CN107608002B

CN107608002B - 基于人体探测装置的人体探测方法

Info

Publication number: CN107608002B
Application number: CN201710790413.8A
Authority: CN
Inventors: 方晨
Original assignee: Individual
Current assignee: Nanjing Widelinker Intelligent Technology Co ltd
Priority date: 2017-09-05
Filing date: 2017-09-05
Publication date: 2023-06-02
Anticipated expiration: 2037-09-05
Also published as: CN107608002A

Abstract

本发明涉及一种用于各类人活动场所的智能系统中，对人体存在进行探测的人体探测装置及探测方法。其装置包括有：超声波传感器，能够通过发射并探测回波，测量一定范围内是否有物体阻挡，可以测量阻挡物体与传感器之间的距离；红外测温传感器，能够通过测量目标红外特征测温；热释电红外传感器，能够通过检测红外线，探测运动物体；微波传感器，基于多普勒效应，探测运动物体；处理器，连接能够接收和处理所述超声波传感器、红外测温传感器、热释电红外传感器和微波传感器的传感信号；输出判断结果。本发明能够通过采集和分析多种传感器信号，较为准确识别出探测区域内是否有人体存在。

Description

基于人体探测装置的人体探测方法

技术领域

本发明涉及一种用于各类人活动场所的智能系统中，对人体存在进行探测的基于人体探测装置的人体探测方法。

背景技术

目前大量应用场景所使用的智能系统，需要对一定区域内是否有人存在进行探测。如：办公室的灯光、空调智能控制系统中，需要根据是否有人对灯光、空调的工作进行调整，但是受到成本限制，通过普通的传感器，要较为准确的判断一定区域内是否有人存在，非常困难，例如：（1）现有的热释电红外传感器、微波传感器等，一方面只能对运动中的人或物体进行探测，而不能探测到静止的人或物体；另一方面对于热释电红外传感器，当探测范围中有冷热气流通过，容易误触发传感器；当环境温度和人体表温度接近时，探测灵敏度会大幅下降；对于微波传感器，其发射的微波探测信号会穿过玻璃、木门、薄墙，所以会探测到探测范围之外的运动，从而被误触发；（2）现有的红外测温传感器只能探测某区域内温度的变化，当环境温度和人体表温度相近或环境中有冷热气流通过，或者探测区域有热源时，探测准确性会降低；现有红外堆栈传感器，虽然能探测出热源大致形状，但是受环境温度影响，探测也不准确，而且价格较高；（3）现有的激光传感器、超声波传感器等，可以探测一定距离内物体距离探头的距离变化，但是不能识别是否是人体，普通新放置的物体，也会使传感器测量值发生变化；（4）现有的视频识别技术，虽然能够判断出区域内是否有人或物体，但是其准确性和拍摄角度有关，而且对安装环境要求较高，黑暗的时候不适合使用，成本较高不适合大量使用；（5）此外，上述各种传感器受环境和自身特性影响，均有探测失灵或误触发的概率，所以可靠性并不高，不能准确的判断探测区域内是否有人存在。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够通过采集和分析多种传感器信号，较为准确识别出探测区域内是否有人体存在的基于人体探测装置的人体探测方法，并输出有人、小概率有人或无人的判断结果给控制系统。

本发明的人体探测装置包括有：

超声波传感器，能够通过发射并探测回波，测量一定范围内是否有物体阻挡，可以测量阻挡物体与传感器之间的距离；

红外测温传感器，能够通过测量目标红外特征测温；

热释电红外传感器，能够通过检测红外线，探测运动物体；

微波传感器，基于多普勒效应，探测运动物体；

处理器能够接收和处理所述超声波传感器、红外测温传感器、热释电红外传感器和微波传感器的传感信号；输出判断结果。

进一步的，还包括有连接处理器的光照传感器，能够测量环境光照强度。

进一步的，还包括有麦克风，其通过语音识别模块连接处理器。

本发明的人体探测方法基于上述人体探测装置，包括以下步骤：

步骤1），校准模式，在使用前校准传感器无人状态基准值，在探测环境无人的状态下启动各传感器，获得超声波传感器、红外测温传感器、热释电红外传感器和微波传感器的无人状态基准值；将探测结果存入处理器作为处理基准；该过程可通过语音命令控制开启和结束；

步骤2），使用模式，在使用过程中，处理器采集超声波传感器、红外测温传感器、热释电红外传感器和微波传感器实际探测信号，与步骤1）获得的处理基准对比，如对比结果满足以下条件之一则判断为探测区域有人存在：

条件一，热释电红外传感器和微波传感器的实际探测信号均偏离各自的无人状态基准值；

条件二，超声波传感器、红外测温传感器的实际探测信号均偏离各自的无人状态基准值；

条件三，红外测温传感器和微波传感器的实际探测信号均偏离各自的无人状态基准值；

条件四，超声波传感器和微波传感器的实际探测信号均偏离各自的无人状态基准值。

进一步的，步骤2）中，如果对比结果满足以下条件之一则判断为探测区域小概率有人存在：

条件一，超声波传感器的实际探测信号偏离其无人状态基准值，其他传感器维持无人状态基准值；

条件二，红外测温传感器的实际探测信号偏离其无人状态基准值，其他传感器维持无人状态基准值；

条件三，微波传感器的实际探测信号偏离其无人状态基准值，其他传感器维持无人状态基准值；

条件四，热释电红外传感器的实际探测信号偏离其无人状态基准值，其他传感器维持无人状态基准值。

进一步的，若根据上述步骤判定为小概率有人存在的情况，则进入学习模式；每经过单位时间T，处理器统计T时间内四个传感器探测到的小概率有人存在判定的次数，分别计为s1、s2、s3、s4，由操作者直接向处理器直接输入有人判定的控制指令，处理器将统计值进行记录；之后，再遇到T时间内四个传感器的探测到的小概率有人存在判定的次数r1、r2、r3、r4同时满足r1≥s1、r2≥s2、r3≥s3、r4≥s4的情况，则处理器作出有人判定。

进一步的，上述方法用于灯光控制时，其装置中还可包括光照传感器，用于检测环境光亮度，当环境自然光亮度已经可以满足照明需要时，则处理器不进行是否有人存在的判断。

进一步的，上述方法基于的装置中还可包括麦克风及语音识别模块，能够通过语音指令控制处理器进行校准传感器无人状态基准值的步骤或者控制处理器输出有人存在或无人存在的信号。

本发明的优点体现在：本发明的装置及方法在灯光控制、空调设备控制等应用中，可以较为准确的判断一定区域内是否有人或物体存在，不受环境温度、气流、周边干扰影响，可以探测静止或运动的人体，从而控制相应灯光、空调等设备进行工作；由于融合了多传感器信号及特定的算法进行处理，降低了误判率，提高了可靠性。

附图说明

图1是本发明实施例的人体探测装置系统原理图。

具体实施方式

如图所示，该实施例的探测装置包括：

红外测温传感器，能够通过测量目标红外特征测温；

热释电红外传感器，能够通过检测红外线，探测运动物体；

微波传感器，基于多普勒效应，探测运动物体；

光照传感器，能够测量环境光照强度；

麦克风，其通过语音识别模块连接处理器；

处理器，连接超声波传感器、红外测温传感器、热释电红外传感器、微波传感器、光照传感器和语音识别模块。

基于该装置的探测方法包括以下步骤：

1）在使用前校准传感器无人状态基准值，在探测环境无人的状态下启动各传感器，获得超声波传感器无人状态下的测量值a0、红外测温传感器无人状态下的测量值b0以及热释电红外传感器和微波传感器的无人状态基准值；将探测结果存入处理器作为处理基准；

2）在使用过程中，处理器采集超声波传感器、红外测温传感器、热释电红外传感器和微波传感器实际探测信号，与步骤1）获得的处理基准对比，如对比结果满足以下条件之一则判断为探测区域有人存在：

条件四，超声波传感器和微波传感器的实际探测信号均偏离各自的无人状态基准值。如果对比结果满足以下条件之一的则判断为探测区域小概率有人存在：

小概率有人存在的情况，例如：

当仅探测到微波传感器实际探测信号偏离无人状态基准值，其他传感器无变化，此时可能是隔壁区域或探测区域外有运动物体；但也有可能是其它传感器由于探测范围受限或测量精度、灵敏度受环境影响发生变化，此种情况概率较小。因此判断为小概率有人存在；

当仅探测到热释电红外传感器实际探测信号偏离无人状态基准值，其他传感器无变化，此时可能是探测区域有不同温度的气流；但也有可能是其它传感器由于探测范围受限或测量精度、灵敏度受环境影响发生变化，此种情况概率较小。因此判断为小概率有人存在；

当仅探测到红外测温传感器偏离其无人状态基准值，其他传感器无变化，此时可能是探测区域有热源；但也有可能是其它传感器由于探测范围受限或测量精度、灵敏度受环境影响发生变化，此种情况概率较小。因此判断为小概率有人存在；

当仅探测到微波传感器的实际探测信号偏离其无人状态基准值，其他传感器无变化，此时可能是探测区域放置有新物体；但也有可能是其它传感器由于探测范围受限或测量精度、灵敏度受环境影响发生变化，此种情况概率较小。因此判断为小概率有人存在；

当探测到红外测温传感器和热释电红外传感器的实际探测信号偏离无人状态基准值，其他传感器无变化，此时可能是探测区域有热源和风；但也有可能是其它传感器由于探测范围受限或测量精度、灵敏度受环境影响发生变化，此种情况概率较小。因此判断为小概率有人存在；

根据上述步骤判定为小概率有人存在的情况，则进入学习模式；每经过单位时间T，处理器统计T时间内四个传感器探测到的小概率有人存在判定的次数，分别计为s1、s2、s3、s4，由操作者直接向处理器直接输入有人判定的控制指令，处理器将统计值进行记录；之后，再遇到T时间内四个传感器的探测到的小概率有人存在判定的次数r1、r2、r3、r4同时满足r1≥s1、r2≥s2、r3≥s3、r4≥s4的情况，则处理器作出有人判定。

上述方法用于灯光控制时，当光照传感器检测到环境自然光亮度已经可以满足照明需要时，则处理器不进行是否有人存在的判断。

上述方法基于的装置中还可包括麦克风及语音识别模块，能够通过语音指令控制处理器进行校准传感器无人状态基准值的步骤或者控制处理器输出有人存在或无人存在的信号。其作用是：1、当探测范围内重新摆放了桌椅、设备、其它热源等，则超声波传感器或红外测温传感器需要重新记录无人情况下的数据；通过语音模块或机械开关等方法，可控制处理器，进行“无人校准”；因为传感器往往安装在天花板上，人不方便触及，所以采用语音命令更为方便；2、当进行特殊作业时，比如设备维修、睡觉等等情况，需要强制处理器输出有人或无人信号，采用语音输入命令，也是最佳方法。

Claims

1.一种基于人体探测装置的人体探测方法，其特征是：包括有

红外测温传感器，能够通过测量目标红外特征测温；

热释电红外传感器，能够通过检测红外线，探测运动物体；

微波传感器，基于多普勒效应，探测运动物体；

处理器能够接收和处理所述超声波传感器、红外测温传感器、热释电红外传感器和微波传感器的传感信号；

还包括以下步骤，

步骤1），校准模式，在使用前校准传感器无人状态基准值，在探测环境无人的状态下启动各传感器，获得超声波传感器、红外测温传感器、热释电红外传感器和微波传感器的无人状态基准值；将探测结果存入处理器作为处理基准；该过程可通过语音命令控制开启和结束;

2.根据权利要求1所述的人体探测方法，其特征是：步骤2）中，如果对比结果满足以下条件之一则判断为探测区域小概率有人存在：

3.根据权利要求2所述的人体探测方法，其特征是：若判定为小概率有人存在的情况，则进入学习模式；每经过单位时间T，处理器统计T时间内四个传感器探测到的小概率有人存在判定的次数，分别计为s1、s2、s3、s4，由操作者直接向处理器直接输入有人判定的控制指令，处理器将统计值进行记录；之后，再遇到T时间内四个传感器的探测到的小概率有人存在判定的次数r1、r2、r3、r4同时满足r1≥s1、r2≥s2、r3≥s3、r4≥s4的情况，则处理器作出有人判定。

4.根据权利要求1所述的人体探测方法，其特征是：该方法用于灯光控制，该方法基于的装置中还包括光照传感器，用于检测环境光亮度，当环境自然光亮度已经可以满足照明需要时，则处理器不进行是否有人存在的判断。

5.根据权利要求1所述的人体探测方法，其特征是：该方法基于的装置中还包括麦克风及语音识别模块，能够通过语音指令控制处理器进行校准传感器无人状态探测值的步骤或者控制处理器输出有人存在或无人存在的信号。