Ly；

其中，LO的值可以根据实验测试来确定。

c.由以上已知条件得到上下扫风角度，即β1≈arctan(H1/L3)。

(2)根据房间宽度W，确定空调左右导风板扫风角度β2、β3，如图4所示，实现最佳左右扫风效果。

在实施过程中，可以根据房间的宽度W和空调的安装位置(具体如图W1，W2，这里假设W1＞W2)，空调可确定左扫风角度β2和右角度β3，左扫风角度与右扫风角度计算方法一致，以下仅推导左扫风角度：

a.空调离左边墙的距离为W2，此距离可由视频分析得到；

b.L2为扫风死区，此长度设定如下：

若房间长度L＞LO，L2＝Wa；

若房间长度L≤LO，L2＝Wb；

LO的值待实验测试确定；

c.由以上已知条件得到右扫风角度β2≈arctan(W2/L2)；

以此不难推出左扫风角度β3≈arctan(W1/L1)；

(3)根据房间长度L，确定风机转速，实现送风距离的最优化；

假设转速为α，则转速与房间长度L的关系为：α≈KL(K值可通过实验确定其经验值)；

(4)根据房间容量大小确定压缩机工作频率(如最大制冷/制热频率、节能模式频率)。调整空调整机工作性能。实施过程中，若压缩机频率为F，房间容积为V，则两者关系可通过实验确定其经验值。

本发明实施例还提供了一种空调设备，其结构示意如图5所示，包括：立体视觉系统10，用于采集空调设备所在房间的图像信息；图像处理单元20，用于对图像信息进行处理以获得房间的容积参数；控制器30，根据容积参数控制空调设备的运行状态。其中，立体视觉系统包括至少两台用于采集房间特定区域图像的摄像头。

如图6所示，图像处理单元20还可以包括：第一计算模块202，用于对特定区域的图像采用边缘检测算法获得房间的边线；第二计算模块204，用于根据房间的边线采用立体匹配算法计算出房间的长、宽、高以及房间的容积。

如图7所示，控制器30还可以包括：第一控制单元302，用于根据房间的高度值，确定空调设备的上下导风板的扫风角度；第二控制单元304，用于根据房间的宽度值，确定空调设备的左右导风板扫风角度；第三控制单元306，用于根据房间的长度值，确定空调设备的风机转速；第四控制单元308，用于根据房间的容积，确定空调设备的压缩机工作频率。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

本发明实施例通过计算机视觉技术，开发相应的环境智能感知模块，实现对空间大小的智能测量。再通过对空调的运行状态进行自动调整，从而将其设置到最佳工作状态并达到节能效果。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种空调设备运行状态的控制方法，其特征在于，包括：

采集所述空调设备所在房间的图像信息；

对所述图像信息进行处理以获得所述房间的容积参数；

根据所述容积参数控制所述空调设备的运行状态；

其中，对所述图像信息进行处理以获得所述房间的容积参数包括：

对特定区域的图像采用边缘检测算法获得所述房间的边线；

根据所述房间的边线采用立体匹配算法计算出所述房间的长、宽、高以及所述房间的容积。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采集所述空调设备所在房间的图像信息，包括：

通过立体视觉系统采集所述房间特定区域的图像，其中，所述立体视觉系统包括至少两台摄像头。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述特定区域包括：所述房间的边线区域或所述房间的墙顶线区域。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述立体匹配算法包括：基于特征的匹配算法和基于区域的匹配算法。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据所述容积参数控制所述空调设备的运行状态，包括：

根据所述房间的高度值，确定所述空调设备的上下导风板的扫风角度。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据所述容积参数控制所述空调设备的运行状态，还包括：

根据所述房间的宽度值，确定所述空调设备的左右导风板扫风角度。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据所述容积参数控制所述空调设备的运行状态，还包括：

根据所述房间的长度值，确定所述空调设备的风机转速。

8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据所述容积参数控制所述空调设备的运行状态，还包括：

根据所述房间的容积，确定所述空调设备的压缩机工作频率。

9.一种空调设备，其特征在于，包括：

立体视觉系统，用于采集所述空调设备所在房间的图像信息；

图像处理单元，用于对所述图像信息进行处理以获得所述房间的容积参数；

控制器，根据所述容积参数控制所述空调设备的运行状态；

其中，所述图像处理单元包括：

第一计算模块，用于对特定区域的图像采用边缘检测算法获得所述房间的边线；

第二计算模块，用于根据所述房间的边线采用立体匹配算法计算出所述房间的长、宽、高以及所述房间的容积。

10.根据权利要求9所述的空调设备，其特征在于，所述立体视觉系统包括至少两台用于采集所述房间特定区域图像的摄像头。

11.根据权利要求9所述的空调设备，其特征在于，所述控制器包括：

第一控制单元，用于根据所述房间的高度值，确定所述空调设备的上下导风板的扫风角度；

第二控制单元，用于根据所述房间的宽度值，确定所述空调设备的左右导风板扫风角度；

第三控制单元，用于根据所述房间的长度值，确定所述空调设备的风机转速；

第四控制单元，用于根据所述房间的容积，确定所述空调设备的压缩机工作频率。