CN103711404B - 基于运动识别的厨房门系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于运动识别的厨房门系统，其包括厨房门、驱动装置、探测装置和控制装置；厨房门包括门框(11)和门叶(12)；驱动装置安装在门框(11)上并与门叶(12)相连接；门叶(12)由透明材料制作而成；探测装置包括内摄像头(31)和外摄像头(32)，内摄像头(31)和外摄像头(32)安装在门框(11)上并分别位于透明的门叶(12)的内外侧；控制装置包括控制器和控制模块；控制模块置于控制器中，其用于判断需要开关门则向驱动装置发出相应的开关门的驱动信息，驱动装置则拖动门叶(12)开关。其无需人员直接用手去推门，不会使得门上粘满油污；其抗干扰能力强，能准确识别人们手势并自动进行开关门。

Description

基于运动识别的厨房门系统

技术领域

本发明涉及一种门系统，特别是一种基于运动识别的厨房门系统。

背景技术

目前为防止厨房油烟从厨房溢出至餐厅或者客厅，一般都安装有厨房门。在做菜过程中，除了厨师还有其他家人进入厨房，来来回回开关厨房门。厨师在做菜过程中，手上会有较多油脂，会在开关厨房门的时候接触在厨房门上，影响厨房门的清洁卫生，进而传递到其他家人手上。

为解决手不直接去推门的问题，目前也有一些自动门，只要人走到门边，通过红外探测，门就自动打开。这种门虽然可以解决手直接接触门所带来的问题，但是这种门一般只适应于银行、宾馆等大的场所，而不适合于作为厨房门。因为银行、宾馆等场所大，人走到门边，基本上是要进出门的，所以门自动打开都是对的，但厨房门不一样，厨房一般不会很大，厨房的人会在门边来来回回走动，并不一定需要人从门中进出，这样红外探测的自动门就不能自动识别人是否真的要从门口进出，这种自动门就会机械式地反反复开关，使得厨房门失去了挡住油烟、热气等功能。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种基于运动识别的厨房门系统，其无需人员直接用手去推门，不会使得门上粘满油污；其抗干扰能力强，能准确识别人们手势并自动进行开关门。

本发明的技术方案是：一种基于运动识别的厨房门系统，其包括厨房门、驱动装置、探测装置和控制装置；厨房门包括门框和门叶，门叶安装在门框内；驱动装置安装在门框上并与门叶相连接，驱动装置可以拖动门叶在门框中移动，以实现开关门；门叶由透明材料制作而成；探测装置包括内摄像头和外摄像头，内摄像头和外摄像头安装在门框上并分别位于透明的门叶的内外侧，内摄像头和外摄像头的镜头方向均朝向门叶；控制装置包括控制器和控制模块，内摄像头、外摄像头和驱动装置均通过电缆与控制器相连接，控制器包括微处理器、存贮器、输入输出接口和电源；控制模块置于控制器中，其用于采集内摄像头和外摄像头的图像，并进行处理，再根据影像对移动特性进行识别并做出判断，判断需要开关门则向驱动装置发出相应的开关门的驱动信息，驱动装置则拖动门叶开关；所述的控制模块包括图像采集模块、图像处理模块、物体形状尺寸识别模块、物体垂直速度计算模块、物体水平速度计算模块、开关门判断逻辑模块、开关门命令发送模块；图像采集模块负责采集内外摄像头的图像数据，并进行视频数据格式解析，形成图像对数据，按一定格式缓存到存贮器的缓冲区中；图像处理模块从缓冲区中取出图像对数据，进行去噪、平滑滤波处理；物体形状尺寸识别模块识别出物体的大致形状，然后统计该形状内部的像素点，如果图像对的像素点均大于阈值，则认定为影像的有效，否则放弃该影像；物体垂直速度计算模块和物体水平速度计算模块计算出图像对的各图像每个像素点的亮度信息，并进行缓存，计算出图像对各图像水平方向、竖直方向的平均速度；开关门判断逻辑模块计算各图像水平方向、竖直方向的平均速度是否大于阈值，如果大于阈值则说明有水平方向或竖直方向的运动趋势，同时进行图像对相似性识别，当图像对具有相似性且向同一方向移动并符合预定移动轨迹时，则认定有开关门有效信息，并形成开关门命令；开关门命令发送模块根据开关门判断逻辑模块的结果，作出是否向驱动装置发出开关门的命令。

本发明进一步的技术方案是：所述的驱动装置包括驱动电机、驱动滑轮和驱动链条，驱动电机与驱动滑轮分别安装在门框上对应于门叶顶部两端的位置，驱动链条安装在驱动电机和驱动滑轮上，门叶顶部与驱动链条相连接；驱动电机通过电缆与控制器相连接。

本发明更进一步的技术方案是：所述的内摄像头和外摄像头对称位于门叶的内外两侧，内摄像头和外摄像头与门叶之间分别隔开一段距离。

本发明再进一步的技术方案是：所述的驱动电机的动力输出轴与驱动链条之间还设有驱动附件；门叶顶部与驱动链条之间通过挂钩连接；内摄像头和外摄像头分别通过支架安装在门框的侧框中上部的位置；内摄像头和外摄像头之间形成夹角R，150°<R<210°；内摄像头和外摄像头斜向上一角度R1，30°<R1<60°。

本发明还进一步的技术方案是：所述的控制装置还包括行程开关，行程开关为两个，两个行程开关分别安装在门框上，并位于门叶的左右运行的极限位置；行程开关均通过电缆与控制器相连接。

本发明还进一步的技术方案是：所述的控制器还包括晶振电路；存贮器、输入输出接口、电源和晶振均与微处理器相连接；输入输出接口还与行程开关、驱动电机、内摄像头和外摄像头相连接。

本发明还进一步的技术方案是：所述的控制模块还包括开关门命令返回模块，开关门命令返回模块先采集两个行程开关的位置信息，然后判断水平方向的运动是否停止，如果水平方向的运动停止或者门叶碰到行程开关，则收回开关门命令。

本发明与现有技术相比具有如下特点：

1、其无需人员直接用手去推门，不会使得门上粘满油污；

2、其搞干扰能力强，不会误关误开，能准确识别人们手势并自动进行开关门，从而保证高效耐用。

为了更清楚地说明本发明，列举以下实施例，但其对发明的范围无任何限制。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为图1的A－A剖视图；

图4为图2的B－B剖视图；

图5为图4沿Ｃ线范围内的局部放大图；

图6为图4沿D线范围内的局部放大图；

图7为本发明的立体结构示意图；

图8为本发明的另一视角的立体结构示意图；

图9为本发明的控制器的结构框图及其外围连接结构框图。

具体实施方式。

实施例1

如图1-8所示，一种基于运动识别的厨房门系统，其包括厨房门、驱动装置、探测装置和控制装置；厨房门包括门框11和门叶12，门叶12安装在门框11内，门叶12在底端或者顶端可设有便于推动的滑轮，门框11内设有相应的滑轮导轨（附图没有示出这些滑轮和滑轮导轨的滑动结构），这样方便门叶12在门框11内左右推动，以实现开关门的目的，门叶12由透明材料（例如透明玻璃或者透明塑料）制作而成；驱动装置包括驱动电机21、驱动滑轮22和驱动链条23（或者皮带，这属于等同技术替换），驱动电机21与驱动滑轮22分别安装在门框11上对应于门叶12顶部两端的位置，驱动链条23安装在驱动电机21和驱动滑轮22上（驱动电机21的动力输出轴与驱动链条23之间还可设有滚轮或齿轮等链条驱动附件），门叶12顶部与驱动链条23相连接（即门叶12顶部与驱动链条23之间设有一连接点，可以是通过挂钩等连接件将门叶12与驱动链条23相连接，以使链条可以拖动门叶12，实现开关门的目的）；探测装置包括内外两个摄像头，即内摄像头31和外摄像头32，内摄像头31和外摄像头32基本上以门叶12为对称（即以门叶12前后面的中间面为对称面）安装在门框11上，即内摄像头31和外摄像头32分别安装在门框11上并相对称位于门叶12的内外两侧，内摄像头31和外摄像头32与门叶12之间分别隔开一段距离，便于人的手放入其中(门叶12内外侧分别与内摄像头31和外摄像头32之间的间隙)移动，以便能在门叶12内外均可以摄影到手移动的影像，内摄像头31和外摄像头32一般是安装在门框11的侧框靠近中上部的位置，这样方便操作，内摄像头31和外摄像头32与门框11之间可设有支架（311、321），即一般是通过支架（311、321）分别将内摄像头31和外摄像头32安装在门框11上，内摄像头31和外摄像头32的镜头方向均朝向门叶12，即均可以拍摄到内摄像头31和外摄像头32之间的门叶12的同一区域(即移动图像采集区121，图1中虚线122所围的区域)，利于检测内摄像头31和外摄像头32之间的移动影像，内摄像头31和外摄像头32之间不一定是互相正对，可有一定夹角R（如图2所示），一般90°<R<270°,150°<R<210°比较好，因为这样可以同时摄到门叶12上一片较大且清楚的区域的移动影像；内摄像头31和外摄像头32的方向还斜向上一定角度R1（如图1所示），一般30°<R1<60°，R1为45度较好，因为门的上部空间一般干扰影像小。

控制装置包括行程开关、控制器和控制模块，行程开关一般采用两个，两个行程开关（41、42）分别安装在门框11上，并位于门叶12的左右运行的极限位置；控制器安装在门框11上，也可以安装在墙壁内（附图没有示出这一结构），内摄像头31、外摄像头32、行程开关（41、42）和驱动电机21均通过电缆（导线）与控制器相连接，其中内摄像头31与外摄像头32与控制器一般为USB接口连接；如图9所示，控制器包括微处理器、存贮器、输入输出接口、电源和晶振电路（如图9所示），微处理器采用Arm+dsp双核处理器OMAP3530芯片；存贮器包括SDRAM和NANDFLASH存贮器；输入输出接口包括UART、USB。

控制模块置于控制器中，其用于采集内外摄像头（31、32）的图像和行程开关（41、42）的位置信息，并进行数据处理，再根据算法识别做出判断，是否开关门。控制模块包括图像采集模块、图像处理模块、物体形状尺寸识别模块、物体垂直速度计算模块、物体水平速度计算模块、开关门判断逻辑模块、开关门命令发送模块、开关门命令返回模块。图像采集模块负责采集内外摄像头（31、32）的图像数据，并进行视频数据格式解析，形成图像对数据（即两个摄像头在同一时刻形成的相似的一对图像信息），按一定格式缓存到缓冲区中。图像处理模块从缓冲区中取出图像对数据，进行去噪、平滑滤波处理。物体形状尺寸识别模块采用傅里叶描述子方法（基本思想是：假定物体的形状是一条封闭的曲线,沿边界曲线上的一个动点p(l)的坐标变化x(l)+iy(l)(p(l)坐标用复数形式表示)是一个以形状边界周长为周期的函数。）识别出物体的大致形状，然后统计该形状内部的像素点，如果图像对的像素点均大于阈值，则认定为影像的有效（即一幅幅有效图像），否则放弃该影像。物体垂直速度计算模块和物体水平速度计算模块采用三帧差分算法，该算法是先计算出图像对的各图像每个像素点的亮度信息，并进行缓存，进而选取视频图像序列中连续三帧图像并分别计算相邻两帧的X（对应水平方向）、Y（对应竖直方向）方向的差分信息，然后将X、Y差分信息按行和列中的共有像素点和亮度值计算出X、Y方向的行、列的平均速度。开关门判断逻辑模块计算图像对各图像X、Y方向的行、列的平均速度是否大于阈值，如果大于阈值则说明有X或Y方向的运动趋势，同时进行图像对相似性识别（即两个摄像头的图像要相似，并且移到方向要相同，则认为运动影像有效，或者无效）；同时进行图像对相似性识别，当图像对同时具有相似图像向同一方向移动并符合预定移动轨迹时，则认定有开关门有效信息，作出开关门的判断信息（即形成开关门命令），即如果先有Y方向的从上而下的运动，然后有X方向的水平运动，则发出开关门命令（除了移动影像设计成先自上而下、再左右运动定义成开关门命令外，还可以预设计（即可以预定义，甚至可以做成客户自己预定义）成不同的运动路径，分别代表不同的开关门命令）。开关门命令发送模块根据开关门判断逻辑模块的计算结果，作出是否向驱动装置发出开关门的命令。开关门命令返回模块先采集两个行程开关（41、42）的位置信息，然后判断水平方向的运动是否停止，如果水平方向的运动停止或者门叶12碰到行程开关（41或42），即行程开关位置信息，则收回开关门命令（即停止驱动装置工作）。

使用操作中，需要开门时，人（例如厨师）只要将手放入内摄像头31和外摄像头32之间（同时位于门叶12的内侧或者外侧），并位于内摄像头31和外摄像头32的移动图像采集区121，先将手自上向下移动，然后左移（就附图来说是开门）或者右移（关门），由于门叶12是透明的，所以内摄像头31和外摄像头32会同时采集到手的移动图像，经过处理，就可以实现开关门；假若人的手不放入内摄像头31和外摄像头32之间，则内摄像头31和外摄像头32不可能同时采集到人手的移动影像，这样无论手怎么移动都不会实现开门与关门，这样提高了搞干扰能力，使得在门边来来回回走动的人对门的开关没有什么影响；即本发明不但解决了手不接触门实现开关门的目的，同时提高了抗干扰能力，不会误关误开。

本发明不局限于上述的具体结构，也不局限于厨房门，只要是通过两个摄像头位于门的两侧、且门叶12为透明的，以实现无接触式开关门的门系统就落在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于运动识别的厨房门系统，其包括厨房门和驱动装置；厨房门包括门框(11)和门叶(12)，门叶(12)安装在门框(11)内；驱动装置安装在门框(11)上并与门叶(12)相连接，驱动装置可以拖动门叶(12)在门框(11)中移动，以实现开关门；其特征是：其还包括探测装置和控制装置；门叶(12)由透明材料制作而成；探测装置包括内摄像头(31)和外摄像头(32)，内摄像头(31)和外摄像头(32)安装在门框(11)上并分别位于透明的门叶(12)的内外侧，内摄像头(31)和外摄像头(32)的镜头方向均朝向门叶(12)；控制装置包括控制器和控制模块，内摄像头(31)、外摄像头(32)和驱动装置均通过电缆与控制器相连接，控制器包括微处理器、存贮器、输入输出接口和电源；控制模块置于控制器中，其用于采集内摄像头(31)和外摄像头(32)的图像，并进行处理，再根据影像对移动特性进行识别并做出判断，判断需要开关门则向驱动装置发出相应的开关门的驱动信息，驱动装置则拖动门叶(12)开关；所述的控制模块包括图像采集模块、图像处理模块、物体形状尺寸识别模块、物体垂直速度计算模块、物体水平速度计算模块、开关门判断逻辑模块、开关门命令发送模块；图像采集模块负责采集内外摄像头（31、32）的图像数据，并进行视频数据格式解析，形成图像对数据，按一定格式缓存到存贮器的缓冲区中；图像处理模块从缓冲区中取出图像对数据，进行去噪、平滑滤波处理；物体形状尺寸识别模块识别出物体的大致形状，然后统计该形状内部的像素点，如果图像对的像素点均大于阈值，则认定为影像的有效，否则放弃该影像；物体垂直速度计算模块和物体水平速度计算模块计算出图像对的各图像每个像素点的亮度信息，并进行缓存，计算出图像对各图像水平方向、竖直方向的平均速度；开关门判断逻辑模块计算各图像水平方向、竖直方向的平均速度是否大于阈值，如果大于阈值则说明有水平方向或竖直方向的运动趋势，同时进行图像对相似性识别，当图像对具有相似性且向同一方向移动并符合预定移动轨迹时，则认定有开关门有效信息，并形成开关门命令；开关门命令发送模块根据开关门判断逻辑模块的结果，作出是否向驱动装置发出开关门的命令。

2.根据权利要求1所述的基于运动识别的厨房门系统，其特征是：所述的驱动装置包括驱动电机(21)、驱动滑轮(22)和驱动链条(23)，驱动电机(21)与驱动滑轮(22)分别安装在门框(11)上对应于门叶(12)顶部两端的位置，驱动链条(23)安装在驱动电机(21)和驱动滑轮(22)上，门叶(12)顶部与驱动链条(23)相连接；驱动电机(21)通过电缆与控制器相连接。

3.根据权利要求1或2所述的基于运动识别的厨房门系统，其特征是：所述的内摄像头(31)和外摄像头(32)对称位于门叶(12)的内外两侧，内摄像头(31)和外摄像头(32)与门叶(12)之间分别隔开一段距离。

4.根据权利要求2所述的基于运动识别的厨房门系统，其特征是：所述的驱动电机(21)的动力输出轴与驱动链条(23)之间还设有驱动附件；门叶(12)顶部与驱动链条(23)之间通过挂钩连接；内摄像头(31)和外摄像头(32)分别通过支架（311、321）安装在门框(11)的侧框中上部的位置；内摄像头(31)和外摄像头(32)之间形成夹角R，150°<R<210°；内摄像头(31)和外摄像头(32)斜向上一角度R1，30°<R1<60°。

5.根据权利要求2或4所述的基于运动识别的厨房门系统，其特征是：所述的控制装置还包括行程开关，行程开关为两个，两个行程开关（41、42）分别安装在门框(11)上，并位于门叶(12)的左右运行的极限位置；行程开关（41、42）均通过电缆与控制器相连接。

6.根据权利要求3所述的基于运动识别的厨房门系统，其特征是：所述的控制装置还包括行程开关，行程开关为两个，两个行程开关（41、42）分别安装在门框(11)上，并位于门叶(12)的左右运行的极限位置；行程开关（41、42）均通过电缆与控制器相连接。

7.根据权利要求5所述的基于运动识别的厨房门系统，其特征是：所述的控制器还包括晶振电路；存贮器、输入输出接口、电源和晶振均与微处理器相连接；输入输出接口还与行程开关、驱动电机(21)、内摄像头(31)和外摄像头(32)相连接。

8.根据权利要求7所述的基于运动识别的厨房门系统，其特征是：所述的控制模块还包括开关门命令返回模块，开关门命令返回模块先采集两个行程开关（41、42）的位置信息，然后判断水平方向的运动是否停止，如果水平方向的运动停止或者门叶(12)碰到行程开关，则收回开关门命令。