CN108287506B - 基于图像处理的智慧家居装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及智能家居领域，具体而言涉及一种基于图像处理的智慧家居装置，包括球式摄像设备等部件，所述球式摄像设备用于对视野内的现场进行图像数据采集以输出高清现场图像，所述球式摄像设备包括球式摄像头、云台和云台驱动器；均值滤波设备，用于接收所述高清现场图像，并对所述高清现场图像执行均值滤波，以获得并输出均值滤波图像。通过本发明，能够进一步提高智能家居的自动化水准。

Description

基于图像处理的智慧家居装置

技术领域

本发明涉及智能家居领域，尤其涉及一种基于图像处理的智慧家居装置。

背景技术

智能家居是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统，提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境。然而，现有技术中的某些装置是根据用户的感觉随机设定的，无法根据具体情况进行灵活变更，因此，需要新的智慧家居装置来满足用户需求。

发明内容

根据本发明的一方面，提供了一种基于图像处理的智慧家居装置，所述装置包括：

上悬窗框架，包括外框体、窗框和上悬窗框架合页结构，所述外框体内设所述窗框，所述上悬窗框架合页结构用于实现窗框的上悬开启动作；

风速检测设备，设置在所述上悬窗框架的上方，所述风速检测设备用于检测所述上悬窗框架所在环境的实时风速；

球式摄像设备，设置在所述上悬窗框架的对立面上，所述球式摄像设备用于对视野内的现场进行图像数据采集以输出高清现场图像，所述球式摄像设备包括球式摄像头、云台和云台驱动器，其中，所述球式摄像头被设置在所述云台上，所述云台驱动器用于驱动所述云台进行多方向移动以带动所述球式摄像头进行多方向拍摄；

均值滤波设备，用于接收所述高清现场图像，并对所述高清现场图像执行均值滤波，以获得并输出均值滤波图像；

像素块分割设备，用于接收均值滤波图像，将所述均值滤波图像与上悬窗框架基准轮廓进行匹配，以获得所述均值滤波图像中的一个或多个匹配部分并作为一个或多个可疑像素块输出，所述上悬窗框架基准轮廓包括各种类型上悬窗框架的基准外形。

基于此，本发明至少具备以下几条发明点：

(1)采用分层识别的模式对上悬窗框架进行图像检测，从而避免上悬窗框架识别的误判；

(2)引入了像素块对角线像素值突变检测机制，利用上悬窗框架突变程度低的特性，实现对上悬窗框架的有效识别；

(3)通过对上悬窗的当前开度的高精度检测以及实时风速的检测，实现对上悬窗的反馈控制，从而在保证室内的通风效果的同时避免室内风速过大而造成的人体不适。

附图说明

以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：

图1为根据本发明实施方案示出的基于图像处理的智慧家居装置的结构方框图。

图2为根据本发明实施方案示出的基于图像处理的智慧家居装置的上悬窗框架的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的基于图像处理的智慧家居装置的实施方案进行详细说明。

上悬窗是指合页(铰链)装于窗上侧，向内或向外开启的窗。上悬窗是后来才出现的一种铝合金、塑钢窗。它是在平开窗的基础上发展出来的新形式。

上悬窗有两种开启方式，既可平开，又可从上部推开。平开窗关闭时，向内拉窗户的上部，可以打开一条10cm左右的缝隙，也就是说，窗户可以从上面打开一点，打开的部分悬在空中，通过铰链等与窗框连接固定，因此称为上悬式。

上悬窗的优点是：既可以通风，又可以保证安全，因为有铰链，窗户只能打开10cm的缝，从外面手伸不进来，特别适合家中无人时使用。最近，这种功能已经不仅局限于平开的窗子，推拉窗也可以上悬式开启。

然而，现有技术中的上悬窗的开度是根据用户的感觉随机设定的，无法根据具体风速进行灵活变更，因此，需要一种新的上悬窗开度控制模式，能够基于实时风速提供满足用户需求的开度。为了解决上述问题，基于现有技术中上悬窗的开度难以灵活控制的弊端，本发明提供了一种基于图像处理的智慧家居装置，具体而言提供一种基于开度控制的通风上悬窗，利用上悬窗框架突变程度低的特性以及分层识别的模式对上悬窗框架进行图像检测，实现对上悬窗框架的有效识别，还能够基于所述实时风速确定对应的窗框应开启程度，并在确定的窗框应开启程度与所述当前开度不符时，基于确定的窗框应开启程度与所述当前开度的差值发出相应的驱动控制信号以对上悬窗进行开度调节。

图1为根据本发明实施方案示出的基于图像处理的智慧家居装置的结构方框图，所述装置包括：

上悬窗框架，包括外框体、窗框和上悬窗框架合页结构；

其中，所述外框体内设所述窗框，所述上悬窗框架合页结构用于实现窗框的上悬开启动作。

接着，继续对本发明的基于图像处理的智慧家居装置的具体结构进行进一步的说明。

所述基于图像处理的智慧家居装置中还可以包括：

风速检测设备，设置在所述上悬窗框架的上方；

其中，所述风速检测设备用于检测所述上悬窗框架所在环境的实时风速。

所述基于图像处理的智慧家居装置中还可以包括：

球式摄像设备，设置在所述上悬窗框架的对立面上；

其中，所述球式摄像设备用于对视野内的现场进行图像数据采集以输出高清现场图像。

所述基于图像处理的智慧家居装置中：

所述球式摄像设备包括球式摄像头、云台和云台驱动器；

其中，所述球式摄像头被设置在所述云台上，所述云台驱动器用于驱动所述云台进行多方向移动以带动所述球式摄像头进行多方向拍摄。

所述基于图像处理的智慧家居装置中还可以包括：

均值滤波设备，用于接收所述高清现场图像，并对所述高清现场图像执行均值滤波，以获得并输出均值滤波图像；

像素块分割设备，用于接收均值滤波图像，将所述均值滤波图像与上悬窗框架基准轮廓进行匹配，以获得所述均值滤波图像中的一个或多个匹配部分并作为一个或多个可疑像素块输出，所述上悬窗框架基准轮廓包括各种类型上悬窗框架的基准外形。

所述基于图像处理的智慧家居装置中还可以包括：

像素块遍历设备，与所述像素块分割设备连接，用于接收一个或多个可疑像素块以及接收所述均值滤波图像，采用相互间隔为1像素点的45度对角线对每一个可疑像素块进行切分，以获得多条由像素点组成的像素线，对每一条像素线的像素点进行斜向下45度方向的遍历分析，将像素值超过前后像素点平均像素值的像素点作为突变像素点，将各条像素线的突变像素点数量相加以获得对应可疑像素块的突变像素点总数，所述像素块遍历设备输出一个或多个可疑像素块的突变像素点总数，其中所述前后像素点平均像素值为将像素点所在像素线斜向上45度方向的2个像素点的像素值与像素点所在像素线斜向下45度方向的2个像素点的像素值相加除以4所获得的数值，像素值取像素点RGB三个颜色通道中的R颜色通道数据；

尺寸提取设备，与所述像素块分割设备连接，用于接收一个或多个可疑像素块，并确定和输出每一个可疑像素块的长度和宽度；

像素块分析设备，分别与所述像素块遍历设备和所述尺寸提取设备连接，用于接收一个或多个可疑像素块的突变像素点总数以及接收每一个可疑像素块的长度和宽度，并针对每一个可疑像素块执行以下操作：将可疑像素块的长度和宽度相乘以获得可疑像素块的像素块面积，将可疑像素块的突变像素点总数除以可疑像素块的像素块面积以获得可疑像素块的突变程度；

对象匹配设备，与所述像素块分析设备连接，将一个或多个可疑像素块的突变程度与上悬窗框架突变程度阈值匹配，将匹配度大于等于百分比阈值的可疑像素块作为确认上悬窗框架子图像输出；

开度分析设备，与所述对象匹配设备连接，用于接收所述确认上悬窗框架子图像，并对所述确认上悬窗框架子图像进行分析以确定对应窗框的开启程度以作为当前开度；

数字处理芯片，分别与所述开度分析设备和所述风速检测设备连接，用于基于所述实时风速确定对应的窗框应开启程度，并在确定的窗框应开启程度与所述当前开度不符时，基于确定的窗框应开启程度与所述当前开度的差值发出相应的驱动控制信号；

TF存储卡，分别与所述对象匹配设备和所述像素块分割设备连接，用于存储所述上悬窗框架突变程度阈值、所述百分比阈值和所述上悬窗框架基准轮廓；

直流控制电机，分别与所述数字处理芯片和上悬窗框架合页结构连接，用于接收所述驱动控制信号，并基于所述驱动控制信号驱动所述上悬窗框架合页结构以使得所述窗框的开启程度达到确定的窗框应开启程度。

图2为根据本发明实施方案示出的基于图像处理的智慧家居装置的上悬窗框架的结构示意图。

另外，数字处理芯片即DSP处理芯片，其内部采用程序和数据分开的哈佛结构，具有专门的硬件乘法器，广泛采用流水线操作，提供特殊的DSP指令，可以用来快速的实现各种数字信号处理算法。

根据数字信号处理的要求，DSP处理芯片一般具有如下的一些主要特点：(1)在一个指令周期内可完成一次乘法和一次加法。(2)程序和数据空间分开，可以同时访问指令和数据。(3)片内具有快速RAM，通常可通过独立的数据总线在两块中同时访问。(4)具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持。(5)快速的中断处理和硬件I/O支持。(6)具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器。(7)可以并行执行多个操作。(8)支持流水线操作，使取指、译码和执行等操作可以重叠执行。

根据DSP处理芯片工作的数据格式来分类的。数据以定点格式工作的DSP处理芯片称为定点DSP处理芯片，如TI公司的TMS320C1X/C2X、TMS320C2XX/C5X、TMS320C54X/C62XX系列，AD公司的ADSP21XX系列，AT&T公司的DSP16/16A，Motolora公司的MC56000等。以浮点格式工作的称为浮点DSP处理芯片，如TI公司的TMS320C3X/C4X/C8X，AD公司的ADSP21XXX系列，AT&T公司的DSP32/32C，Motolora公司的MC96002等。

采用本发明的基于图像处理的智慧家居装置，针对现有技术中上悬窗开度难以控制的技术问题，通过利用上悬窗框架突变程度低的特性以及分层识别的模式对上悬窗框架进行图像检测，实现对上悬窗框架以及对应开度的有效识别，还对上悬窗框架所在环境的实时风速进行了测量，并搭建了基于实时风速的自适应上悬窗框架开度控制机制，从而避免了上悬窗开度的随机化。

可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (1)

1.一种基于图像处理的智慧家居装置，其特征在于，所述装置包括：

上悬窗框架，包括外框体、窗框和上悬窗框架合页结构；

其中，所述外框体内设所述窗框，所述上悬窗框架合页结构用于实现窗框的上悬开启动作；

风速检测设备，设置在所述上悬窗框架的上方；

其中，所述风速检测设备用于检测所述上悬窗框架所在环境的实时风速；

球式摄像设备，设置在所述上悬窗框架的对立面上；

其中，所述球式摄像设备用于对视野内的现场进行图像数据采集以输出高清现场图像；

所述球式摄像设备包括球式摄像头、云台和云台驱动器；

其中，所述球式摄像头被设置在所述云台上，所述云台驱动器用于驱动所述云台进行多方向移动以带动所述球式摄像头进行多方向拍摄；

均值滤波设备，用于接收所述高清现场图像，并对所述高清现场图像执行均值滤波，以获得并输出均值滤波图像；

像素块分割设备，用于接收均值滤波图像，将所述均值滤波图像与上悬窗框架基准轮廓进行匹配，以获得所述均值滤波图像中的一个或多个匹配部分并作为一个或多个可疑像素块输出，所述上悬窗框架基准轮廓包括各种类型上悬窗框架的基准外形；

像素块遍历设备，与所述像素块分割设备连接，用于接收一个或多个可疑像素块以及接收所述均值滤波图像，采用相互间隔为1像素点的45度对角线对每一个可疑像素块进行切分，以获得多条由像素点组成的像素线，对每一条像素线的像素点进行斜向下45度方向的遍历分析，将像素值超过前后像素点平均像素值的像素点作为突变像素点，将各条像素线的突变像素点数量相加以获得对应可疑像素块的突变像素点总数，所述像素块遍历设备输出一个或多个可疑像素块的突变像素点总数，其中所述前后像素点平均像素值为将像素点所在像素线斜向上45度方向的2个像素点的像素值与像素点所在像素线斜向下45度方向的2个像素点的像素值相加除以4所获得的数值，像素值取像素点RGB三个颜色通道中的R颜色通道数据；

尺寸提取设备，与所述像素块分割设备连接，用于接收一个或多个可疑像素块，并确定和输出每一个可疑像素块的长度和宽度；

像素块分析设备，分别与所述像素块遍历设备和所述尺寸提取设备连接，用于接收一个或多个可疑像素块的突变像素点总数以及接收每一个可疑像素块的长度和宽度，并针对每一个可疑像素块执行以下操作：将可疑像素块的长度和宽度相乘以获得可疑像素块的像素块面积，将可疑像素块的突变像素点总数除以可疑像素块的像素块面积以获得可疑像素块的突变程度；

对象匹配设备，与所述像素块分析设备连接，将一个或多个可疑像素块的突变程度与上悬窗框架突变程度阈值匹配，将匹配度大于等于百分比阈值的可疑像素块作为确认上悬窗框架子图像输出；

开度分析设备，与所述对象匹配设备连接，用于接收所述确认上悬窗框架子图像，并对所述确认上悬窗框架子图像进行分析以确定对应窗框的开启程度以作为当前开度；

数字处理芯片，分别与所述开度分析设备和所述风速检测设备连接，用于基于所述实时风速确定对应的窗框应开启程度，并在确定的窗框应开启程度与所述当前开度不符时，基于确定的窗框应开启程度与所述当前开度的差值发出相应的驱动控制信号；

TF存储卡，分别与所述对象匹配设备和所述像素块分割设备连接，用于存储所述上悬窗框架突变程度阈值、所述百分比阈值和所述上悬窗框架基准轮廓；

直流控制电机，分别与所述数字处理芯片和上悬窗框架合页结构连接，用于接收所述驱动控制信号，并基于所述驱动控制信号驱动所述上悬窗框架合页结构以使得所述窗框的开启程度达到确定的窗框应开启程度。

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