CN108335295B - 一种病房内亮度自适应均衡式窗台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种病房内亮度自适应均衡式窗台，包括：光线测量仪，设置在外墙上，用于对外墙所在的环境进行光线强度检测，以获得并输出外部光线强度；病房内照明设备，设置在内墙上，分别与表面亮度检测设备和光线测量仪连接，用于分别接收当前窗户表面亮度和外部光线强度，基于所述当前窗户表面亮度和所述外部光线强度确定其是否需要发出病房内照明光，并在确定需要发出病房内照明光时，基于所述当前窗户表面亮度和所述外部光线强度确定其发出病房内照明光的强度；一体化拍摄设备，设置在墙顶上，包括镜头支架、滤光片、成像镜头以及光电耦合单元。通过本发明，能够为病人提供一个恒定亮度的病房内环境。

Description

一种病房内亮度自适应均衡式窗台

技术领域

本发明涉及医疗领域，尤其涉及一种医院病房亮度自适应调节装置。

背景技术

对于住院病人而言，需要长时间在病房进行恢复。因此房间内的环境对于病人的康复而言非常重要，舒适度逐渐成为考虑的因素。而在病人躺在床上的情况下，如果还需要病人下床来调节亮度，则十分不便。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种病房内亮度自适应均衡式窗台，能够及时有效地检测到病房内的各个窗户目标，并对各个窗户目标进行表面亮度检测，以决定病房内是否需要补充照明以及需要的补充照明强度，从而为保持病房内恒定亮度提供解决方案。

为此，本发明至少具有以下三个重要发明点：

(1)在旋转拍摄模式下，一旦检测出窗户目标，立即进行表面亮度检测，进而决定病房内是否需要补充照明以及需要的补充照明强度，从而在节省能耗的情况下，满足病人在各个时间段对病房内光线的需求；

(2)基于窗户表面成像的光滑性高于其他物体表面成像的光滑性的特性，对目标图像的光滑性进行检测和提取，从而能够基于目标图像的光滑性识别各种不同成像目标的类型；

(3)在基于目标图像的光滑性进行目标类型识别的同时，还引入了目标图像的行像素总数、列像素总数参与计算，以及引入加权机制，从而提高类型辨别结果的准确性。

根据本发明的一方面，提供了一种病房内亮度自适应均衡式窗台，所述窗台包括：

光线测量仪，设置在外墙上，用于对外墙所在的环境进行光线强度检测，以获得并输出外部光线强度；

病房内照明设备，设置在内墙上，分别与表面亮度检测设备和光线测量仪连接，用于分别接收当前窗户表面亮度和外部光线强度，基于所述当前窗户表面亮度和所述外部光线强度确定其是否需要发出病房内照明光，并在确定需要发出病房内照明光时，基于所述当前窗户表面亮度和所述外部光线强度确定其发出病房内照明光的强度；

一体化拍摄设备，设置在墙顶上，包括镜头支架、滤光片、成像镜头以及光电耦合单元，所述滤光片设置在所述成像镜头的前方，所述成像镜头设置在所述光电耦合单元的前方，所述光电耦合单元用于对病房内环境进行拍照以输出病房内环境图像，所述镜头支架包括可旋转机构，用于带动所述光电耦合单元旋转拍摄以输出时间上连续的多帧病房内环境图像，所述多帧病房内环境图像的内容相互不重复；

均值滤波设备，与所述一体化拍摄设备连接，所述均值滤波设备用于接收所述病房内环境图像，并对所述病房内环境图像执行均值滤波，以获得并输出已滤波图像；

参考数据采集设备，与所述均值滤波设备连接，用于接收所述已滤波图像，对所述已滤波图像进行亮度最高值分析，以获得所述已滤波图像对应的亮度最高值，并建立以零到所述亮度最高值为横坐标以及零到所述亮度最高值为纵坐标所形成的数值矩阵，所述数值矩阵中每一个数据项的数值为，在所述已滤波图像中，从亮度值为所述数据项的横坐标的像素点到达亮度值为所述数据项的纵坐标的像素点的距离小于预设距离阈值的线路的数量。

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病房内亮度自适应均衡式窗台中的窗户主架构图。

图2为根据本发明实施方案示出的病房内亮度自适应均衡式窗台的结构方框图。

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的病房内亮度自适应均衡式窗台的实施方案进行详细说明。

对于住院病人而言，房间内的环境对于病人的康复而言非常重要，舒适度逐渐成为考虑的因素。特别地，对于窗户或窗台来说，开窗通风面临室外灰尘，空气中的悬浮可颗物、汽车噪声等毫无遮拦地进入病房内，严重影响病人的身体健康，影响病人的休息和工作。如果遇到刮风下雨、沙尘暴或室外重度污染的天气，还不能开窗通风。同时，在封闭病房情况下，病房内氧气是有限的，由于病人的呼吸作用，耗掉氧气并全部转化为二氧化碳，使病房内氧气拥有量下降，二氧化碳成份上升，造成病人呼吸不顺畅，影响睡眠质量。普通人每人每小时会呼出20升二氧化碳，占呼出气体总量的4％，而新鲜空气中的二氧化碳含量是0.03～0.04％，如果大气中二氧化碳的含量超过0.1％即为轻微污染。因此，冬季长期密闭的病房内，会导致空气质量差，影响居住者的呼吸道乃至整个身体健康，科学的通风是非常重要的。

因此，现有技术中的窗户或窗台的设计集中在通风效果上。然而，除此以外，如何设计窗户或窗台，使得其封闭的病房内空间中的亮度能够自适应均衡，从而满足病人对病房内恒定亮度的要求，是现有技术中急需解决的难题之一。

为了满足病人对病房内环境的恒定亮度需求，本发明搭建了一种医院病房亮度自适应调节装置，具体涉及一种病房内亮度自适应均衡式窗台。

图1为根据本发明实施方案示出的病房内亮度自适应均衡式窗台中的窗户主架构图。

图2为根据本发明实施方案示出的病房内亮度自适应均衡式窗台的结构方框图，所述窗台包括：

光线测量仪，设置在外墙上，用于对外墙所在的环境进行光线强度检测，以获得并输出外部光线强度；

病房内照明设备，设置在内墙上，分别与表面亮度检测设备和光线测量仪连接，用于分别接收当前窗户表面亮度和外部光线强度，基于所述当前窗户表面亮度和所述外部光线强度确定其是否需要发出病房内照明光，并在确定需要发出病房内照明光时，基于所述当前窗户表面亮度和所述外部光线强度确定其发出病房内照明光的强度。

接着，继续对本发明的病房内亮度自适应均衡式窗台的具体结构进行进一步的说明。

在所述病房内亮度自适应均衡式窗台中，还包括：

一体化拍摄设备，设置在墙顶上，包括镜头支架、滤光片、成像镜头以及光电耦合单元，所述滤光片设置在所述成像镜头的前方，所述成像镜头设置在所述光电耦合单元的前方，所述光电耦合单元用于对病房内环境进行拍照以输出病房内环境图像。

在所述病房内亮度自适应均衡式窗台中：

所述镜头支架包括可旋转机构，用于带动所述光电耦合单元旋转拍摄以输出时间上连续的多帧病房内环境图像，所述多帧病房内环境图像的内容相互不重复。

在所述病房内亮度自适应均衡式窗台中，还包括：

均值滤波设备，与所述一体化拍摄设备连接；

其中，所述均值滤波设备用于接收所述病房内环境图像，并对所述病房内环境图像执行均值滤波，以获得并输出已滤波图像。

在所述病房内亮度自适应均衡式窗台中，还包括：

像素检测设备，与所述均值滤波设备连接，用于接收所述已滤波图像；

其中，所述像素检测设备还用于检测所述已滤波图像的每行的像素点数量以作为行像素总数，以及检测所述已滤波图像的每列的像素点数量以作为列像素总数。

在所述病房内亮度自适应均衡式窗台中，还包括：

参考数据采集设备，与所述均值滤波设备连接，用于接收所述已滤波图像，对所述已滤波图像进行亮度最高值分析，以获得所述已滤波图像对应的亮度最高值，并建立以零到所述亮度最高值为横坐标以及零到所述亮度最高值为纵坐标所形成的数值矩阵，所述数值矩阵中每一个数据项的数值为，在所述已滤波图像中，从亮度值为所述数据项的横坐标的像素点到达亮度值为所述数据项的纵坐标的像素点的距离小于预设距离阈值的线路的数量；

光滑性提取设备，与所述参考数据采集设备连接，用于接收所述数值矩阵和所述亮度最高值，并执行以下光滑性提取操作：对于所述数值矩阵中的每一个数据项，计算其横坐标和纵坐标之差的平方以作为第一中间数值，将1减去所述第一中间数值后获得的结果取倒数以得到系数值，将所述系数值与所述数据项的值相乘以获得所述数据项对应的分量值，将所述数值矩阵中的所有数据项的分量值相加以获得并输出所述已滤波图像对应的光滑性；

材质辨识设备，分别与所述像素检测设备和所述光滑性提取设备连接，用于获得所述已滤波图像对应的特征值、所述已滤波图像的行像素总数以及所述已滤波图像的列像素总数，基于不同加权系数对所述已滤波图像对应的特征值、所述已滤波图像的行像素总数以及所述已滤波图像的列像素总数分别加权以获得三个加权项，将所述三个加权项相加以获得待比较参数，并将所述待比较参数与预设各个不同物体表面光滑性基准值进行比较，以获得并输出所述已滤波图像对应的物体类型，所述物体类型包括窗户、墙壁、木材以及灯具；

表面亮度检测设备，与所述材质辨识设备连接，用于在接收到的物体类型为窗户时，对所述已滤波图像进行总体亮度检测，以获得并输出当前窗户表面亮度。

在所述病房内亮度自适应均衡式窗台中：

所述参考数据采集设备、所述光滑性提取设备、所述材质辨识设备和所述表面亮度检测设备被集成在同一块集成电路板上。

以及在所述病房内亮度自适应均衡式窗台中：

窗户的表面光滑性基准值大于木材的表面光滑性基准值，木材的表面光滑性基准值大于墙壁的表面光滑性基准值，以及墙壁的表面光滑性基准值大于灯具的表面光滑性基准值。

另外，图像滤波，即在尽量保留图像细节特征的条件下对目标图像的噪声进行抑制，是图像预处理中不可缺少的操作，其处理效果的好坏将直接影响到后续图像处理和分析的有效性和可靠性。

由于成像系统、传输介质和记录设备等的不完善，数字图像在其形成、传输记录过程中往往会受到多种噪声的污染。另外，在图像处理的某些环节当输入的像对象并不如预想时也会在结果图像中引入噪声。这些噪声在图像上常表现为一引起较强视觉效果的孤立像素点或像素块。一般，噪声信号与要研究的对象不相关它以无用的信息形式出现，扰乱图像的可观测信息。对于数字图像信号，噪声表为或大或小的极值，这些极值通过加减作用于图像像素的真实灰度值上，对图像造成亮、暗点干扰，极大降低了图像质量，影响图像复原、分割、特征提取、图像识别等后继工作的进行。要构造一种有效抑制噪声的滤波器必须考虑两个基本问题：能有效地去除目标和背景中的噪声；同时，能很好地保护图像目标的形状、大小及特定的几何和拓扑结构特征。

常用的图像滤波模式中的一种是，非线性滤波器，一般说来，当信号频谱与噪声频谱混叠时或者当信号中含有非叠加性噪声时如由系统非线性引起的噪声或存在非高斯噪声等)，传统的线性滤波技术，如傅立变换，在滤除噪声的同时，总会以某种方式模糊图像细节(如边缘等)进而导致像线性特征的定位精度及特征的可抽取性降低。而非线性滤波器是基于对输入信号的一种非线性映射关系，常可以把某一特定的噪声近似地映射为零而保留信号的要特征，因而其在一定程度上能克服线性滤波器的不足之处。

采用本发明的病房内亮度自适应均衡式窗台，针对现有技术中病房内恒定亮度难以实现的技术问题，通过在病房内进行旋转式拍摄，从而获得各个方位的采集图像，并对各个方位的采集图像进行针对性的窗户识别，以获得每一个窗户的位置，从而进一步基于窗户的当前特征对病房内亮度进行自适应均衡式调控，有效解决了上述技术问题。

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)

1.一种病房内亮度自适应均衡式窗台，其特征在于，所述窗台包括：

光线测量仪，设置在外墙上，用于对外墙所在的环境进行光线强度检测，以获得并输出外部光线强度；

病房内照明设备，设置在内墙上，分别与表面亮度检测设备和光线测量仪连接，用于分别接收当前窗户表面亮度和外部光线强度，基于所述当前窗户表面亮度和所述外部光线强度确定其是否需要发出病房内照明光，并在确定需要发出病房内照明光时，基于所述当前窗户表面亮度和所述外部光线强度确定其发出病房内照明光的强度；

一体化拍摄设备，设置在墙顶上，包括镜头支架、滤光片、成像镜头以及光电耦合单元，所述滤光片设置在所述成像镜头的前方，所述成像镜头设置在所述光电耦合单元的前方，所述光电耦合单元用于对病房内环境进行拍照以输出病房内环境图像；

所述镜头支架包括可旋转机构，用于带动所述光电耦合单元旋转拍摄以输出时间上连续的多帧病房内环境图像，所述多帧病房内环境图像的内容相互不重复；

均值滤波设备，与所述一体化拍摄设备连接；

其中，所述均值滤波设备用于接收所述病房内环境图像，并对所述病房内环境图像执行均值滤波，以获得并输出已滤波图像；

像素检测设备，与所述均值滤波设备连接，用于接收所述已滤波图像；

其中，所述像素检测设备还用于检测所述已滤波图像的每行的像素点数量以作为行像素总数，以及检测所述已滤波图像的每列的像素点数量以作为列像素总数；

参考数据采集设备，与所述均值滤波设备连接，用于接收所述已滤波图像，对所述已滤波图像进行亮度最高值分析，以获得所述已滤波图像对应的亮度最高值，并建立以零到所述亮度最高值为横坐标以及零到所述亮度最高值为纵坐标所形成的数值矩阵，所述数值矩阵中每一个数据项的数值为，在所述已滤波图像中，从亮度值为所述数据项的横坐标的像素点到达亮度值为所述数据项的纵坐标的像素点的距离小于预设距离阈值的线路的数量；

光滑性提取设备，与所述参考数据采集设备连接，用于接收所述数值矩阵和所述亮度最高值，并执行以下光滑性提取操作：对于所述数值矩阵中的每一个数据项，计算其横坐标和纵坐标之差的平方以作为第一中间数值，将1减去所述第一中间数值后获得的结果取倒数以得到系数值，将所述系数值与所述数据项的值相乘以获得所述数据项对应的分量值，将所述数值矩阵中的所有数据项的分量值相加以获得并输出所述已滤波图像对应的光滑性；

材质辨识设备，分别与所述像素检测设备和所述光滑性提取设备连接，用于获得所述已滤波图像对应的特征值、所述已滤波图像的行像素总数以及所述已滤波图像的列像素总数，基于不同加权系数对所述已滤波图像对应的特征值、所述已滤波图像的行像素总数以及所述已滤波图像的列像素总数分别加权以获得三个加权项，将所述三个加权项相加以获得待比较参数，并将所述待比较参数与预设各个不同物体表面光滑性基准值进行比较，以获得并输出所述已滤波图像对应的物体类型，所述物体类型包括窗户、墙壁、木材以及灯具；

表面亮度检测设备，与所述材质辨识设备连接，用于在接收到的物体类型为窗户时，对所述已滤波图像进行总体亮度检测，以获得并输出当前窗户表面亮度。