CN110139449A - 一种基于人体姿态识别的智能全屋照明系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于人体姿态识别的全屋智能照明系统，本发明的目的是利用人体姿态分析与识别方法进行人类活动的场景分析，再与智能照明系统配合完成全屋灯光场景控制，为居住者提供节能、舒适的照明环境。该系统以人体姿态分析方法组成的分析判断模块对居住者的活动类型进行判断，再由场景控制系统依据场景控制策略完成全屋照明系统的调控，提高了现有家庭照明的资源利用率、生活的舒适度与便捷度，省去了居住者频繁进行灯光控制的麻烦与不便。系统通过图像传感器进行空间图像采集，利用人体姿态分析与识别方法进行活动类型分类，将室内灯光氛围切换成合适的场景，从而调节全屋的照明以达到最佳场景要求，实现了智能化与人性化的高度结合。

Description

一种基于人体姿态识别的智能全屋照明系统

技术领域

本发明涉及一种基于人体姿态识别的智能全屋照明系统，属于人工智能控制技术领域。

技术背景

随着我国经济的快速发展，城镇居民的居住条件得到普遍改善，相应的照明用电量也大幅攀升。但是，传统的家庭及办公照明系统缺少智能化的用电管理手段，造成电能的大量浪费。并且随着科学技术的发展，科技改变生活的理念越来越深入人心，加上智能手机逐渐改变人类生活方式，以及全球热门话题即能源管理与节能使得“智能照明系统”成为照明产业里一个备受瞩目的领域。在家庭生活中，照明设备是家庭生活中的重要组成部分，在家庭中合理的调控灯光十分重要。而智能照明系统有效缓解了照明舒适度与节能降耗之间的矛盾，具有安全、快捷、智能化和个性化的特点，在创造安全舒适便利的生活环境，改善人们的生活质量上起到极大的作用。本发明设计了一种基于人体姿态识别的智能全屋照明系统，通过图像采集和对人体姿态进行分析识别，智能地选择场景照明方案，实现一种智能化全屋照明系统。

发明内容

本发明提供了一种基于人体姿态识别的全屋智能照明系统，本发明的目的是利用人体姿态分析与识别方法进行人类活动的场景分析，再与智能照明系统配合完成全屋灯光场景控制，为居住者提供节能、舒适的照明环境。该系统以人体姿态分析方法组成的分析判断模块对居住者的活动类型进行判断，再由场景控制系统依据场景控制策略完成全屋照明系统的调控，提高了现有家庭照明的资源利用率、生活的舒适度与便捷度，省去了居住者频繁进行灯光控制的麻烦与不便。全屋照明系统通过图像传感器进行空间图像采集，利用人体姿态分析与识别方法进行活动类型分类，将室内灯光氛围切换成合适的场景，从而调节全屋的照明以达到最佳场景要求，实现了智能化与人性化的高度结合。此系统在智能化与人性化的共同作用下提高了其经济性与环保性，其社会效益与经济效益大大提高。

1、本发明实现发明目的采用如下技术方案：

一种基于人体姿态识别的智能全屋照明系统，由图像采集模块、人体姿态分析算法单元、场景模式分析单元、人机界面、场景模式存储模块、灯光调控单元、灯组等部分组合而成。所述的图像采集模块由红外传感器、CMOS图像传感器组成；人体姿态分析算法单元，采用图像分割、图像边缘处理、自动白平衡、特征参数提取、特征识别等图像处理和识别技术，进行人体姿态的判断；场景模式分析单元采用模糊隶属度的模糊判断，对人的活动模式做出判断，与场景模式存储模块中的场景进行匹配。人机界面用于人工输入场景模式和相应的参数。灯光调控单元通过有线或者无线的信号传输方式，完成对各个房屋的多个灯组的开关控制和亮度控制。其中，开关和亮度的控制与场景模式存在对应关系，满足不同的场景模式需求。

进一步的，所述的图像采集模块包括红外传感器、CMOS图像传感器。红外传感器吸收人体红外辐射能量，可形成红外热成像信息。CMOS光照传感器将光照强度值转化为电压值来采集室内亮度信号捕捉场景信息，形成光学图像；人体姿态分析算法单元包括图像处理和算法处理，从来自图像采集模块的图像与信息中，识别人体的姿态，然后，再通过数值处理器对采集到的不同模态的场景数据进行图像增强和配准，利用人工智能算法或者神经网络进行姿态识别和场景模式识别，从而确定人体的躯干姿态和活动类型。人体姿态分析算法单元利用图像目标识别和模式匹配等算法，进行人体姿态判断，将人体的姿态区分为站立、走动、坐、卧等模式。通过模式识别算法识别人体的躯干和四肢形态，利用模糊隶属度关系来判断人体的活动状态，最终匹配出人体的活动模式和类型。

场景模式分析单元单元利用人体姿态分析算法单元的结果，提取出场景特征，并与场景模式存储模块中的特征进行匹配和比较，分辨出人类活动的多种行为模式，包括：读书、工作、看电视、聚会、会客、健身、休息、娱乐等。灯光调控单元利用场景模式分析匹配得到的场景模式，通过有线或者无线的方式对各个房间的各个灯组进行控制，得到设定好的环境照明，实现全屋照明的智能控制。灯光调控单元包括灯组控制器和驱动电路。各个灯组分别对应于客厅灯组、卧室灯组、书房灯组、厨房灯组等。灯组的亮度与开关状态则是依照场景模式分析单元的参数，由灯光调控单元对各个灯组进行驱动和调节。

本发明的有益效果：

基于人体姿态识别的全屋智能照明系统能够使家庭照明工程的控制更人性化、更智能化，可以大大减少人工的参与程度，提高人们的生活舒适感、安全感，也能够智能管理照明灯具的电力消耗，能有效的保护照明灯具并延长使用寿命，减少灯组的维护费用。全屋智能照明系统具有良好的节能与环保效果。

附图说明：

图1是本发明装置的系统框图。

具体实施方式

以下通过具体实施例与结合附图对本发明做进一步解释说明：

如图1所示，一种基于人体姿态识别的全屋智能照明系统的基本构造由图像采集模块1、人机界面2、场景模式存储模块3、灯光调控单元4、灯组5、场景模式分析单元6、人体姿态分析算法单元7等组合而成，所述的图像采集模块1可以采用红外传感器、CMOS图像传感器、CCD图像传感器等图像采集设备；人机界面2可以采用键盘、鼠标、触摸屏、语音等方式进行灯光调控参数和模式名称定义的输入。场景模式存储模块可以采用非易失性存储器件来存储人机界面输入的参数等信息，这些器件可以是EEPROM、闪存芯片、SD卡、固态硬盘等。

灯光调控单元可以由控制类芯片实现，诸如可编程器件、单片机、PLC等，能够完成参数读取、有线或无线通信、开关控制、亮度调控等操作。灯组5包含房屋内各个房间的灯光设备，可以是各种射灯、筒灯、日光灯、LED等光源。人体姿态分析算法7完成图像数据处理和人体姿态分析以及识别，可以利用数字信号处理器、单片机、微型计算机等可编程设备，利用图像处理算法和特征识别算法进行人体姿态的分析、识别。场景控制模块6利用模糊控制表或者专家模式定义，将人体姿态与场景模式进行对应，确定灯光调控单元4所需的灯组控制逻辑和参数。

红外传感器用于采集人体热量信号形成红外热成像图，CMOS图像传感器用于采集室内亮度信号捕捉场景信息，形成光学图像，然后将图像传输给人体姿态分析模块7，通过信号处理算法对采集到的不同模态的场景数据进行图像增强和特征匹配，接着通过人工智能算法或者神经网络算法，进行姿态识别和模态确定，从而识别人体的躯干形态、人体姿态、人体活动类型等特征。通过人体的躯干识别判断出人体的姿态，最终判断出人体的活动类型，最后由人体的活动类型判断出人体处于何种生活场景，诸如休息、工作、会客还是娱乐场景等。通过场景模式分析单元6中的控制器，将特点场景模式对应的灯组控制信号和参数，传输给灯光调控模块，再通过有线或者无线通信的方式，驱动各个灯组的开关和亮度。

最终完成对场景中的人体的姿态采集、分析、判断，最终对全屋的灯光进行智能化的调控。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.一种基于人体姿态识别的全屋智能照明系统，其特征在于：由图像采集模块、人体姿态分析算法单元、场景模式分析单元、灯光调控单元、人机界面、场景模式存储模块组成系统控制器，图像采集的数据送到人体姿态分析算法单元进行人体活动状态分析，再通过场景模式分析单元进行场景模式匹配，灯光调控单元利用模式匹配结果和预设的场景模式对多个灯组进行控制，完成全屋的灯光照明控制。

2.根据权利要求1所述的一种基于人体姿态识别的全屋智能照明系统，其特征在于所述的图像采集模块可由红外传感器和CMOS图像传感器组成，能够判断是否有存在人体活动，并对周围环境进行图像采集。

3.根据权利要求1所述的一种基于人体姿态识别的全屋智能照明系统，其特征在于人体姿态分析算法单元利用图像处理、目标识别和模式匹配等算法，进行人体姿态判断，同时能够对周围环境进行目标识别，将人体的姿态区分为站立、走动、坐、卧等行为模式。

4.根据权利要求1所述的一种基于人体姿态识别的全屋智能照明系统，其特征在于场景模式分析单元利用人体姿态分析算法单元的结果，提取出场景特征，并与场景模式存储模块中的特征进行匹配和比较，分辨出人类活动的多种行为模式，包括：读书、看电视、聚会、健身、休息等。

5.根据权利要求1所述的一种基于人体姿态识别的全屋智能照明系统，其特征在于灯光调控单元利用场景模式分析匹配得到的场景模式，通过有线或者无线的方式对各个房间的各个灯组进行控制，得到设定好的环境照明，实现全屋照明的智能控制。