CN108601154A - 基于摄像头和深度相机的恒照度室内照明控制器 - Google Patents

基于摄像头和深度相机的恒照度室内照明控制器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于摄像头和深度相机的恒照度室内照明控制器，包括LED日光灯、恒照度控制单元、照度分布采集模块、标准照度采集模块，所述标准照度采集模块采用照度计或亮度计实现多点基准照度采集，照度分布采集模块利用教室中的监控摄像头，根据标准照度采集模块采集到的照度进行标定，获得各位置的校准亮度结果，再由深度相机采集的室内三维模型中的距离信息对摄像头的亮度信息进行校准，得到各位置的照度分布，由恒照度控制模块进行信息采集与处理，形成照明决策，分配LED日光灯的照明控制需求。

Description

基于摄像头和深度相机的恒照度室内照明控制器
技术领域
本发明涉及照明控制领域，具体是一种基于摄像头和深度相机的恒照度室内照明控制器。
背景技术
目前的室内照明如教室仍普遍采用简单布灯的恒功率照明模式，照度不均匀、照度不达标和超标能源浪费问题较为突出，教室可充分结合自然光与人工光照明，实现有效节能下的恒照度照明。目前标准化教室一般都配备了摄像头，可以利用摄像头进行照度分布信息采集。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种基于摄像头和深度相机的恒照度室内照明控制器，包括LED日光灯、恒照度控制单元、照度分布采集模块、标准照度采集模块，所述标准照度采集模块采用照度计或亮度计实现多点基准照度采集，照度分布采集模块利用教室中的监控摄像头，根据标准照度采集模块采集到的照度进行标定，获得各位置的校准亮度结果，再由深度相机采集的室内三维模型中的距离信息对摄像头的亮度信息进行校准，得到各位置的照度分布，由恒照度控制模块进行信息采集与处理，形成照明决策，分配LED日光灯的照明控制需求。
进一步的，所述恒照度控制单元中的处理芯片对摄像头采集到的图像进行网格划分与均匀性分析，并经照度校准形成照度水平和照度均匀性分布结果，根据控制终端设置或调整的照度模式要求，计算出各LED灯具应该增加或降低的功率水平。
进一步的，所述恒照度控制单元包括照度传感模块、可调光LED驱动模块及个人终端控制模块3部分，分为照度数据分析校准，PID照度控制两部分。
进一步的，所述恒照度控制单元的照度数据分析校准通过深度相机获得房间的立体空间特性，获取空间目标点相对相机的距离和角度坐标，根据距离平方反比定律，通过摄像机标定的亮度分布获得目标点的照度分布：
。
本发明在满足GB50034-2013关于教室照明要求的前提下，充分利用自然光，节约能源，并实现恒照度照明的目的。
附图说明
图1是恒照度调节示意图；
图2是本发明的基于摄像头和深度相机的恒照度室内照明控制器示意图；
图3是均匀恒照度照明示意图；
图4是恒照度控制模块间信息交互示意图；
图5是空间照度测试分布图；
图6是控制流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
以教室LED恒照度照明结合自然光照明与LED日光灯混合照明为例，如图1所示，在满足GB50034-2013关于教室照明要求的前提下，充分利用自然光，节约能源，并实现恒照度照明的目的。
如图2所示，本发明的基于摄像头和深度相机的恒照度室内照明控制器包括LED日光灯、恒照度控制单元、照度分布采集模块、标准照度采集模块。其中LED日光灯采用现有产品，增加控制与通信模块。标准照度采集模块采用照度计或亮度计实现多点基准照度采集，照度分布采集模块充分利用教室中的监控摄像头，根据标准照度采集模块采集到的照度进行标定，获得各位置的校准亮度结果，再由深度相机采集的室内三维模型中的距离信息对摄像头的亮度信息进行校准，得到各位置的照度分布。由恒照度控制模块进行信息采集与处理，形成照明决策，分配LED日光灯的照明控制需求。
恒照度控制单元中的处理芯片对摄像头采集到的图像进行网格划分与均匀性分析，并经照度校准形成照度水平和照度均匀性分布结果，根据控制终端设置或调整的照度模式要求，计算出各LED灯具应该增加或降低的功率水平，形成如图3所示的均匀恒照度照明，无论自然光变化如何，均可实现稳定均匀的恒照度照明。
恒照度控制单元包括照度传感模块、可调光LED驱动模块及个人终端控制模块3部分，模块间的交互关系如图4所示。该恒照度控制单元主要承担照度分布分析和控制指令形成功能，分为照度数据分析校准，PID照度控制两部分，PID控制器是由３种基本的控制组合而成，作用分别是比例作用（P）、积分作用（I）和微分作用（D）。恒照度算法中，包括了照度值采集、校准，数字PID控制器和执行模块３个部分，其中照度值采集校准部分负责采集及校准照明分布结果，并滤波处理照度值作为PID控制器的输入值，数字PID控制部分负责将输入值与预设定的照度标准值进行计算，最后执行模块负责执行计算出来的结果，具体表现为对PWM信号的控制。
其中照度数据分析校准通过深度相机获得房间的立体空间特性，获取空间目标点相对相机的距离和角度坐标，根据距离平方反比定律，通过摄像机标定的亮度分布获得目标点的照度分布：
系统采用多点网格测试法，可准确获取空间的高分辨率高精度照度分布图，测试点位如图5所示。
本发明的基于摄像头和深度相机的恒照度室内照明控制器控制流如图6所示。

Claims (4)

1.一种基于摄像头和深度相机的恒照度室内照明控制器，包括LED日光灯、恒照度控制单元、照度分布采集模块、标准照度采集模块，其特征在于：所述标准照度采集模块采用照度计或亮度计实现多点基准照度采集，照度分布采集模块利用教室中的监控摄像头，根据标准照度采集模块采集到的照度进行标定，获得各位置的校准亮度结果，再由深度相机采集的室内三维模型中的距离信息对摄像头的亮度信息进行校准，得到各位置的照度分布，由恒照度控制模块进行信息采集与处理，形成照明决策，分配LED日光灯的照明控制需求。
2.如权利要求1所述的基于摄像头和深度相机的恒照度室内照明控制器，其特征在于：所述恒照度控制单元中的处理芯片对摄像头采集到的图像进行网格划分与均匀性分析，并经照度校准形成照度水平和照度均匀性分布结果，根据控制终端设置或调整的照度模式要求，计算出各LED灯具应该增加或降低的功率水平。
3.如权利要求1所述的基于摄像头和深度相机的恒照度室内照明控制器，其特征在于：所述恒照度控制单元包括照度传感模块、可调光LED驱动模块及个人终端控制模块三部分，分为照度数据分析校准，PID照度控制两部分。
4.如权利要求1所述的基于摄像头和深度相机的恒照度室内照明控制器，其特征在于：所述恒照度控制单元的照度数据分析校准通过深度相机获得房间的立体空间特性，获取空间目标点相对相机的距离和角度坐标，根据距离平方反比定律，通过摄像机标定的亮度分布获得目标点的照度分布：
。
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