CN103557577A - 基于摄像头的空调系统及空调控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于摄像头的空调系统及空调控制方法。本发明中，空调系统包括：用于对空调室进行数据帧采集的摄像头、用于基于嵌入式系统设置空调控制策略；将接收的当前数据帧与上一数据帧进行比较，如果确定当前数据帧的像素点变化数超过像素点变化数阈值，进行计数，在计数时间到时，计算进行计数得到的计数值与接收的数据帧数之比，得到反应率；查询空调控制策略，找到像素点变化数阈值对应的模式空调控制策略；根据得到的反应率查询找到的模式空调控制策略，找到反应率对应的级别空调控制策略，按照找到的级别空调控制策略调节空调机的微控制器以及空调机。应用本发明，可以降低空调系统成本、扩展空调系统功能。

Description

基于摄像头的空调系统及空调控制方法

技术领域

本发明涉及空调控制技术，尤其涉及一种基于摄像头的空调系统及空调控制方法。

背景技术

随着人们生活水平的不断提高，通过在休闲和工作环境下安装空调系统，用以提升休闲和工作环境的舒适性，成为人们提高舒适性需求的一个重要选择。其中，多联机空调技术由于具有控制自由、高效节能、便于安装维护等优点，是空调发展的一个重要方向。

对于多联机空调系统，节能是首选的需求。但通过频繁开关空调系统而实现节能，例如，如果用户需要短时间内离开空调房间，通过在离开时关断空调系统中的空调机，在返回后再启动空调机实现空调系统的节能。这样，不仅会增加关断以及启动空调机时电压波动的耗电量，也容易造成空调系统的损坏，从而降低空调系统的可靠性以及使用寿命。

目前，为了降低空调系统的耗电量以及空调系统的损坏率，一般在空调系统中采用智慧眼功能，即在空调室内设置阵列式红外传感器，红外传感器通过红外线感知空调室内的用户（目标物体），当感知到空调室内没有用户时，在经过预先设置的时间后，自动将空调系统切换到节能运转模式。例如，当启动空调系统的智慧眼功能时，如果红外传感器感知到空调室内没有用户，在计时到5分钟后，自动切换至节能运转模式。举例来说，在节能运转模式下，制热时，控制室内温度比空调系统正常运行温度低2℃，制冷时，控制室内温度比空调系统最低运行温度高2℃；当红外传感器再次感知到空调室内存在用户时，从当前的节能运转模式自动切换至正常运转模式。实际应用中，还可以将智慧眼对应的红外传感器安装位置实现调纵向转动角度40°，横向转动角度为50°。这样，在距离5米内，可以通过调节红外传感器的角度来改变感知区域，扩展空调室内可感知的红外范围，可以保持室内温度的舒适与稳定，从而避免频繁的启断导致的空调系统耗电量增加以及损坏。

具体来说，现有的空调系统，通过采用微控制器（MCU，Micro ControlUnit）以及高精度红外线阵列传感器，并将高精度红外线阵列传感器的工作区域划分为对应用户（目标物体）的格子区域，利用高精度红外线阵列传感器发出红外线，红外线在碰到格子区域内的用户后进行反射，在没有用户移动时，由于红外线阵列内部的正负电信号趋于零，高精度红外线阵列传感器检测不到信号，在格子区域内存在用户时，红外线阵列内部的正负电信号处于不平衡状态，产生正信号或者是负信号，传输至MCU，MCU根据接收的正信号或者负信号在1秒钟内变化的次数以及预先设置的空调系统控制策略，相应调整空调房内的温度以及送风方向，保证用户的舒适程度，并对空调系统的运转模式进行相应切换。

但现有采用MCU及高精度红外线阵列传感器的空调系统，由于使用了具有智慧眼功能或聪明眼功能的高精度红外线阵列传感器，价格比较昂贵，使得空调系统成本较高；同时，该空调系统的控制策略只包含节能运转模式以及正常运转模式，并将包含预定节能运转模式以及正常运转模式功能的控制策略执行的主控制程序写入MCU，经调试测定后固化在MCU中，因而，在空调系统出厂后，不能按照用户的个性化需求进行优化及扩展，也不能对软硬件进行灵活裁剪或增加，如果需要优化及扩展空调系统功能，则需要重新更换MCU，不仅使得空调系统适应性较差，也增加了空调系统成本；进一步地，空调系统通过检测用户的温度场信息进行控制，控制策略相对比较简单，没有考虑用户在空调室内的活动量，而活动量的多少可以改变空调室内的温度，使得用户的舒适感较差。

发明内容

本发明的实施例提供一种基于摄像头的空调系统，降低空调系统成本、扩展空调系统功能。

本发明的实施例还提供一种基于摄像头的空调控制方法，降低空调系统成本、扩展空调系统功能。

为达到上述目的，本发明实施例提供的一种基于摄像头的空调系统，该空调系统包括：摄像头、微控制器以及空调机，其中，

摄像头，用于对空调室进行数据帧采集；

微控制器，用于接收来自摄像头的数据帧，将接收的当前数据帧与存储的上一数据帧进行比较，以确定当前数据帧相对上一数据帧的像素点变化数；当确定的所述像素点变化数超过预先设置的像素点变化数阈值时，微控制器对超过预先设置的像素点变化数阈值的所述像素点变化数对应的数据帧进行计数，并在预先设置的计数时间到时，微控制器计算进行计数得到的计数值与接收的数据帧数之比来得到反应率；

微控制器查询预先设置的像素点变化数阈值与模式空调控制策略的映射关系表，找到与所述像素点变化数阈值对应的模式空调控制策略，其中，所述模式空调控制策略为反应率与级别空调控制策略的映射关系表；

微控制器查询反应率与模式级别空调控制策略的映射关系表，找到与模式空调控制策略相应的反应率对应的级别空调控制策略，并按照找到的级别空调控制策略调节所述空调机。

较佳地，所述微控制器包括：摄像头驱动程序单元、检测程序单元以及主控制程序单元，其中，

摄像头驱动程序单元，用于驱动摄像头按照预先设置的采集参数采集数据帧；

检测程序单元，用于接收来自摄像头的数据帧，将接收的当前数据帧与存储的上一数据帧进行比较以确定当前数据帧相对上一数据帧的像素点变化数；当确定的所述像素点变化数超过预先设置的像素点变化数阈值时，检测程序单元对超过预先设置的像素点变化数阈值的所述像素点变化数对应的数据帧进行计数，并在预先设置的计数时间到时，检测程序单元向主控制程序单元输出控制指令；

主控制程序单元，用于根据控制指令计算计数时间内检测程序单元进行计数得到的计数值与接收的数据帧数之比来得到反应率；

主控制程序单元查询预先设置的像素点变化数阈值与模式空调控制策略的映射关系表，找到与所述像素点变化数阈值对应的模式空调控制策略，其中，所述模式空调控制策略为反应率与级别空调控制策略的映射关系表；

主控制程序单元查询反应率与模式级别空调控制策略的映射关系表，找到与模式空调控制策略相应的反应率对应的级别空调控制策略，并按照找到的级别空调控制策略调节空调机。

较佳地，所述检测程序单元进一步用于在确定所述像素点变化数超过预先设置的像素点变化数阈值后，将当前数据帧中像素点变化对应的目标物体用矩形框进行框示。

较佳地，所述检测程序单元进一步用于在确定所述像素点变化数超过预先设置的像素点变化数阈值后，通知摄像头采用视频记录。

较佳地，所述微控制器进一步包括：音频播放器以及声卡驱动程序单元，其中，

音频播放器，用于在声卡驱动程序单元的驱动下，将主控制程序单元根据控制指令计算计数时间内检测程序单元进行计数得到的计数值进行音频播放。

较佳地，所述微控制器进一步包括：

音响设备，通过音频接口与声卡驱动程序单元相连，用于对音频播放器播放的计数值音频响度进行调节。

较佳地，所述反应率计算公式为：

式中，

ξ为反应率；

为单位时间内检测的数据帧中，像素点变化数超过像素点变化数阈值的数据帧数；

为单位时间内检测的数据帧数。

较佳地，所述空调控制策略包括多个模式空调控制策略，具体为：低像素点变化数阈值对应的高感度模式空调控制策略、中像素点变化数阈值对应的标准模式空调控制策略以及高像素点变化数阈值对应的低感度模式空调控制策略。

较佳地，所述模式空调控制策略按照反应率大小，设置为：特大级别空调控制策略、大级别空调控制策略、小级别空调控制策略以及微小级别空调控制策略。

一种基于摄像头的空调控制方法，该方法包括：

摄像头按照预先设置的采集参数对空调室进行数据帧采集；

微控制器接收来自摄像头的数据帧，将接收的当前数据帧与存储的上一数据帧进行比较，以确定当前数据帧相对上一数据帧的像素点变化数；当确定的所述像素点变化数超过预先设置的像素点变化数阈值时，微控制器对超过预先设置的像素点变化数阈值的所述像素点变化数对应的数据帧进行计数，并在预先设置的计数时间到时，微控制器计算进行计数得到的计数值与接收的数据帧数之比来得到反应率；

微控制器查询预先设置的像素点变化数阈值与模式空调控制策略的映射关系表，找到与所述像素点变化数阈值对应的模式空调控制策略，其中，所述模式空调控制策略为反应率与级别空调控制策略的映射关系表；

微控制器查询反应率与模式级别空调控制策略的映射关系表，找到与模式空调控制策略相应的反应率对应的级别空调控制策略，并按照找到的级别空调控制策略调节空调机。

其中，在所述获取当前数据帧相对上一数据帧的像素点变化数之后，所述方法进一步包括：

在预先设置目录中设置表征数据帧是否发生变化的图像文件；

判断当前数据帧相对上一数据帧的像素点变化数是否超过预先设置的像素点变化数阈值，如果是，通过执行文件对所述图像文件中对应的当前数据帧进行写1操作；如果否，通过执行文件对所述图像文件中对应的当前数据帧进行写0操作。

其中，所述进行计数包括：

在预先设置目录中设置表征图像文件中数据帧发生变化次数的计数文件；

在监测到通过执行文件对所述图像文件中对应的当前数据帧进行写1操作后，将计数文件中的计数值加1。

其中，在所述确定所述像素点变化数超过预先设置的像素点变化数阈值之后，进行计数之前，所述方法进一步包括：

将当前数据帧中像素点变化对应的目标物体用矩形框进行框示，每一矩形框对应一目标物体。

其中，所述方法进一步包括：

微控制器控制将空调机的风向调整到矩形框分布最密的区域。

其中，在所述确定所述像素点变化数超过预先设置的像素点变化数阈值之后，所述方法进一步包括：

微控制器通知摄像头采用视频方式采集数据帧。

其中，在所述找到与模式空调控制策略相应的反应率对应的级别空调控制策略之后，并按照找到的级别空调控制策略调节空调机之前，所述方法进一步包括：

微控制器判断当前空调控制策略是否为特大级别空调控制策略，如果是，维持当前特大级别空调控制策略，向摄像头发出中止采集指令，摄像头接收中止采集指令后，中止数据帧采集，并进行计时，在计时到预先设置的中止采集时间阈值后，重新进行数据帧采集；如果否，执行所述按照找到的级别空调控制策略调节空调机。

其中，在所述进行计数之后，计算进行计数得到的计数值与接收的数据帧数之比之前，所述方法进一步包括：

判断当前空调控制策略是否为特大级别空调控制策略，如果是，统计预先设置的计数时间内的计数值，如果计数值超过预先设置的计数阈值，维持当前特大级别空调控制策略，向摄像头发出中止采集指令，摄像头接收中止采集指令后，中止数据帧采集，并进行计时，在计时到预先设置的中止采集时间阈值后，重新进行数据帧采集；如果计数值没有超过预先设置的计数阈值，或，当前空调控制策略不为特大级别空调控制策略，执行所述计算计数值与接收的数据帧数之比。

由上述技术方案可见，本发明实施例提供的一种基于摄像头的空调系统及空调控制方法，通过采用摄像头对空调室进行摄像，并基于嵌入式系统，对摄像得到的数据帧进行分析，以确定空调室内的用户活动量对应的反应率，根据反应率进行空调控制。这样，通过摄像头采集数据帧，降低了空调系统成本；同时，通过嵌入式系统对数据帧进行处理和分析，可以通过对运动的用户进行跟踪，实时监测并获取空调室内的用户活动量，并基于不同的用户活动量，设置不同的空调控制方案，使之符合用户对人性化的需求，从而扩展空调系统功能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，以下描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，还可以根据这些附图所示实施例得到其它的实施例及其附图。

图1为本发明实施例基于摄像头的空调系统结构示意图。

图2为本发明实施例基于摄像头的空调控制方法流程示意图。

图3为本发明实施例主控制程序控制空调机的流程示意图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。

现有的空调系统，由于高精度红外线阵列传感器价格比较昂贵，使得空调系统成本较高；同时，该空调系统仅包含节能运转模式以及正常运转模式功能的主控制程序固化在MCU中，不能按照用户的个性化需求进行优化及扩展；进一步地，空调系统通过检测用户的温度场信息进行控制，控制策略较为单一，没有考虑用户在空调室内的活动量，使得用户的舒适感较差。

摄像头通过对目标物体进行摄像，并结合数字图像处理技术，广泛应用于视频会议、远程医疗及实时监控等领域。

嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软件、硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗要求严格的专用计算机系统。而嵌入式Linux系统由于具有可以免费得到Linux源代码、开发工具、测试工具，并可自由定制，具有良好的可移植性以及可应用于多种硬件平台，能够提供强大的网络功能，具有多种可选择窗口管理器，广泛应用于机顶盒、数字电视、可视电话、家庭网络、工业控制设备、仪器、掌上电脑、POS终端、WAP手机、无线PDA等领域。

本发明实施例中，考虑在空调系统中结合广泛应用的摄像头以及嵌入式Linux系统，采用摄像头，对空调室进行摄像，并基于嵌入式Linux系统，对摄像得到的数据帧进行分析，以确定空调室内是否存在用户。这样，通过摄像头采集数据帧进行空调控制，避免采用高精度红外线阵列传感器，降低了空调系统成本；同时，用户的活动量可以通过数据帧的变化进行反映，而像素点的变化又可以反映数据帧的变化，其中，数据帧变化量的多少可以通过反应率进行表征。因而，通过嵌入式Linux系统对数据帧进行处理和分析，可以通过对运动的用户进行跟踪，实时监测并获取空调室内的用户活动量，并基于不同的用户活动量，设置不同的空调控制方案，使之符合用户对人性化的需求，从而扩展空调系统功能。

图1为本发明实施例基于摄像头的空调系统结构示意图。参见图1，该空调系统包括：摄像头、微控制器以及空调机。

其中，摄像头，设置于空调室内，用于对空调室进行数据帧采集，将采集的数据帧输出至微控制器。

本发明实施例中，摄像头进行图像数据采集，将采集得到的数据帧进行输出。这样，便于后续微控制器根据数据帧进行分析处理后，对空调机进行控制。

较佳地，摄像头设置于空调室内能够使摄像头覆盖空调地面空间的位置。

实际应用中，摄像头可以采用通用串行总线（USB）摄像头，通过USB总线接口与微控制器相连。

微控制器，用于基于嵌入式Linux系统设置空调控制策略；接收来自摄像头输出的数据帧，将当前数据帧与上一数据帧进行比较，如果确定当前数据帧相对上一数据帧的像素点变化数超过预先设置的像素点变化数阈值，进行计数，在预先设置的计数时间到时，计算计数值与接收的数据帧数之比，得到反应率。

获取预先设置的像素点变化数阈值，查询空调控制策略，获取像素点变化数阈值对应的模式空调控制策略。

根据得到的反应率查询获取的模式空调控制策略，得到反应率对应的级别空调控制策略，按照得到的级别空调控制策略调节空调机。

本发明实施例中，对于安装在空调室内预定位置的摄像头，如果当前数据帧与上一数据帧相比，对应位置的像素点数据发生变化且像素点变化数超过预先设置的像素点变化数阈值，则表明空调室内有移动物体存在，也就是有用户（目标物体）在移动。较佳地，摄像头采用基于V4L2协议的普通摄像头。

实际应用中，在空调室内，如果用户在空调室内移动，对空调机的控制要求与用户在空调室内相对静止时对空调机的控制要求是不同的。因而，本发明实施例中，考虑空调室内的用户以及用户的移动，并通过拍摄的空调室的数据帧中像素点的变化数来表征用户的移动。当然，实际应用中，也可以通过特征提取法识别数据帧中的目标物体后，针对该目标物体的前后数据帧，判断该目标物体是否发生移动。

关于通过特征提取法识别数据帧中的目标物体，为公知技术，在此略去详述。

像素点变化数阈值可以根据实际需要设定。例如，可以设置整幅数据帧包含的像素点数的十分之一或二十分之一等作为像素点变化数阈值。

本发明实施例中，可以根据用户的敏感度感，设置不同的像素点变化数阈值，分别对应不同敏感度感的模式空调控制策略。例如，设置像素点变化数阈值为5000时，对应高感度模式空调控制策略；设置像素点变化数阈值为8000时，对应标准模式空调控制策略；设置像素点变化数阈值为10000时，对应低感度模式空调控制策略，在使用之前，预先在控制策略中选择模式空调控制策略，从而可以确定后续用于像素点变化比较的像素点变化数阈值。当然，实际应用中，也可以设置更多的像素点变化数阈值级数，从而对模式空调控制策略作进一步的细分，以满足用户对空调控制的个性化需求。由于嵌入式Linux系统的Linux源代码、开发工具以及测试工具均向用户开放，并可自由定制，具有良好的可移植性以及可应用于多种硬件平台，模式空调控制策略的定制、调整和更新十分灵活，无需将模式空调控制策略主控制程序固化在微控制器中，能对软硬件进行灵活裁剪或增加，扩展了空调系统功能，同时也降低了空调系统成本。

如前所述，像素点的变化可以反映数据帧的变化，数据帧的变化可以反映用户活动量的变化。本发明实施例中，通过反应率表征用户活动量的变化。

反应率计算公式为：

式中，

ξ为反应率；

为单位时间内检测的数据帧中，像素点变化数超过像素点变化数阈值的数据帧数；

为单位时间内检测的数据帧数。

例如，在单位时间1秒内，设置10ms检测一次数据帧是否发生变化，可以检测100帧，如果检测到n帧发生了变化，则反应率：

$\mathrm{\ξ}=\frac{n}{100}x100\%$

本发明实施例中，反应率的大小可以表征用户活动量的大小。对于每一模式空调控制策略，按照反应率的不同，可以将模式空调控制策略划分为不同反应率对应的级别空调控制策略。

这样，本发明实施例中，空调控制策略包含有多个模式空调控制策略，而每一模式空调控制策略又包含有多个级别空调控制策略，使得空调控制策略更加丰富，控制更加精确，更能满足用户个性化的需求。

表1为本发明实施例基于嵌入式Linux系统设置的空调控制策略示意表。

表1

表1中，根据像素点变化数阈值（5000、8000、10000）的大小，将空调控制策略分为：标准模式空调控制策略、高感度模式空调控制策略以及低感度模式空调控制策略。其中，低感度模式空调控制策略对应的像素点变化数阈值（10000）最大，标准模式空调控制策略对应的像素点变化数阈值（8000）次之，高感度模式空调控制策略对应的像素点变化数阈值（5000）最小。

分别对应于标准模式空调控制策略、高感度模式空调控制策略以及低感度模式空调控制策略，按照反应率大小（对应活动量级别），可以将每一模式空调控制策略进行细分为：特大级别空调控制策略、大级别空调控制策略、小级别空调控制策略以及微小级别空调控制策略。并分别为每一模式空调控制策略下的每一级别空调控制策略设置相应的出风量、室内温度、湿度等控制参数。

较佳地，微控制器在按照特大级别空调控制策略进行空调控制后，无需再计算反应率。如果在预先设置的计数时间到时，计数值超过预先设置的计数阈值，维持当前特大级别空调控制策略，触发摄像头中止采集预先设定的中止采集时间阈值。

本发明实施例中，同样地，计数时间以及计数阈值也可以根据实际需要确定。例如，计数时间可以设置为3分钟、5分钟或10分钟等，计数阈值可以设置为50次、100次或200次等。举例来说，预先设置的计数时间为3分钟，预先设置的计数阈值为100次，则在3分钟的计数时间内，如果计数值超过100次，触发摄像头中止采集预先设定的中止采集时间阈值，例如，2小时。

本发明实施例中，如果确定当前数据帧相对上一数据帧的像素点变化数没有超过预先设置的像素点变化数阈值，则等待接收下一数据帧；如果在按照特大级别空调控制策略进行空调控制后，在预先设置的计数时间到时，计数值没有超过预先设置的计数阈值，则维持当前对空调机的控制策略，并重新开始下一计数时间内的计时。

其中，微控制器包括：摄像头驱动程序单元、检测程序单元以及主控制程序单元。

其中，摄像头驱动程序单元，用于设置摄像头采集参数，驱动摄像头按照采集参数采集数据帧。

本发明实施例中，摄像头驱动程序单元中设置有加载USB摄像头的设备文件，一般为video0文件。

摄像头采集参数包括：数据帧大小参数、数据帧采集频率参数以及数据帧图像压缩质量参数。例如，基于嵌入式Linux系统，设置数据帧大小为320*240，数据帧采集频率为每秒30帧，数据帧图像压缩质量为75%。

检测程序单元，用于接收来自摄像头输出的数据帧，将当前数据帧与上一数据帧进行比较，如果确定当前数据帧相对上一数据帧的像素点变化数超过预先设置的像素点变化数阈值，进行计数，在预先设置的计数时间到时，向主控制程序单元输出控制指令。

本发明实施例中，可以通过预先设置的检测程序配置文件来启动检测程序。例如，在微控制器启动后，在当前目录下查找检测程序配置文件，即.config文件，如果没有查找到，再去默认的其它目录（/etc/rengan/）查找.config文件。其中，.config文件为检测程序与用户（操作者）的接口文件。通过修改.config文件中的配置，可以控制检测程序的运行。

检测程序单元用于对摄像头拍摄的数据帧的变化进行检测并跟踪。例如，通过定义并预置像素点变化数阈值，当将前后两数据帧图像进行比较时，如果变化的像素点数超过该像素点变化数阈值，则认为图像有变化。当然，实际应用中，还可以进一步设置是否采用像素点变化数阈值的自动调节：当设置为自动调节时，预先设置的像素点变化数阈值自动失效，并根据当前的像素点变化数以及上一次的像素点变化数，按照预定的加权计算方式，计算下一次的像素点变化数阈值；当关闭设置的自动调节时，预先设置的像素点变化数阈值有效，当变化的像素点数超过该像素点变化数阈值时，则认为图像有变化，判断图像中有运动物体。

进一步地，在判断图像中有运动物体时，即确定当前数据帧相对上一数据帧的像素点变化数超过预先设置的像素点变化数阈值，可以将该运动物体，即当前数据帧中像素点变化对应的目标物体用矩形框进行框示。

关于采用矩形框对移动物体进行框选，属于检测程序软件包中的模式识别，为公知技术，在此略去详述。

实际应用中，可以为接收的数据帧设置表征数据帧是否发生变化的文件，例如，设置tuxiang.txt文件用于记录接收的各数据帧的变化状态。当检测程序单元探测到运动物体后，可以通过执行文件，对预先设置目录中的当前数据帧对应的文件进行写操作，以记录探测到的运动物体。其中，执行文件可以是一个程序，也可以是一段脚本，只要是能执行的就可以。本发明实施例中，执行文件为一段脚本，当检测程序单元探测到运动物体后，该脚本完成写“1”到预先设置目录中的tuxiang.txt文件中，表明该数据帧探测到运动物体；如果没有探测到运动物体，则无需进行写操作。

与设置表征数据帧是否发生变化的文件相类似，本发明实施例中，也可以设置文件用于表征tuxiang.txt文件中数据帧发生变化的次数，例如，设置cishu.txt文件。在对tuxiang.txt文件完成写“1”操作后，再通过预先设置目录中的cishu.txt文件记录运动物体变化的次数。

较佳地，检测程序单元在检测到数据帧中有运动物体时，还可以进一步触发摄像头用视频记录。

主控制程序单元，用于接收来自检测程序单元输出的控制指令，计算计数时间内的计数值与接收的数据帧数之比，得到反应率。

获取预先选取的像素点变化数阈值，查询空调控制策略，获取像素点变化数阈值对应的模式空调控制策略。

根据得到的反应率查询获取的模式空调控制策略，得到反应率对应的级别空调控制策略，按照得到的级别空调控制策略调节空调机。

本发明实施例中，如前所述，如果检测程序单元设置了表征数据帧是否发生变化的文件以及用于表征数据帧发生变化的次数的文件，则主控制程序单元可以通过读取cishu.txt文件获取计数值，通过读取tuxiang.txt文件获取接收的数据帧数，即tuxiang.txt文件中的数据等于1或等于0的个数。这样，通过本发明实施例的方法，能够检测移动物体并且跟踪该移动物体。

预先选取的像素点变化数阈值可以通过用户在启动空调系统后，从空调控制策略中选取模式空调控制策略时，查询该模式空调控制策略对应的像素点变化数阈值得到。例如，如果用户选取的为表1中的标准模式空调控制策略，则预先选取的像素点变化数阈值为8000。

如果计算得到的反应率为85%，则对应于标准模式空调控制策略中的特大级别空调控制策略。因而，按照标准模式空调控制策略中的特大级别空调控制策略的控制参数，对空调机进行相应调节。

关于根据控制参数调节空调机，为公知技术，在此略去详述。

如前所述，对于检测程序单元触发了摄像头用视频记录的情形，主控制程序单元还用于设置视频记录的保存路径以及视频的编码器，即视频记录保存的格式。例如，将视频记录保存在文件系统目录下，将视频记录保存为.swf格式。

较佳地，微控制器还可以进一步包括：音频播放器以及声卡驱动程序单元。

其中，音频播放器，用于在声卡驱动程序单元的驱动下，将计数值信息进行音频播放。

作为本发明可选的实施例，可以通过音频播放器进行语音播报，例如，播报监控范围内数据帧的移动物体数，即有几个移动的物体出现在监控范围内。如前所述，通过读取cishu.txt文件中包含的矩形框数，每一矩形框对应一个移动物体，因而，数据帧中包含的矩形框数为移动物体数。

较佳地，还可以在框示的矩形框右下角，标示出框选的时间（精确到秒）。这样，可以方便用户在进行反查时，更清楚、直观地获知经过摄像头监控范围内的移动物体信息，并根据检测程序获取的检测数据帧，跟踪移动物体的运动，最后通过线控器接线端子控制室内机执行相应的动作。例如：当用户进入空调室内时，空调自动开启正常运转功能，跟踪进入空调室内的用户位置，通过计算，调节出风口方向，计算出向用户吹风或者背离用户吹风，当空调室内的用户全部离开时，控制空调自动关闭或者进入设定温度运行等。

实际应用中，出风口方向可以包括上下方向以及左右方向，相对应地，调节出风口的方向包括：进行出风口的上下调节和左右调节。

较佳地，微控制器还可以将风向调整到矩形框分布较多的区域。当然，对于空调室内移动物体分布在空调两侧的情形，例如，空调下面左边一个用户，右边一个用户，且该两个用户相距较远。本发明实施例中，可以设置空调系统调整出风方向为自动摆风，使得导风板不停的左右运动。

当然，实际应用中，微控制器还可以进一步包括：

音响设备，通过音频接口与声卡驱动程序单元相连，用于对音频播放器播放的音频响度进行调节。

较佳地，微控制器还可以进一步用于将接收的数据帧进行存储。

进一步地，微控制器在计数值超过预先设置的计数阈值时，向摄像头发出中止采集指令，摄像头接收中止采集指令后，中止数据帧采集，并进行计时，在计时到预先设置的中止采集时间阈值后，重新进行数据帧采集。

本发明实施例中，中止采集时间阈值可以根据实际需要设置，例如，可以设置为1小时、2小时等。

实际应用中，如果已在最大级别空调控制策略下，在预先设置的计数时间到时，如果变化的数据帧数超过预先设置的计数阈值，则表明空调室内移动物体数较多，而如果移动物体经常在摄像范围内走动，使得在预先设置的计数时间到时，变化的数据帧数超过了预先设置的计数阈值，由于移动物体经常走动，活动量也就相应较大，此时，由于空调系统已调节到控制的极限，可以维持当前最大级别空调控制策略，并触发摄像头停止检测。例如，在三分钟之内变化的数据帧数超过100次，则认为当前移动物体数较多，摄像头停止检测2小时，即不进行数据帧采集。2小时后自动开启数据帧采集功能，采集数据帧输出至检测程序进行检测。

实际应用中，可以通过特有的保密通讯协议，例如，HLINK2协议来完成空调机的温度设定、风量、风向、温度设定补偿等。

本发明实施例中，检测程序以及主控制程序可以分别设置为软件包，软件包集成图像检测以及保存变化的图片（数据帧）的功能，在检测到移动物体时，可执行所设定目录里的文件或脚本等功能，检测程序以及主控制程序中的配置文件如表2。

所应说明的是，表2中的各功能可以在空调系统运行前进行选择性配置。

表2

表2中，videodevice1对应的设备文件是video0，这样，通过网络检测空调时，设置netcam_url的值，此时，没有必要再使用videodevice1了，从而可以通过底层驱动程序，屏蔽掉video0。

图2为本发明实施例基于摄像头的空调控制方法流程示意图。参见图2，该流程包括：

步骤201，设置于空调室内的摄像头，按照预先设置的采集参数对空调室进行数据帧采集，将采集的数据帧输出至微控制器；

本步骤中，采集参数包括：数据帧大小参数、数据帧采集频率参数以及数据帧图像压缩质量参数。

步骤202，微控制器接收来自摄像头输出的数据帧，将当前数据帧与上一数据帧进行比较，如果确定当前数据帧相对上一数据帧的像素点变化数超过预先设置的像素点变化数阈值，进行计数，在预先设置的计数时间到时，计算计数值与接收的数据帧数之比，得到反应率；

本步骤中，在确定当前数据帧相对上一数据帧的像素点变化数超过预先设置的像素点变化数阈值之后，进行计数之前，该方法进一步包括：

在预先设置目录中设置表征数据帧是否发生变化的图像文件；

判断当前数据帧相对上一数据帧的像素点变化数是否超过预先设置的像素点变化数阈值，如果是，通过执行文件对所述图像文件中对应的当前数据帧进行写1操作；如果否，通过执行文件对所述图像文件中对应的当前数据帧进行写0操作。

进行计数具体包括：

在预先设置目录中设置表征图像文件中数据帧发生变化次数的计数文件；

在监测到通过执行文件对所述图像文件中对应的当前数据帧进行写1操作后，将计数文件中的计数值加1。

反应率计算公式为：

式中，

ξ为反应率；

为单位时间内检测的数据帧中，像素点变化数超过像素点变化数阈值的数据帧数；

为单位时间内检测的数据帧数。

较佳地，本发明实施例中，在确定当前数据帧相对上一数据帧的像素点变化数超过预先设置的像素点变化数阈值后，该方法可以进一步包括：

将当前数据帧中像素点变化对应的目标物体用矩形框进行框示，每一矩形框对应一目标物体。

实际应用中，在确定当前数据帧相对上一数据帧的像素点变化数超过预先设置的像素点变化数阈值后，该方法还可以进一步包括：

微控制器触发摄像头用视频方式采集数据帧。

本步骤中，在检测到数据帧中有运动物体时，可以触发摄像头的拍摄方式从按周期采集数据帧转换为连续采集数据帧，以增加后续分析中运动物体的相关信息。

步骤203，微控制器获取预先设置的像素点变化数阈值，查询预先基于嵌入式Linux系统设置的空调控制策略，获取像素点变化数阈值对应的模式空调控制策略；

本步骤中，空调控制策略包括多个模式空调控制策略，具体为：低像素点变化数阈值对应的高感度模式空调控制策略、中像素点变化数阈值对应的标准模式空调控制策略以及高像素点变化数阈值对应的低感度模式空调控制策略。

模式空调控制策略按照反应率大小，设置为：特大级别空调控制策略、大级别空调控制策略、小级别空调控制策略以及微小级别空调控制策略。其中，每一模式空调控制策略下的每一级别空调控制策略，都设置有相应的出风量、室内温度、湿度等控制参数。

步骤204，微控制器根据得到的反应率查询获取的模式空调控制策略，得到反应率对应的级别空调控制策略，按照得到的级别空调控制策略调节空调机。

本步骤中，在得到反应率对应的级别空调控制策略之后，按照得到的级别空调控制策略调节空调机之前，该方法还可以进一步包括：

微控制器判断当前空调控制策略是否为特大级别空调控制策略，如果是，维持当前特大级别空调控制策略，向摄像头发出中止采集指令，摄像头接收中止采集指令后，中止数据帧采集，并进行计时，在计时到预先设置的中止采集时间阈值后，重新进行数据帧采集；如果否，执行所述按照得到的级别空调控制策略调节空调机。

当然，实际应用中，在进行计数之后，计算计数值与接收的数据帧数之比之前，该方法进一步包括：

判断当前空调控制策略是否为特大级别空调控制策略，如果是，统计预先设置的计数时间内的计数值，如果计数值超过预先设置的计数阈值，维持当前特大级别空调控制策略，向摄像头发出中止采集指令，摄像头接收中止采集指令后，中止数据帧采集，并进行计时，在计时到预先设置的中止采集时间阈值后，重新进行数据帧采集；如果计数值没有超过预先设置的计数阈值，或，当前空调控制策略不为特大级别空调控制策略，执行所述计算计数值与接收的数据帧数之比。

如前所述，如果用矩形框框示了像素点变化对应的目标物体，则本发明实施例中，较佳地，该方法还可以进一步包括：

微控制器控制将空调机的风向调整到矩形框分布较多的区域。

实际应用中，还可以在用户离开空调室时，如果为短时间离开空调室，例如，30分钟、60分钟、90分钟等，可以通过手工方式在空调的线控器中设置离开时间阈值，例如，设定为30分钟、60分钟、90分钟等，如果微控制器在设置的离开时间阈值内确定摄像头检测不到移动物体，也就是在该离开时间阈值内，像素点变化数小于预先设置的像素点变化数阈值，控制空调自动关机以利于节能，但摄像头和微控制器维持正常工作。在空调停机后，当移动物体突然进入摄像头检测范围时，并在设置的离开时间阈值内，像素点变化数大于或等于预先设置的像素点变化数阈值，微控制器可以唤醒空调，使之进入正常运行状态。

下面举两个具体实施例，对本发明作进一步详细说明。

实施例一：

预先在微控制器，例如空调电控盒内的拨码开关上设置接入的空调机类型和编号，并按照编号进行硬件连接（管路及通信线），并在硬件连接完成的基础上进行，后续不再赘述。

首先，移植Linux2.6.30.4内核在arm9（微控制器S3C2440A）中运行，裁剪不需要的模块使其可以运行起来，再进行交叉编译链的移植，然后，执行的流程如下：

A11，编写USB host controller驱动，以驱动USB摄像头，采用V4L2接口；

A12，编写按键驱动、外部中断使用、低电平触发语音播报，以进行测试使用；

本步骤中，外部中断用于进行手工按键，在进行开发和维修时使用，以及，用于进行语音播报测试。

A13，制作带有动态链接库的文件系统以存储相应数据帧，采用动态连接，节省文件系统空间；

A14，进行声卡驱动移植，以使音响设备处于使能状态；

A15，Madplay播放器移植，发出语音播报，以通知有几个移动的物体出现在监控范围内；

A16，网卡驱动移植，以实现远程登陆空调系统，方便控制；

A17，配置检测程序的配置文件.config，以使检测程序按配置与主控制程序进行通信，详细配置见表2；

A17，进行主控制程序设计。

实施例二

图3为本发明实施例主控制程序控制空调机的流程示意图。参见图3，该流程包括：

步骤301，检测接收的数据帧是否有变化，如果是，执行步骤302，如果否，等待接收下一数据帧；

本步骤中，通过检测程序判断接收的数据帧对应的图像是否发生变化，如果数据帧的像素点变化数超过像素点变化数阈值，表明图像发生变化，这时，检测程序产生一个事件，事件处理为一脚本文件“jiaoben”，该脚本先点亮LED灯，然后向文件“tuxiang.txt”写入字符″1″，表明检测到图像变化。后续中，通过读取文件“tuxiang.txt”中的第一个字符：如果为0，则表明图像没有发生变化，如果为1，表明图像发生变化。

步骤302，判断当前状态是否为语音播报状态，如果否，执行步骤303，如果是，执行步骤304；

本步骤中，如果当前状态为语音播报状态，则表明已启用定时器进行计时。

步骤303，添加定时器并进行计时，执行步骤304；

步骤304，通过语音进行播报；

本步骤中，在外部中断和图像变化时都进行语音播报。

步骤305，在定时器计时时间到时，判断图像变化次数是否超过计数阈值，如果是，执行步骤306，否则，执行步骤307；

本步骤中，在定时器计时时间（三分钟）到时，发送一个信号，执行一个函数，以判断图像变化次数是否超过100次。

步骤306，触发摄像头中止采集预先设定的中止采集时间阈值，在中止采集时间阈值到时，执行步骤307；

本步骤中，如果在定时器计时时间（三分钟）到时，图像变化次数超过100次，则摄像头中止采集数据帧2小时，进入睡眠状态，在2小时到后，执行步骤307。

步骤307，添加下一个定时器进行计时，返回执行步骤301。

由上述可见，本发明实施例中，通过使用生活中的普通摄像头，开发出空调系统；并将嵌入式Linux系统应用在本发明实施例中。通过摄像头采集空调室内的数据帧，微控制器对数据镇进行分析及处理，根据处理结果以及预设的空调控制策略发出相应的指令，从而调整空调的出风角度、风量大小、设定温度Ts大小等控制参数。这样，构建基于嵌入式Linux系统的空调系统，拥有嵌入式系统的特点，软硬件可裁剪，并可通过不同的配置调整摄像头反应速度、采集图像压缩质量、像素点变化数阈值等；同时，还可将采集的图像和视频保存在嵌入式Linux系统保中，用户可以定期查看，进一步起到监控防盗的作用；而且，也可以连接网线或者wifi远程登陆，行相应的操作，具有以下有益效果：

1、功能方面，本发明实施例的空调系统，借助嵌入式Linux系统图像处理及模式识别技术，基于普通摄像头就可以实时监测空调室内的运动物体数，并对运动物体进行跟踪，从而考虑了用户在空调室内的活动量，提升了用户的舒适感；同时，基于嵌入式Linux系统，可以对检测程序进行不同配置，可以设置出多种控制策略，控制策略灵活多样，符合用户对个性化的需求，且无需将程序固化在微控制器中，降低了空调系统成本。

2、使用方面，可以使空调系统更加智能，进程和远程控制更加方便，可以不再单纯地局限于家用空调或着商用空调，极大拓展了产品的系列种类及产品线，扩展了空调系统功能，降低了开发成本、缩短了开发周期。

显然，本领域技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种基于摄像头的空调系统，其特征在于，该空调系统包括：摄像头、微控制器以及空调机，其中，

摄像头，用于对空调室进行数据帧采集；

微控制器，用于接收来自摄像头的数据帧，将接收的当前数据帧与存储的上一数据帧进行比较，以确定当前数据帧相对上一数据帧的像素点变化数；当确定的所述像素点变化数超过预先设置的像素点变化数阈值时，微控制器对超过预先设置的像素点变化数阈值的所述像素点变化数对应的数据帧进行计数，并在预先设置的计数时间到时，微控制器计算进行计数得到的计数值与接收的数据帧数之比来得到反应率；

微控制器查询预先设置的像素点变化数阈值与模式空调控制策略的映射关系表，找到与所述像素点变化数阈值对应的模式空调控制策略，其中，所述模式空调控制策略为反应率与级别空调控制策略的映射关系表；

微控制器查询反应率与模式级别空调控制策略的映射关系表，找到与模式空调控制策略相应的反应率对应的级别空调控制策略，并按照找到的级别空调控制策略调节所述空调机。

2.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述微控制器包括：摄像头驱动程序单元、检测程序单元以及主控制程序单元，其中，

摄像头驱动程序单元，用于驱动摄像头按照预先设置的采集参数采集数据帧；

检测程序单元，用于接收来自摄像头的数据帧，将接收的当前数据帧与存储的上一数据帧进行比较以确定当前数据帧相对上一数据帧的像素点变化数；当确定的所述像素点变化数超过预先设置的像素点变化数阈值时，检测程序单元对超过预先设置的像素点变化数阈值的所述像素点变化数对应的数据帧进行计数，并在预先设置的计数时间到时，检测程序单元向主控制程序单元输出控制指令；

主控制程序单元，用于根据控制指令计算计数时间内检测程序单元进行计数得到的计数值与接收的数据帧数之比来得到反应率；

主控制程序单元查询预先设置的像素点变化数阈值与模式空调控制策略的映射关系表，找到与所述像素点变化数阈值对应的模式空调控制策略，其中，所述模式空调控制策略为反应率与级别空调控制策略的映射关系表；

主控制程序单元查询反应率与模式级别空调控制策略的映射关系表，找到与模式空调控制策略相应的反应率对应的级别空调控制策略，并按照找到的级别空调控制策略调节空调机。

3.根据权利要求2所述的空调系统，其特征在于，所述检测程序单元进一步用于在确定所述像素点变化数超过预先设置的像素点变化数阈值后，将当前数据帧中像素点变化对应的目标物体用矩形框进行框示。

4.根据权利要求2所述的空调系统，其特征在于，所述检测程序单元进一步用于在确定所述像素点变化数超过预先设置的像素点变化数阈值后，通知摄像头采用视频记录。

5.根据权利要求2所述的空调系统，其特征在于，所述微控制器进一步包括：音频播放器以及声卡驱动程序单元，其中，

音频播放器，用于在声卡驱动程序单元的驱动下，将主控制程序单元根据控制指令计算计数时间内检测程序单元进行计数得到的计数值进行音频播放。

6.根据权利要求5所述的空调系统，其特征在于，所述微控制器进一步包括：

音响设备，通过音频接口与声卡驱动程序单元相连，用于对音频播放器播放的计数值音频响度进行调节。

7.根据权利要求1至6任一项所述的空调系统，其特征在于，所述反应率计算公式为：

式中，

ξ为反应率；

为单位时间内检测的数据帧中，像素点变化数超过像素点变化数阈值的数据帧数；

为单位时间内检测的数据帧数。

8.根据权利要求1至6任一项所述的空调系统，其特征在于，所述空调控制策略包括多个模式空调控制策略，具体为：低像素点变化数阈值对应的高感度模式空调控制策略、中像素点变化数阈值对应的标准模式空调控制策略以及高像素点变化数阈值对应的低感度模式空调控制策略。

9.一种基于摄像头的空调控制方法，该方法包括：

摄像头按照预先设置的采集参数对空调室进行数据帧采集；

微控制器接收来自摄像头的数据帧，将接收的当前数据帧与存储的上一数据帧进行比较，以确定当前数据帧相对上一数据帧的像素点变化数；当确定的所述像素点变化数超过预先设置的像素点变化数阈值时，微控制器对超过预先设置的像素点变化数阈值的所述像素点变化数对应的数据帧进行计数，并在预先设置的计数时间到时，微控制器计算进行计数得到的计数值与接收的数据帧数之比来得到反应率；

微控制器查询预先设置的像素点变化数阈值与模式空调控制策略的映射关系表，找到与所述像素点变化数阈值对应的模式空调控制策略，其中，所述模式空调控制策略为反应率与级别空调控制策略的映射关系表；

微控制器查询反应率与模式级别空调控制策略的映射关系表，找到与模式空调控制策略相应的反应率对应的级别空调控制策略，并按照找到的级别空调控制策略调节空调机。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，在所述获取当前数据帧相对上一数据帧的像素点变化数之后，所述方法进一步包括：

在预先设置目录中设置表征数据帧是否发生变化的图像文件；

判断当前数据帧相对上一数据帧的像素点变化数是否超过预先设置的像素点变化数阈值，如果是，通过执行文件对所述图像文件中对应的当前数据帧进行写1操作；如果否，通过执行文件对所述图像文件中对应的当前数据帧进行写0操作。

Images