CN107135595A

CN107135595A - 照明控制装置及系统

Info

Publication number: CN107135595A
Application number: CN201710510849.7A
Authority: CN
Inventors: 马雷; 刘永和; 郑龙玉
Original assignee: Shandong Land Intelligent Technology Co Ltd
Current assignee: Shandong Land Intelligent Technology Co Ltd
Priority date: 2017-06-28
Filing date: 2017-06-28
Publication date: 2017-09-05

Abstract

本申请提供了照明控制装置及系统，涉及家用电器技术领域，其中，该照明控制装置包括：依次相连的图像采集器、图像处理器、灯光控制器和照明灯组，其中，照明灯组包括位于现场环境不同位置处的多个照明灯，图像采集器用于采集现场环境的图像，图像处理器用于对采集到的图像进行视觉感知处理，并将图像分为有人区域和无人区域，灯光控制器用于调节有人区域对应的照明灯的亮度以及无人区域对应的照明灯的亮度，从而有效节约了现场环境中能源的使用。

Description

照明控制装置及系统

技术领域

本发明涉及家用电器技术领域，尤其涉及照明控制装置及系统。

背景技术

随着城市的扩建和人们生活压力的加大，人们的工作越来越忙碌，特别是大型城市，工作场所和娱乐场所甚至灯火通明，已然无法严格区分晚上还是白天。通常，人们白天工作完后需要进行娱乐活动和休闲活动，因此，为了满足人们的使用需求，在一些图书馆、大型商场、室内运动场、长廊等大型场合，需要长期进行灯光照射。

上述场所中用的灯多是用开关进行控制，当人们进入场馆之后，灯会一直亮着，而且，无论人多与少，区域内的照明亮度都相同。例如，在一个室内的大型羽毛球馆里分布着多个羽毛球场地，在使用高峰期时，控制场馆内的灯光的开关都打开，能满足人们的使用需求，但当场地的使用率降低时，之前打开的灯还处于使用状态。这样，在无形中增加了能源消耗，虽然，上述场所使用的开关多为红外线开关或者声控开关，但是，由于各种原因(例如，上述羽毛球场地密度较大)仍无法满足节约能源的使用需求。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供了照明控制装置及系统，通过图像采集器、图像处理器、灯光控制器和照明灯组的设置，实现了对照明灯的有效控制，从而在很大程度上节约了现场环境(特别是大型场所等)的用电消耗。

第一方面，本发明实施例提供了照明控制装置，包括：依次相连的图像采集器、图像处理器、灯光控制器和照明灯组，其中，照明灯组包括位于现场环境不同位置处的多个照明灯；

图像采集器，用于采集现场环境的图像；

图像处理器，用于对采集到的图像进行视觉感知处理，并将图像分为有人区域和无人区域；

灯光控制器，用于调节有人区域对应的照明灯的亮度以及无人区域对应的照明灯的亮度。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，图像采集器包括视频采集器和与之相连的多个摄像机；

多个摄像机分别安装在现场环境中，且，多个摄像机安装的高度均一致；

视频采集器，用于将采集到的图像进行可编辑化处理。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，还包括配电器，配电器与多个照明灯相连，用于为多个照明灯提供电能。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，多个摄像机均并联在视频采集器上。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，图像处理器包括依次相连的状态检测模块、状态提取模块和照明控制模块：

状态检测模块，用于对现场环境进行人员状态检测；

状态提取模块，用于从人员状态中提取人员边界区域参数和人员密度参数；

照明控制模块，用于根据人员边界区域参数和人员密度参数对现场环境进行照明控制。

结合第一方面的第四种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，照明控制模块包括：

开启单元，用于当人员边界区域参数大于或者等于预先设定的区域阈值时，灯光控制器控制对应的照明灯打开；

关闭单元，用于当人员边界区域参数小于预先设定的区域阈值时，灯光控制器控制对应的照明灯关闭。

结合第一方面的第五种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，照明控制模块还包括：

亮度增大单元，用于当人员密度参数大于或者等于预先设定的密度阈值时，灯光控制器控制对应的照明灯增大亮度；

亮度减小单元，用于当人员密度参数小于预先设定的密度阈值时，灯光控制器控制对应的照明灯减小亮度。

结合第一方面的第四种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，照明控制装置还包括依次相连的第一采集模块、照度提取模块和照度补偿模块；

第一采集模块，用于采集现场环境的第一照度图像；

照度提取模块，用于从第一照度图像中提取实时照度参数；

照度补偿模块，用于根据预先设定的标准照度参数对实时照度参数进行照度补偿。

结合第一方面的第四种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，照明控制装置还包括依次相连的第二采集模块、照度参数提取模块和位置补偿模块；

第二采集模块，用于采集现场环境不同位置处的多张第二照度图像；

照度参数提取模块，用于从各个第二照度图像中分别提取位置照度参数；

位置补偿模块，用于根据预先设定的标准位置照度参数分别对各个位置照度参数进行照度补偿。

第二方面，本发明实施例提供了照明控制系统，包括：上述照明控制装置以及均与之连接的故障检测器和报警器；

故障检测器，用于对照明控制装置进行状态检测；

报警器，用于当照明控制装置出现故障时，向外界发出报警信号。

本发明实施例提供的照明控制装置及系统，其中，该照明控制装置包括：依次相连的图像采集器、图像处理器、灯光控制器和照明灯组，在本申请中，照明灯组包括位于现场环境不同位置处的多个照明灯，需要注意的是，这里，多个照明灯的开关以及亮度调节都是受灯光控制器控制的，在使用时，图像采集器采集现场环境的图像，之后传给图像处理器进行处理，图像处理器对采集到的图像进行视觉感知处理，并将图像分为有人区域和无人区域，并由灯光控制器调节有人区域对应的照明灯的亮度以及无人区域对应的照明灯的亮度，通过上述设置，实现了对现场环境的区别对待，使照明灯能够按照区域利用率的不同实现亮度的调节，从而有效节约了电能。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本发明实施例所提供的照明控制装置的结构连接图；

图2示出了本发明实施例所提供的照明控制装置的结构框架图；

图3示出了本发明实施例所提供的照明控制装置的结构示意图；

图4示出了本发明实施例所提供的照明控制装置的示意图；

图5示出了本发明实施例所提供的照明控制系统的结构连接图。

图标：1-图像采集器；2-图像处理器；3-灯光控制器；4-照明灯组；5-照明控制装置；6-故障检测器；7-报警器；8-摄像机；9-视频采集器；10-配电器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

随着生活节奏的加快，城市夜生活逐步兴起。为了满足人们的使用需求，在一些图书馆、大型商场、室内运动场、长廊等大型场合，需要长期进行灯光照射。在使用过程中，上述场所中用的灯多是用开关进行控制的，当人们进入场馆之后，灯会一直亮着，而且，无论人多与少，区域内的照明亮度都相同。特别是，当场地的使用率降低时，之前打开的灯还处于使用状态。这样，在无形中增加了能源消耗，虽然，上述场所使用的开关多为红外线开关或者声控开关，但是，由于各种原因(例如，无法完全屏蔽红外线或者声音的干扰)仍无法满足节约能源的使用需求。

基于此，本发明实施例提供了照明控制装置及系统，下面通过实施例进行描述。

实施例1

参见图1、图2、图3、图4和图5，本实施例提出的照明控制装置5包括：依次相连的图像采集器1、图像处理器2、灯光控制器3和照明灯组4，其中，照明灯组4包括位于现场环境不同位置处的多个照明灯，这里，需要强调的不同位置处是指现场环境中的最小单元(例如，大型羽毛球馆里分布着的多个羽毛球场地等)中的需要照明的不同位置处都分布有照明灯，以满足用户的使用需求。即该最小单元中的不同位置处的照明灯能够满足该区域内用户的正常使用，而不会影响相邻的其他以最小单元为单位的现场环境的照明灯的使用。

在使用过程中，图像采集器1用来采集现场环境的图像，之后，由图像处理器2对采集到的图像进行视觉感知处理，同时，图像处理器2将图像分为有人区域和无人区域，以实现灯光控制器3调节有人区域对应的照明灯的亮度以及无人区域对应的照明灯的亮度的目的。

通常，图像采集器1包括视频采集器9和与之相连的多个摄像机8，设置多个摄像机8的目的是为了从多个不同位置处进行拍摄采样，摄像机8的具体个数可根据现场环境进行灵活配置，以摄取范围能够覆盖整个现场区域为准。多个摄像机8分别安装在现场环境中，摄像机8的安装方式为吊装或者壁装都可以，并且，多个摄像机8安装的高度均一致，离照明灯的距离一致，这样能保障摄像机8采集到的图像的亮度均匀统一。并且，视频采集器9将采集到的图像进行可编辑化处理，以便于后续的进一步处理。

本申请的核心是计算机视觉技术，计算机视觉是人工智能领域的一个重要部分，它的研究目标是使计算机具有通过二维图像认知三维环境的能力。计算机视觉是以图像处理技术、信号处理技术、概率统计分析、计算几何、神经网络、机器学习理论和计算机信息处理技术等为基础，通过计算机分析与处理视觉信息。计算机视觉系统中，视觉信息的处理技术主要依赖于图像处理方法，它包括图像增强、数据编码和传输、平滑、边缘锐化、分割、特征抽取、图像识别与理解等内容。

优选的，多个摄像机8均并联在视频采集器9上。与多个摄像机8与视频采集器9串联相比，这样，能有效避免一个摄像机8出现故障而导致其余摄像机8都无法工作的现象，进而提高了系统的稳定性。

此外，照明控制装置5中还包括配电器10，配电器10与多个照明灯相连，用于为多个照明灯提供电能。配电器10一般采用两线传输方式，为用电设备提供24V电源，以保证照明灯的正常使用。

在本申请中，图像处理器2包括依次相连的状态检测模块、状态提取模块和照明控制模块，具体使用过程中，状态检测模块用来对现场环境进行人员状态检测，之后，状态提取模块能够从人员状态中提取人员边界区域参数和人员密度参数，人员边界区域参数用来判断该人是否处于现场环境的区域范围内，当没有人员处于现场环境的区域范围内时，即形成无人区域，可执行关灯操作。人员密度参数用来考量处于现场环境的区域范围内的人员的多少，即形成有人区域，但是照明灯的亮度需要根据人员的多少来进行调节。照明控制模块用于根据人员边界区域参数和人员密度参数对现场环境进行照明控制，即通过预先设定的亮度和人员的关系对现场环境的照明情况进行调节。在一种实施方式中，人员状态识别技术主要采用运动目标检测方法，计算当前帧图像与背景的图像之间的差别，为了增强目标与背景的区分，每个像素在RGB三个通道上进行，则像素为前景需满足：

|I^t(φ)-B^t(φ)|>n_c

其中，I^t(φ)表示图像上位置为φ的点在RGB三个通道灰度组成的三维向量，B^t(φ)表示背景图像上对应该点的值，n_c表示检测的阈值。这里也将三个通道灰度值视为彼此独立的。

考虑到野外环境常常是复杂多变的动态背景，Stauffer的自适应混合高斯背景模型将得到较好的结果。

每点的统计过程可视为向量的时间序列，则像素φ的统计序列为：

{X₁,...,X_t}＝{I(φ,i):1≤i≤t}

其中，I为图像序列。背景生成算法将每点在序列图像上的像素值统计为K个高斯的混合分布。因此一点当前值的概率应为：

这里，ω_i,t表示第i个高斯在时间t的权值估计，μ_i,t,U_i,t分别是均值和方差。η为高斯概率密度函数

这相当与在线的Ks均值聚类，每点的一个新值与这个分布比较，是否落入任一个个高斯的2.5σ之内。如果落入其中一个，则这个新值为背景值；如果没有落入，这认为该点为前景点。每点的背景分布也需要不断的更新。

在本申请中，亮度和人员的关系的具体情况可参照如下方式来实现。具体为，照明控制模块包括：开启单元和关闭单元，其中，开启单元用于当人员边界区域参数大于或者等于预先设定的区域阈值(通常，这里的区域阈值为1，即现场环境的区域内有人员存在，判定为有人区域)时，灯光控制器3控制对应的照明灯打开，以为区域内的人员提供照明服务。关闭单元用于当人员边界区域参数小于预先设定的区域阈值(通常，区域阈值为1，即现场环境的区域内没有人员存在，判定为无人区域)时，灯光控制器3控制对应的照明灯关闭。

例如，在一种实施方式中可以按照如下方法实施。通过计算机视觉进行照度估计是基于Retinex理论，Retinex(视网膜”Retina”和大脑皮层”Cortex”的缩写)理论是一种建立在科学实验和科学分析基础上的基于人类视觉系统(Human Visual System)的图像增强理论。该算法的基本原理模型最早是由EdwinLand(埃德温·兰德)于1971年提出的一种被称为的色彩的理论，并在颜色恒常性的基础上提出的一种基于理论的图像增强方法。Retinex理论的基本内容是物体的颜色是由物体对长波(红)、中波(绿)和短波(蓝)光线的反射能力决定的，而不是由反射光强度的绝对值决定的；物体的色彩不受光照非均性的影响，具有一致性，即Retinex理论是以色感一致性(颜色恒常性)为基础的。不同于传统的图像增强算法，如线性、非线性变换、图像锐化等只能增强图像的某一类特征，如压缩图像的动态范围，或增强图像的边缘等，Retinex可以在动态范围压缩、边缘增强和颜色恒常三方面达到平衡，因此可以对各种不同类型的图像进行自适应性地增强。正因为Retinex诸多良好的特性，使Retinex算法在很多方面得到了广泛的应用。

根据Land提出的理论，一幅给定的图像S(x,y)分解成两幅不同的图像：反射物体图像R(x,y)和入射光图像L(x,y)，其原理示意图如图3所示，在图中间的框表示反射物体。

对于观察图像S中的每个点(x,y)，用公式可以表示为：

S(x,y)＝R(x,y)*L(x,y)

据Retinex理论，物体的颜色是由物体对光线的反射能力决定的，而物体对光线的反射能力是物体本身固有的属性，与光源强度的绝对值没有依赖关系。因此通过计算各个像素间的相对明暗关系，可以对图像中的每个像素点做校正，从而确定该像素点的颜色。从而依靠Retinex算法得到图像中每点的L(x,y)，用来进行照度估计。

此外，为了增强照明调节的效果，照明控制模块中还包括：亮度增大单元和亮度减小单元。亮度增大单元用于当人员密度参数大于或者等于预先设定的密度阈值(通常，密度阈值为一个居中的区间值，即在一定范围内保证亮度稳定均匀，只有当人员密度过大)时，灯光控制器3控制对应的照明灯增大亮度，同理，当人员密度过小时，亮度减小单元用于当人员密度参数小于预先设定的密度阈值时，灯光控制器3控制对应的照明灯减小亮度，以节约电能消耗。

另外，在现场环境中难免会出现安装一些其他设备，例如，在体育馆内安装音响设备等，这样，某些设备就会遮挡住照明灯的灯光，进而影响照明效果。为此，照明控制装置5中还包括依次相连的第一采集模块、照度提取模块和照度补偿模块，在实际工作时，第一采集模块用于采集现场环境的第一照度图像，这样，之后照度提取模块用于从第一照度图像中提取实时照度参数，照度补偿模块用于根据预先设定的标准照度参数对实时照度参数进行照度补偿，这里，标准照度参数的设定可根据用户的使用习惯进行设置。

此外，为实现照明精准控制，通过视频目标跟踪技术，实现人员所处位置附近，照明实时加强，人员离开位置，照明实时减弱的功能。

而且，为了防止出现多个位置处照明效果不同的现象发生，使整体照明效果均匀柔和，照明控制装置5中还包括依次相连的第二采集模块、照度参数提取模块和位置补偿模块，在使用时，第二采集模块用于采集现场环境不同位置处的多张第二照度图像，这里需要进行说明的是，虽然各张照片的位置不同，但高度基本一致，即距离相应照明灯的远近一样，照度参数提取模块用于从各个第二照度图像中分别提取位置照度参数，位置补偿模块根据预先设定的标准位置照度参数分别对各个位置照度参数进行照度补偿，在一种实施例中，在位置补偿模块中预先存储有补偿关系表，根据各个位置照度参数即可找到相应的补偿参数，通过将不同的补偿参数加入到不同的位置照度参数来实现补偿，以方便快速的达到使整体照明效果均匀统一的效果。

综上所述，本实施例提供的照明控制装置5包括：依次相连的图像采集器1、图像处理器2、灯光控制器3和照明灯组4，其中，照明灯组4包括位于现场环境不同位置处的多个照明灯，具体工作时，图像采集器1采集现场环境的图像，图像处理器2用于对采集到的图像进行视觉感知处理，并将图像分为有人区域和无人区域，并由灯光控制器3调节有人区域对应的照明灯的亮度以及无人区域对应的照明灯的亮度，在满足用户使用需求的同时，有效节约了电能的消耗。

实施例2

参见图4，本实施例提供了照明控制系统包括：上述的照明控制装置5以及均与之连接的故障检测器6和报警器7，在工作时，故障检测器6对照明控制装置5进行状态检测，以及时排查故障所在，这样，当当照明控制装置5出现故障时，报警器7向外界发出报警信号，例如，声光信号等以通知管理人员进行及时维修。

综上所述，本实施例提供的照明控制系统包括上述的照明控制装置5以及均与之连接的故障检测器6和报警器7，使用时，故障检测器6对照明控制装置5进行状态检测，报警器7用于当照明控制装置5出现故障时，向外界发出报警信号，以使维修人员进行及时处理。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.照明控制装置，其特征在于，包括：依次相连的图像采集器、图像处理器、灯光控制器和照明灯组，其中，照明灯组包括位于现场环境不同位置处的多个照明灯；

图像采集器，用于采集现场环境的图像；

2.根据权利要求1所述的照明控制装置，其特征在于，图像采集器包括视频采集器和与之相连的多个摄像机；

视频采集器，用于将采集到的图像进行可编辑化处理。

3.根据权利要求2所述的照明控制装置，其特征在于，还包括配电器，配电器与多个照明灯相连，用于为多个照明灯提供电能。

4.根据权利要求2所述的照明控制装置，其特征在于，多个摄像机均并联在视频采集器上。

5.根据权利要求2所述的照明控制装置，其特征在于，所述图像处理器包括依次相连的状态检测模块、状态提取模块和照明控制模块：

所述状态检测模块，用于对现场环境进行人员状态检测；

所述状态提取模块，用于从人员状态中提取人员边界区域参数和人员密度参数；

所述照明控制模块，用于根据人员边界区域参数和人员密度参数对现场环境进行照明控制。

6.根据权利要求5所述的照明控制装置，其特征在于，所述照明控制模块包括：

7.根据权利要求6所述的照明控制装置，其特征在于，所述照明控制模块还包括：

8.根据权利要求5所述的照明控制装置，其特征在于，还包括依次相连的第一采集模块、照度提取模块和照度补偿模块；

所述第一采集模块，用于采集现场环境的第一照度图像；

所述照度提取模块，用于从第一照度图像中提取实时照度参数；

所述照度补偿模块，用于根据预先设定的标准照度参数对实时照度参数进行照度补偿。

9.根据权利要求5所述的照明控制装置，其特征在于，还包括依次相连的第二采集模块、照度参数提取模块和位置补偿模块；

所述第二采集模块，用于采集现场环境不同位置处的多张第二照度图像；

所述照度参数提取模块，用于从各个第二照度图像中分别提取位置照度参数；

所述位置补偿模块，用于根据预先设定的标准位置照度参数分别对各个位置照度参数进行照度补偿。

10.照明控制系统，其特征在于，还包括如权利要求1到9任一项所述的照明控制装置以及均与之连接的故障检测器和报警器；

所述故障检测器，用于对照明控制装置进行状态检测；

所述报警器，用于当照明控制装置出现故障时，向外界发出报警信号。