CN108533815A - 用户自适应式水龙头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用户自适应式水龙头，包括：超声波发射器，设置在水龙头的通水管道上，用于面向水龙头的前方发射超声波信号；超声波接收器，设置在水龙头的通水管道上、位于所述超声波发射器的附近，用于面向水龙头的前方接收由所述超声波发射器发射且由前方目标反射回来的超声波信号；AT89C51芯片，分别与所述超声波发射器和所述超声波接收器连接，用于基于所述超声波发射器的发射时间和所述超声波接收器的接收时间之间的时间差以及超声波在空气中的传播速度计算前方目标到水龙头的通水管道的现场距离。通过本发明，能够为每一个用户提供其习惯的水龙头流速。

Description

用户自适应式水龙头

技术领域

本发明涉及智能家居领域，尤其涉及一种用户自适应式水龙头。

背景技术

水龙头按材料来分，可分为SUS304不锈钢、铸铁、全塑、黄铜、锌合金材料水龙头，高分子复合材料水龙头等类别。

水龙头按功能来分，可分为面盆、浴缸、淋浴、厨房水槽水龙头及电热水龙头(瓷能电热水龙头)，随着生活水平的提高，能迅速加热的水龙头(瓷能电热水龙头)越来越受到消费者的欢迎，有望成为引领水龙头革命的新主角。

水龙头按结构来分，又可分为单联式、双联式和三联式等几种水龙头。另外，还有单手柄和双手柄之分。单联式可接冷水管或热水管；双联式可同时接冷热两根管道，多用于浴室面盆以及有热水供应的厨房洗菜盆的水龙头；三联式除接冷热水两根管道外，还可以接淋浴喷头，主要用于浴缸的水龙头。单手柄水龙头通过一个手柄即可调节冷热水的温度，双手柄则需分别调节冷水管和热水管来调节水温。

在水龙头的实际使用过程中，每一个人习惯的水龙头的出水流速是不同的，人们期望在一打开水龙头后，即可获得适合自己的出水流速，减少加速降速的各种调速环节，提高水龙头的使用效率。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种用户自适应式水龙头，能够在有针对性地确定水龙头附近人员的身份的情况下，为不同用户提供适合的、习惯的出水流速，从而缩减了人工调速的环节，避免在调速过程中的水量的浪费。

本发明至少具有以下三个重要发明点：

(1)预先存储用户流速对照表，所述用户流速对照表保存了以用户编号为索引的每一个用户编号对应的用户惯用流速，并根据当前使用的用户身份查询到对应的用户惯用流速，以为水龙头的当前流速控制提供重要的参考数据，从而使得所述水龙头的流速能够满足不同用户的不同需求；

(2)根据图像中Y分量的数值大小，确定对图像执行清晰化处理的不同策略，从而在运算数据量以及清晰化处理效率之间实现均衡；

(3)采用线性灰度变换的方式，提高图像的对比度，为后续的图像处理提供更有参考意义的图像数据。

根据本发明的一方面，提供了一种用户自适应式水龙头，所述水龙头包括：

超声波发射器，设置在水龙头的通水管道上，用于面向水龙头的前方发射超声波信号；

超声波接收器，设置在水龙头的通水管道上、位于所述超声波发射器的附近，用于面向水龙头的前方接收由所述超声波发射器发射且由前方目标反射回来的超声波信号；

AT89C51芯片，分别与所述超声波发射器和所述超声波接收器连接，用于基于所述超声波发射器的发射时间和所述超声波接收器的接收时间之间的时间差以及超声波在空气中的传播速度计算前方目标到水龙头的通水管道的现场距离；

拍摄启动设备，与所述AT89C51芯片连接，用于接收所述现场距离，并在所述现场距离小于预设距离阈值时，发出启动拍摄信号，以及在所述现场距离大于等于所述预设距离阈值时，发出中止拍摄信号；

CMOS传感设备，嵌入在水龙头的通水管道的侧壁内，与所述拍摄启动设备连接，用于在接收到所述启动拍摄信号时，开始对水龙头的前方场景进行拍摄，以获得前方场景图像，并输出所述前方场景图像；

TF存储卡，用于预先存储用户流速对照表，所述用户流速对照表保存了以用户编号为索引的每一个用户编号对应的用户惯用流速；

像素转换设备，与所述CMOS传感设备连接，用于接收所述前方场景图像，并对所述前方场景图像的各个像素点的像素值分别执行由RGB颜色空间到YUV颜色空间的颜色转换处理，以获得所述前方场景图像的各个像素点的Y分量；

分量检测设备，与所述像素转换设备连接，用于接收所述前方场景图像的各个像素点的Y分量，并确定各个像素点的Y分量中出现频率最多的Y分量以作为目标分量值输出。

具体实施方式

下面将对本发明的用户自适应式水龙头的实施方案进行详细说明。

现有技术中，水龙头出水控制模式完全依赖于人工，无法在一开启后即可为不同用户提供不同的合适出水速度。为了克服上述不足，本发明搭建了一种用户自适应式水龙头，从而有效解决了上述技术问题。

根据本发明实施方案示出的用户自适应式水龙头包括：

超声波发射器，设置在水龙头的通水管道上，用于面向水龙头的前方发射超声波信号；

超声波接收器，设置在水龙头的通水管道上、位于所述超声波发射器的附近，用于面向水龙头的前方接收由所述超声波发射器发射且由前方目标反射回来的超声波信号；

AT89C51芯片，分别与所述超声波发射器和所述超声波接收器连接，用于基于所述超声波发射器的发射时间和所述超声波接收器的接收时间之间的时间差以及超声波在空气中的传播速度计算前方目标到水龙头的通水管道的现场距离。

接着，继续对本发明的用户自适应式水龙头的具体结构进行进一步的说明。

在所述用户自适应式水龙头中，还包括：

拍摄启动设备，与所述AT89C51芯片连接，用于接收所述现场距离，并在所述现场距离小于预设距离阈值时，发出启动拍摄信号，以及在所述现场距离大于等于所述预设距离阈值时，发出中止拍摄信号。

在所述用户自适应式水龙头中，还包括：

CMOS传感设备，嵌入在水龙头的通水管道的侧壁内，与所述拍摄启动设备连接，用于在接收到所述启动拍摄信号时，开始对水龙头的前方场景进行拍摄，以获得前方场景图像，并输出所述前方场景图像；

TF存储卡，用于预先存储用户流速对照表，所述用户流速对照表保存了以用户编号为索引的每一个用户编号对应的用户惯用流速。

在所述用户自适应式水龙头中，还包括：

像素转换设备，与所述CMOS传感设备连接，用于接收所述前方场景图像，并对所述前方场景图像的各个像素点的像素值分别执行由RGB颜色空间到YUV颜色空间的颜色转换处理，以获得所述前方场景图像的各个像素点的Y分量；

分量检测设备，与所述像素转换设备连接，用于接收所述前方场景图像的各个像素点的Y分量，并确定各个像素点的Y分量中出现频率最多的Y分量以作为目标分量值输出；

清晰化处理设备，与所述分量检测设备连接，用于在所述目标分量值大于等于预设分量阈值时，只对所述前方场景图像的像素点的Y分量执行点像复原操作，以获得并输出清晰化图像，还用于在所述目标分量值小于预设分量阈值时，对所述前方场景图像的像素点的Y分量、U分量和V分量同时执行点像复原操作，以获得并输出清晰化图像，在所述清晰化处理设备中，只对所述前方场景图像的像素点的Y分量执行点像复原操作，以获得并输出清晰化图像包括：将执行完点像复原操作的Y分量、未执行点像复原操作的U分量和未执行点像复原操作的V分量一起输出；

线性处理设备，与所述清晰化处理设备连接，用于接收所述清晰化处理设备，对所述清晰化处理设备执行线性灰度变换，所述线性灰度变换包括：将处于所述清晰化处理设备原灰度分别范围的所述清晰化处理设备内各个像素点的灰度值映射到预设灰度范围内，以获得各个像素点分别对应的映射灰度值，基于各个像素点分别对应的映射灰度值获取所述清晰化处理设备对应的线性处理图像；

编号识别设备，嵌入在水龙头的通水管道的侧壁内，用于接收所述线性处理图像，根据基准脸部轮廓从所述线性处理图像中识别出脸部区域，并根据脸部图像特征确定与所述脸部区域对应的用户编号以作为目标用户编号输出；

流速控制设备，设置在水龙头的头部，与所述编号识别设备连接，用于接收所述目标用户编号，根据所述目标用户编号从所述用户流速对照表中查询出与所述目标用户编号对应的用户惯用流速，并根据查询到用户惯用流速控制所述水龙头的阀门，以使得所述水龙头的当前流速等于所述查询到用户惯用流速；

其中，所述预设灰度范围包括所述清晰化处理设备原灰度分别范围且宽于所述清晰化处理设备原灰度分别范围，使得所述线性处理图像的对比度大于所述清晰化处理设备的对比度。

在所述用户自适应式水龙头中：

所述TF存储卡与所述流速控制设备连接，所述TF存储卡嵌入在水龙头的通水管道的侧壁内。

在所述用户自适应式水龙头中：

所述CMOS传感设备还用于在接收到所述中止拍摄信号时，中止对水龙头的前方场景进行的拍摄。

在所述用户自适应式水龙头中，还包括：

防水镜头，设置在水龙头的通水管道上，位于所述CMOS传感设备的前方，用于为所述CMOS传感设备的拍摄提供防水保护。

在所述用户自适应式水龙头中，还包括：

阀门，设置在水龙头的头部，与所述流速控制设备连接，用于在所述流速控制设备的控制下动作。

另外，所述超声波发射器、所述超声波接收器和所述AT89C51芯片的使用中，采用了超声波测距原理。所述超声波测距原理如下：超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。超声波在空气中的传播速度为340m/s，根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离(s)，即：s＝340t/2。这就是所谓的时间差测距法。超声波测距的原理是利用超声波在空气中的传播速度为已知，测量声波在发射后遇到障碍物反射回来的时间，根据发射和接收的时间差计算出发射点到障碍物的实际距离。由此可见，超声波测距原理与雷达原理是一样的。

然而，实际上，超声波在空气中的传播速度是一个变量，根据周围环境温度的不同，超声波在空气中的传播速度也不同，因此，为了提高超声波测距的准确性，首先需要根据周围环境温度计算超声波在空气中的传播速度。超声波测距主要应用于倒车提醒、建筑工地、工业现场等的距离测量，虽然目前的测距量程上能达到百米，但测量的精度往往只能达到厘米数量级。

采用本发明的用户自适应式水龙头，针对现有技术中水龙头出水速度难以自适应控制的技术问题，通过预先存储用户流速对照表，所述用户流速对照表保存了以用户编号为索引的每一个用户编号对应的用户惯用流速，并根据当前使用的用户身份查询到对应的用户惯用流速，以为水龙头的当前流速控制提供重要的参考数据，从而使得所述水龙头的流速能够满足不同用户的不同需求，最关键的是，在用户身份识别过程中，采用线性灰度变换的方式，提高图像的对比度，为后续的图像处理提供更有参考意义的图像数据，以及根据图像中Y分量的数值大小，确定对图像执行清晰化处理的不同策略，从而在运算数据量以及清晰化处理效率之间实现均衡。

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 (8)

1.一种用户自适应式水龙头，其特征在于，所述水龙头包括：

超声波发射器，设置在水龙头的通水管道上，用于面向水龙头的前方发射超声波信号；

超声波接收器，设置在水龙头的通水管道上、位于所述超声波发射器的附近，用于面向水龙头的前方接收由所述超声波发射器发射且由前方目标反射回来的超声波信号；

AT89C51芯片，分别与所述超声波发射器和所述超声波接收器连接，用于基于所述超声波发射器的发射时间和所述超声波接收器的接收时间之间的时间差以及超声波在空气中的传播速度计算前方目标到水龙头的通水管道的现场距离。

2.如权利要求1所述的用户自适应式水龙头，其特征在于，所述水龙头还包括：

拍摄启动设备，与所述AT89C51芯片连接，用于接收所述现场距离，并在所述现场距离小于预设距离阈值时，发出启动拍摄信号，以及在所述现场距离大于等于所述预设距离阈值时，发出中止拍摄信号。

3.如权利要求2所述的用户自适应式水龙头，其特征在于，所述水龙头还包括：

CMOS传感设备，嵌入在水龙头的通水管道的侧壁内，与所述拍摄启动设备连接，用于在接收到所述启动拍摄信号时，开始对水龙头的前方场景进行拍摄，以获得前方场景图像，并输出所述前方场景图像；

TF存储卡，用于预先存储用户流速对照表，所述用户流速对照表保存了以用户编号为索引的每一个用户编号对应的用户惯用流速。

4.如权利要求3所述的用户自适应式水龙头，其特征在于，所述水龙头还包括：

像素转换设备，与所述CMOS传感设备连接，用于接收所述前方场景图像，并对所述前方场景图像的各个像素点的像素值分别执行由RGB颜色空间到YUV颜色空间的颜色转换处理，以获得所述前方场景图像的各个像素点的Y分量；

分量检测设备，与所述像素转换设备连接，用于接收所述前方场景图像的各个像素点的Y分量，并确定各个像素点的Y分量中出现频率最多的Y分量以作为目标分量值输出；

清晰化处理设备，与所述分量检测设备连接，用于在所述目标分量值大于等于预设分量阈值时，只对所述前方场景图像的像素点的Y分量执行点像复原操作，以获得并输出清晰化图像，还用于在所述目标分量值小于预设分量阈值时，对所述前方场景图像的像素点的Y分量、U分量和V分量同时执行点像复原操作，以获得并输出清晰化图像，在所述清晰化处理设备中，只对所述前方场景图像的像素点的Y分量执行点像复原操作，以获得并输出清晰化图像包括：将执行完点像复原操作的Y分量、未执行点像复原操作的U分量和未执行点像复原操作的V分量一起输出；

线性处理设备，与所述清晰化处理设备连接，用于接收所述清晰化处理设备，对所述清晰化处理设备执行线性灰度变换，所述线性灰度变换包括：将处于所述清晰化处理设备原灰度分别范围的所述清晰化处理设备内各个像素点的灰度值映射到预设灰度范围内，以获得各个像素点分别对应的映射灰度值，基于各个像素点分别对应的映射灰度值获取所述清晰化处理设备对应的线性处理图像；

编号识别设备，嵌入在水龙头的通水管道的侧壁内，用于接收所述线性处理图像，根据基准脸部轮廓从所述线性处理图像中识别出脸部区域，并根据脸部图像特征确定与所述脸部区域对应的用户编号以作为目标用户编号输出；

流速控制设备，设置在水龙头的头部，与所述编号识别设备连接，用于接收所述目标用户编号，根据所述目标用户编号从所述用户流速对照表中查询出与所述目标用户编号对应的用户惯用流速，并根据查询到用户惯用流速控制所述水龙头的阀门，以使得所述水龙头的当前流速等于所述查询到用户惯用流速；

其中，所述预设灰度范围包括所述清晰化处理设备原灰度分别范围且宽于所述清晰化处理设备原灰度分别范围，使得所述线性处理图像的对比度大于所述清晰化处理设备的对比度。

5.如权利要求4所述的用户自适应式水龙头，其特征在于：

所述TF存储卡与所述流速控制设备连接，所述TF存储卡嵌入在水龙头的通水管道的侧壁内。

6.如权利要求5所述的用户自适应式水龙头，其特征在于：

所述CMOS传感设备还用于在接收到所述中止拍摄信号时，中止对水龙头的前方场景进行的拍摄。

7.如权利要求6所述的用户自适应式水龙头，其特征在于，所述水龙头还包括：

防水镜头，设置在水龙头的通水管道上，位于所述CMOS传感设备的前方，用于为所述CMOS传感设备的拍摄提供防水保护。

8.如权利要求7所述的用户自适应式水龙头，其特征在于，所述水龙头还包括：

阀门，设置在水龙头的头部，与所述流速控制设备连接，用于在所述流速控制设备的控制下动作。