CN111382671A - 用于自动控制水龙头的系统和方法 - Google Patents

Abstract

用于自动控制水龙头的系统和方法。水龙头包括出水口、相机和处理电路，出水口配置成引导流体进入水槽中，相机布置成捕获水槽的图片。处理电路可以从相机接收图片。图片可以包括定位在出水口下方的物体。处理电路可以分析从相机接收到的图片，以对图片中包括的物体分配类别。处理电路可以使得出水口以对应于图片中的物体的类别的流体流特性引导流体进入水槽中。

Description

用于自动控制水龙头的系统和方法

相关专利申请的交叉引用

本申请要求2018年12月31日提交的美国临时申请第62/786,902号的优先权和权益，该申请的全部公开内容通过引用全部合并于本文。

技术领域

本申请一般涉及水龙头领域，更具体地，本申请涉及包括允许水龙头的自动控制的特征的水龙头。

背景技术

水龙头提供流体(例如水)并且引导流体至水槽或者其他水池。很多水龙头是例如通过一个或者多个手柄手动控制的。这种水龙头利用或者通过位于水龙头附近的一个或者多个手柄的手动旋转来打开和关闭。

一些水龙头基于接近水龙头的物体的存在而被自动控制。这些水龙头可以包括接近传感器，其被配置成当在水龙头的出水口的下方或者附近检测到存在物体(例如，手)时产生信号。接近传感器可以产生，例如，“高”信号，该信号指示物体定位在水龙头的出水口下方。水龙头控制器可以接收高信号，并且打开水龙头，只要该高信号被接收到(例如，只要检测到出水口下方存在物体)。这种水龙头不提供流体流特性的定制。相反，这种水龙头通常只有两种状态(即，“打开”和“关闭”)。就这一点而言，这种水龙头在来自水龙头的流体用于需要不同的流体流特性的不同目的时可能是不足够的。

因此，提供使流体流特性适应于位于出水口下方的物体的类型的自动控制的水龙头将是有利的。

发明内容

一个实施例涉及用于控制水龙头的系统。该系统可以包括配置引导流体进入水槽的出水口。该系统可以包括布置成捕获水槽的图片的相机。该系统可以包括处理电路，该处理电路包括处理器和存储器。存储器可以存储指令，当这些指令被处理器执行时，使得处理器执行操作。操作可以包括从相机接收图片。该图片可以包括定位在出水口下方的物体。操作可以包括：分析从相机接收到的图片，以对图片中包括的物体分配类别。操作可以包括使得出水口以对应于图片中的物体的类别的流体流特性引导流体进入水槽中。

另一实施例涉及一种水龙头。水龙头可以包括配置成引导流体进入水槽中的出水口。水龙头可以包括处理电路，该处理电路包括处理器和存储器。存储器可以存储指令，当这些指令被处理器执行时，使得处理器执行操作。操作可以包括从相机接收图片，该相机布置成捕获水槽的图片。图片可以包括定位在出水口下方的物体。操作可以包括使得出水口以对应于图片中的物体的流体流特性引导流体进入水槽中。

又一实施例涉及一种控制水龙头的方法。该方法可以包括由水龙头控制系统从相机接收图片，该相机配置成捕获水槽的图片。图片可以包括定位在出水口下方的物体，出水口配置成引导流体进入水槽中。该方法可以包括由水龙头控制系统分析从相机接收到的图片，以对图片中包括的物体分配类别。该方法可以包括使得出水口以对应于图片中的物体的类别的流体流特性引导流体进入水槽中。

附图说明

图1是水龙头总成的立体图。

图2是用于图1的水龙头总成的水龙头控制系统的示意图。

图3是示出了自动控制水龙头的示例方法的流程图。

具体实施方式

一般地参考附图，示出和描述了根据各种示例性实施例的水龙头控制系统。本文示出和描述的水龙头控制系统配置成根据定位在水龙头下方的物体的类型自动控制水龙头。水龙头控制系统能够控制水龙头打开的持续时间、流体(例如，水)流温度、流体流速率等等。

在一些水龙头中，当物体定位在出水口下方时，水龙头自动打开。水龙头保持为打开，直到物体被移除，或者水龙头可以保持打开，直到已经过去某个预定时间。这种水龙头中的流体流特性通常是固定的。因此，温度和流速率不变。然而，使得不同的流体流特性取决于水的使用可能是有益的。作为一个示例，当人正在洗手时，使用更温的流体流温度可能是有益的。作为另一示例，当人正在填充玻璃时，使更冷的流体流温度持续一段时间以填充玻璃可能是有益的。在实例的各种其他示例中，本文描述了流体流特性可以根据使用或者定位在水龙头下方的物体而改变。

例如相机、红外传感器等的成像传感器被定位，使得其具有朝向水槽引导的视野。相机配置成当用户将物体定位在出水口下方时捕获物体的图片。该物体可以是，例如，用户的手、杯子或者瓶子、牙刷、罐、盘子等等。水龙头控制系统从相机接收图片。水龙头控制系统处理图片，以检测图片中包括的物体并且对其分类。水龙头控制系统使得出水口以对应于图片中的物体的类别的流体流特性引导流体至进入水槽中。根据本文描述的实施例，来自出水口的流体流特性根据定位在出水口下方的物体而动态地改变和受控。根据本文描述的实施例，水龙头被自动地控制以适应基于定位在水槽中的物体的类型的特定的使用。基于以下讨论，各种其他益处和优点将变得明显。

现在参考图1，描绘了根据说明的实施例的水龙头总成100的立体图。水龙头总成100可以用于或者包含于任何环境中，包括但不局限于浴室、厨房等等。水龙头总成100示出为包括具有出水口104的水龙头102和水槽106。水龙头102可以经由安装板108安装至水槽106。在一些实施例中，水龙头102可以直接安装至邻近水槽106(例如，工作台)的表面。出水口104从安装板108以倒置的J形方式向上延伸。出水口104具有延伸部分110、拱形部分112以及端部分114，延伸部分110从安装板108(例如，竖直地远离水槽106，如图1中所示)向外延伸，端部分114在延伸部分110的相对方向上延伸(例如，竖直朝向水槽106，如图1中所示)。拱形部分112将延伸部分110连接到端部分114。端部分114包括朝向水槽106的开口118的开口116。当然，根据其他示例性实施例，水龙头的尺寸、形状和配置可以与在附图中示出的不同，并且所有这些变体在本公开内容的范围以内。

在操作中，水120(或者其他流体)流进水龙头102(例如，从水源)，沿着出水口104的延伸部分110，通过拱形部分112并且流出端部分114的开口116进入水槽106。在一些实现中，用户通过旋转或者以其它方式操作非常接近水龙头102的手柄来手动地打开水龙头102。在一些无接触应用中，用户通过将他们的手定位在出水口104下方打开水龙头102。传感器检测到出水口104下方的物体(例如，用户的手)，并且激活螺线管阀，从而引起流体流进入水槽中。在这种无接触应用中，流体流是两态的(例如，基于出水口104下方的物体的存在或者缺席而“打开”或者“关闭”)。根据本文描述的实施例，基于定位在出水口104下方的物体的类型而使流体流特性适应。

示出的水龙头102包括一个或者多个传感器122。一个或者多个传感器122安装成具有包括水槽106的视野124。因此，一个或者多个传感器122通常从水龙头102面朝外地朝向水槽106。一个或者多个传感器122可以安装在端部分114上或者端部分114附近，如图1所示，位于拱形部分112的下侧上，如图2所示，或者位于使得一个或者多个传感器122具有包括水槽106的视野124的任何其他位置。在一些其他实现中，可以将一个或者多个传感器122安装在壳体中，或者另外地使其包含于壳体中。可以制造壳体以防止或者抑制对一个或者多个传感器122的水损坏、水积聚等，因此维持位于或包含于壳体中的一个或者多个传感器122的完整性。

现在参考图2，描绘了用于水龙头总成100的水龙头控制系统200的示意图。一般来说，水龙头系统200配置成对阀202、204进行控制，阀202、204分别调节来自热水源和冷水源的流。水龙头控制系统200至少部分地基于来自传感器122的数据对阀202、204进行控制。示出了水龙头控制系统200包括处理器206和存储器208。存储器208存储数据处理系统210和阀控制系统212。水龙头控制系统200与一个或者多个传感器122连通地联接。一个或者多个传感器122可以至少包括成像传感器214以及一个或者多个测距传感器216。水龙头控制系统200接收由一个或者多个传感器122产生的数据。数据处理系统208包括图片处理系统218和物体分类器220。图片处理系统218配置成处理图片或者来自成像传感器214的其他数据。图片处理系统218配置成识别图片中包括的物体。物体分类器220配置成对图片中的物体分类。阀控制系统210配置成产生用于阀202、204的阀驱动器222、224的控制信号，从而基于图片中的物体的类别来控制来自水龙头102的流体流的流体流特性。

处理器206和存储器208可以形成处理电路。处理器206可以配置成执行存储在存储器208中的指令，或者可以另外地执行处理器206可访问的指令。在一些实施例中，一个或者多个处理器206可以以各种方式被实例化。处理器206可以以一种足够执行至少本文描述的操作的方式被构造。在一些实施例中，处理器206可以被多个电路(例如，电路A和电路B可以包括或者另外地共享相同的处理器，在一些示例实施例中，该处理器可以执行存储在存储器208的不同区域中的指令或者另外地经由存储器208的不同区域访问的指令)共享。可替代地或者附加地，处理器206可以被定结构成独立于一个或者多个协处理器执行或者另外地实施某些操作。在其他实施例中，两个或者多个处理器206可以经由总线联接，从而使得能够进行独立的、并行的、流水线的，或者多线程的指令执行。每个处理器206可以被实现为一个或者多个通用处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)，或者定结构成执行由存储器提供的指令的其他适当的电子数据处理组件。处理器206可以采用单核处理器、多核处理器(例如，双核处理器、三核处理器、四核处理器等)、微处理器等的形式。

处理器208可以包括非暂态易失存储介质、非易失存储介质、非暂态存储介质(例如，一个或者多个易失和/或非易失存储器)等。在一些实施例中，非易失介质可以采用ROM、闪存(例如，如NAND、3D NAND、NOR、3D NOR等的闪存)、EEPROM、MRAM、磁存储、硬盘、光谱等的形式。在其他实施例中，易失存储介质可以采用RAM、TRAM、ZRAM等的形式。以上组合也包括在机器可读介质的范围内。存储器208可以存储机器可读的可执行指令，这些指令由处理器206执行。就这一点而言，机器可执行指令包括，例如，使得通用计算机、专用计算机或者专用处理机器执行特定功能或者功能组的指令和数据。根据本文描述的示例实施例，存储器208可以可操作成维持或者另外地存储涉及由一个或者多个相关联的电路(包括处理器指令和相关数据(例如，数据库组件、对象代码组件、脚本组件等))执行的操作的信息。

在一些实施例中，水龙头控制系统200的至少一些组件可以在本地执行。例如，处理器206和存储器208可以在位于水龙头总成100的本地计算设备上或者靠近水龙头总成100的本地计算设备上实现、包含或者另外地执行。例如，本地计算设备可以安装在或者靠近水槽106、水龙头102等。水龙头控制系统200可连通地联接至一个或者多个传感器122。水龙头控制系统200可以配置成在本地执行，以处理从一个或者多个传感器122接收到的数据，并且至少基于来自一个或者多个传感器122的数据对阀202、204进行控制。

示出的一个或者多个传感器122包括成像传感器214。在一些实施例中，成像传感器214可以包括相机。相机可以包括镜头(未示出)和图片捕获元件(未示出)。图片捕获元件可以为适当类型的图片捕获设备或者系统，包括，例如，区域阵列传感器、电荷耦合器件(CCD)传感器、互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器，或者线性阵列传感器，只是举出几种可能。图片捕获元件可以在电磁光谱上的任何适当波长下捕获图片。图片捕获元件可以捕获彩色图片和/或灰度图片。在其他实施例中，成像传感器214可以包括配置成产生图片数据的其他类型的传感器。例如，成像传感器214可以包括红外传感器、多个测距传感器等等。

示出的一个或者多个传感器122可以包括测距传感器216。测距传感器216可以包括信号发射器(未示出)、信号检测器(未示出)和定时器。测距传感器216可以配置成发射信号，使其进入或者朝向介质(例如，经由信号发射器)。测距传感器216可以配置成检测介质反射的信号(例如，经由信号检测器)。测距传感器216可以配置成基于发射信号和检测到所反射的信号之间的时间的持续时间来计算经发射器和介质之间的距离(或者范围)。各种示例的测距传感器包括，例如，超声波传感器、雷达传感器、LIDAR传感器、声呐传感器等。在一些实施例中，测距传感器216配置成检测或者另外地产生对应于相关的距离或者深度的数据。测距传感器216可以配置成同时(或者接近同时)发射朝向介质的多个信号。测距传感器216可以配置成检测所反射的信号。测距传感器216可以配置成基于检测到多个信号的时间(在介质反射以后)来检测或者另外地产生对应于相关的距离或者深度的数据。测距传感器216可以配置成以足够检测到例如物体的各个表面的深度差的分辨率传输多个信号。作为一个示例，杯子被定位在出水口104下方，测距传感器216可以配置成检测杯子的边沿和杯子的底部之间的深度差。随着杯子充满水，深度差可以改变。

示出的水龙头控制系统200包括数据处理系统210。数据处理系统210配置成处理、解释或者另外地分析从一个或者多个传感器122接收到的数据。数据处理系统210可以包括图片处理系统218和物体分类器220。

图片处理系统218和/或物体分类器220可以为或者包括任何软件、指令或者其他数字命令，它们被配置成处理从成像传感器214接收到的图片。在一些实施例中，图片处理系统218和/或物体分类器220可以是或者包括神经网络。神经网络可以是一系列的输入层、隐藏层和一个或多个输出层，这些层配置成接收输入(例如，图片)、处理图片以检测图片内的各种特性(例如，在隐藏层)，并且提供输出。在部署神经网络以前，可以训练它。因此，神经网络在部署时可以是静态的(例如，当实时地处理来自成像传感器214的图片时)。

图片处理系统218可以是或者包括通常配置成识别从成像传感器214接收到的图片内的物体的软件和/或硬件。因为成像传感器214安装成使得成像传感器214的视野124包括水槽106，从成像传感器214接收到的每个图片通常具有对应于水槽106的固定部分。因此，图片通常具有固定(或者设置)背景。图片处理系统218可以配置成基于背景(例如，水槽106)和从成像传感器214接收到的图片之差来识别图片内的物体。图片处理系统218可以配置成将从成像传感器214接收到的图片和水槽106的静态图片(例如，当水槽106的图片的前景中不存在物体时)进行比较。水槽106的静态图片可以存储在本地(例如在存储器208内)。图片处理系统218可以配置成基于比较(例如，当水槽106的静态图片和从成像传感器214接收到的图片之间存在差异时)来识别图片内的物体。

物体分类器220可以是或者包括配置成对图片中的物体分配类别的软件和/或硬件。物体分类器220可以配置成通过，例如，基于物体匹配、物体边缘检测和匹配、模型匹配、解释树等来识别对应于物体的图片的部分内的各种特征来分配类别。物体分配器220可以包括、包含，或者另外地使用对应于以上提到的用于对物体分类的方法的算法。在一些实施例中，物体分类器220可以配置成使用来自测距传感器216的数据与图片对物体分配类别。例如，物体分类器220可以配置成使用测距传感器216与图片数据来识别物体的比例或者尺寸，这可以提供进一步的输入以对物体分类。

阀控制系统212可以配置成产生用于对阀202、204进行控制的一个或者多个阀驱动器222、224的控制信号。阀202、204可以定位在各个导管中，导管分别将水龙头102连接到热水源和冷水源。一个或者多个阀驱动器222、224可以配置成对阀202、204的运动、阀202、204的位置等进行控制。阀202、204和阀驱动器222、224通常可以形成混合阀226。混合阀226可以配置成接收热水供应和冷水供应，并且调整流出混合阀226(例如，到水龙头102)的流体流特性。混合阀226可以配置成调整来自热水供应的流体流和来自冷水供应的流体流。混合阀226因此可以调整流体流温度、流体流速率和流体流持续时间。

阀控制系统212可以配置成存储对应于各种物体类别的流体流设置。例如，阀控制系统212可以将流体流设置存储为查询表。每个条目可以对应于一个物体类别。每个条目可以包括，例如，用于热水供应和冷水供应的各个阀202、204的位置，以调整阀202、204将要打开的流体流温度；持续时间，从而调整流体流持续时间；喷水模式；和/或阀202、204打开的百分比，从而调整流体流速率。在一些实施例中，流体流设置可以为预存储设置(例如，工厂默认设置)。在一些实施例中，用户可以配置成通过更新查询表中的条目来修改流体流设置。用户可以通过使用，例如，在用户的移动设备上执行应用来更新查询表中的各种条目。用户可以通过移动应用来更新查询表中的条目，并且所更新的条目可以被从移动设备传达到例如阀控制系统212，以更新查询表。

在一些实施例中，阀控制系统212可以被配置成接收新条目或者将新条目添加到查询表。例如，用户可以在他们的移动设备上选择“新条目”选项。例如，当物体被定位在水槽106中，或者另外地位于出水口104下方时，用户可以捕获和上传(例如，通过他们的移动设备)物体的一个或者多个相片。阀控制系统212可以配置成从用户的移动设备接收相片。当检测到相片中的物体时，用户可以在移动设备上选择要提供的流体流设置。阀控制系统212可以配置成接收流体流设置。阀控制系统212可以配置成将来自用户的新条目更新到查询表。因此，查询表可以是动态的，因为用户可以修改现有条目、添加新条目等等。

阀控制系统212可以配置成将分配给来自成像传感器214的图片中的物体的类别和查询表相互参照，以识别用于出水口104下方的物体的流体流设置。流体流设置可以包括，例如，对应于流体流温度的阀位置、保持打开某些阀的持续时间、用于打开和关闭某些阀的各种间隔等。流体流设置可以对应于来自出水口104的水流的流体流特性。因此，阀控制系统212可以根据流体流设置控制混合阀226，以便达到或者另外地产生来自混合阀226的流体流特性。

阀控制系统212可以配置成基于由物体分类器220对物体分配的类别来控制混合阀226。阀控制系统212可以配置成控制混合阀226，从而基于由物体分类器220对物体分配的类别来调节流体流特性。阀控制系统212可以配置成控制混合阀226，从而基于由物体分类器220对物体分配的类别来调节流体流温度、流体流速率，和流体流持续时间。在一些实施例中，阀控制系统212可以配置成基于物体的类别和来自测距传感器216的数据来控制混合阀225。以下提供物体的各种示例和相应的流体流特性。然而，本公开不限于这些特定示例。

现在参考图1和图2，在人将物体定位在出水口104下方以前，由成像传感器214捕获的图片可以包括水槽106和基于用于成像传感器214的视野124的尺寸的周围区域。人可以将物体定位在出水口104下方。成像传感器214向水龙头控制系统200提供出水口下方的物体的图片。测距传感器216还可以向水龙头控制系统200提供对应于物体的数据。数据处理系统210从成像传感器214和测距传感器216接收数据。图片处理系统218检测或者另外地识别来自成像传感器214的图片中包括的物体。物体分类器220将类别分配给对象。阀控制系统212至少基于物体的类别产生用于混合阀226的信号，从而以流体流特性(例如，流体流温度、流体流速率、流体流持续时间)引导水进入水槽106中。

作为一个示例，人可以将手定位在出水口104下方洗手。成像传感器214可以捕获出水口104下方的人手。成像传感器214可以将图片传输至水龙头控制系统200。图片处理系统218可以基于图片中的背景(例如水槽106)和前景(例如手)之间的差异来识别图片中的人手。因此，图片处理系统218通常可以指示图片218中存在物体(这通常基于前景和背景之间的差异)。物体分类器220可以将“手”的类别分配给物体。物体分类器220可以识别图片内的物体的特征(例如，手指、大概的轮廓或者形状等)。阀控制系统212可以识别由物体分类器220分配的物体的类别。阀控制系统212可以基于物体类别(例如，通过将对物体所分配的类别与查询表中的数据相互参照)来识别流体流设置。阀控制系统212可以产生至混合阀226的控制信号，从而基于定位在出水口下方的物体的类别来调节流体流设置。在该示例中，流体流设置可以为温水(完全流)提供两分钟的持续时间。阀控制系统212可以打开用于热水的阀202一定的百分比(例如，70％)并且打开用于冷水的阀204一定的百分比(例如，30％)，从而提供温水。阀控制系统212可以打开阀202、204两分钟，使得人可以洗手。

在一些实施例中，物体分类器220可以基于手的尺寸来评估人的年龄。物体分类器220可以使用来自测距传感器216的数据，以确定手距离测距传感器216的距离。该距离与来自成像传感器214的图片一起可以用于识别图片中的手的比例。物体分类器220可以基于手的尺寸来评估人的年龄。阀控制系统212可以基于洗手的人的年龄来调节流体流特性。例如，阀控制系统212可以基于人的所评估的年龄来调节流体流温度(例如，提供更凉温度的水)。这种实施例可以用作安全措施，以防止或减小烫伤儿童的手的可能性。

作为另一示例，人可以将牙刷定位在出水口104下方用于刷牙。成像传感器214可以捕获出水口104下方的人的牙刷。成像传感器214可以将图片传输至水龙头控制系统200。图片处理系统218可以基于图片中的背景(例如，水槽106)和前景(例如，牙刷)之间的差异来识别图片中的人的牙刷。因此，图片处理系统218通常可以指示图片218中出现物体(这可以基于前景和背景之间的差异)。物体分类器220可以将“牙刷”的类别分配给物体。物体分类器220可以识别图片内的物体的特征(例如，刷毛、物体的轮廓或者形状等)。阀控制系统212可以识别由物体分类器220分配给物体的类别。阀控制系统212可以基于物体类别(例如，通过将对物体所分配的类别与查询表中的数据相互参照)来识别流体流设置。阀控制系统212可以产生到混合阀226的控制信号，从而基于定位在出水口下方的物体的类别来调节流体流设置。在此示例中，流体流设置可以为供温水(小于完全流)提供短的持续时间(例如，10秒)，跟着暂停两分钟，跟着为温水提供另一短的持续时间(例如，10秒)。阀控制系统212将用于热水的阀202打开一定的百分比(例如，60％)，并且将用于冷水的阀204打开一定的百分比(例如，40％)，从而提供温水。阀控制系统212可以打开阀202、204短的持续时间，使得人能够润湿他们的牙刷/牙膏，当人正在刷牙(例如，两分钟)时关闭阀202、204，并且重新打开阀202、204短的持续时间，以便人能够浸湿他们的牙刷。

作为另一示例，人可以将杯子定位在出水口104下方用于饮用水。成像传感器214可以捕获出水口104下方的人的杯子。成像传感器214可以将图片传输至水龙头控制系统200。图片处理系统218可以基于图片中的背景(例如，水槽106)和前景(例如，杯子)之间的差异来识别图片中的人的杯子。因此，图片处理系统218通常可以指示图片218中存在物体(这可以基于前景和背景之间的差异)。物体分类器220可以将“杯子”的类别分配给物体。物体分类器220可以识别图片内的物体的特征(例如，圆形的边缘、冰的存在、物体的轮廓或者形状等)。阀控制系统212可以识别由物体分类器220分配给物体的类别。阀控制系统212可以基于物体类别(例如，通过将对物体所分配的类别与查询表中的数据相互参照)来识别流体流设置。阀控制系统212可以产生至混合阀226的控制信号，从而基于定位在出水口下方的物体的类别来调节流体流设置。在此示例中，当杯子定位在出水口104下方时，流体流设置可以提供冷水(完全流)。只要杯子定位在出水口204下方，阀控制系统212可以完全打开阀204。在一些实施例中，测距传感器216可以提供用于填充持续时间的反馈。例如，测距传感器216可以识别杯子的底部与杯子的边沿的相对深度。当杯子为空时，相对深度可以为最大。随着杯子被填充水，相对深度可能与加入到杯子中的水量成比例地减少。当相对深度减少到阈值相对深度(例如半英寸)时阀控制系统212可以关闭阀204。

正如另一示例，人可以将罐定位在出水口104下方，用于煮沸水。成像传感器214可以将捕获出水口104下方的人的罐的图片。成像传感器214可以将图片传输至水龙头控制系统200。图片处理系统218可以基于背景(例如，水槽106)和前景(例如，罐)之间的差异来识别图片中的人的罐。因此，图片处理系统218通常可以指示图片218中存在物体(这可以基于前景和背景之间的差异)。物体分类器220可以将“罐”的类别分配给物体。物体分类器220可以识别图片的特征(例如，圆形的边缘、比例、手柄、物体的轮廓或者形状等)。阀控制系统212可以识别由物体分类器220分配给物体的类别。阀控制系统212可以基于物体类别(例如通过将对物体所分配的类别与查询表中的数据相互参照)来识别流体流设置。阀控制系统212可以产生至混合阀226的控制信号，从而基于定位在出水口下方的物体的类别来调节流体流。在此示例中，当罐定位在出水口104下方时，流体流设置可以提供热水(完全流)。只要罐被定位在出水口204下方，阀控制系统212就可以完全打开阀202。类似于以上参考杯子提供的示例，在一些实施例中，测距传感器216可以提供用于填充持续时间的反馈。例如，测距传感器216可以识别罐的底部与罐的边沿的相对深度。当罐为空时，相对深度可以为最大。随着罐被填充水，相对深度可以与加入到罐中的水量成比例地减少。随着相对深度减少至阈值相对深度(例如，半英寸)，阀控制系统212可以关闭阀204。

正如另一示例，人可以将盘子定位在出水口104下方，以清洗盘子。成像传感器214可以捕获出水口104下方的人的盘子。成像传感器214可以将图片传输至水龙头控制系统200。图片处理系统218可以基于背景(例如，水槽106)和前景(例如，盘子)之间的差异来识别人的盘子。因此，图片处理系统218可通常以指示图片218中存在物体(这可以基于前景和背景之间的差异)。物体分类器220可以将“盘子”的类别分配给物体。物体分类器220可以识别图片内的物体的特征(例如，圆形的边缘、比例、物体的轮廓或者形状等)。阀控制系统212可以识别由物体分类器220分配给物体的类别。阀控制系统212可以基于物体类别(例如，通过将对物体分配的类别与查询表中的数据相互参照)来识别流体流设置。阀控制系统212可以产生到混合阀226的控制信号，从而基于定位在出水口下方的物体的类别来调节流体流设置。在此示例中，当盘子被定位在出水口104下方时，流体流设置可以提供用于热水(完全流)。只要盘子被定位在出水口104下方，阀控制系统212就可以完全打开阀202。

虽然提供了这些示例，但是思考各种其他示例。例如，基于图片中所表示的表面情况来识别脏的平底锅、盘子等、清洗水果和蔬菜等。这些示例中的每个可以具有与其相关联的相应的流体流设置。物体分类器220可以识别来自成像传感器214的图片中的这些示例物体并且对其分类，并且阀控制系统212可以调节混合阀226，从而基于图片中的物体的类别改变流体流特性。这种实施例通常提供自动控制的水龙头，该水龙头使流体流特性适应位于出水口下方的物体的类型。

在一些实施例中，水龙头控制系统200可以配置成检测或者分辨多个物体定位在水槽106中的情况。例如，人可以将多个脏盘子定位在水槽106中。物体分类器220可以配置成识别来自成像传感器214中的图片中的物体并且将其分类为盘子。阀控制系统212可以自动控制水龙头102，以引导水朝向盘子。水龙头控制系统200可以配置成识别盘子或者靠近水槽106的其他物体的运动或者移动。例如，水龙头控制系统200可以配置成检测到盘子不移动超过了阈值的持续时间(例如，诸如，30秒、一分钟、两分钟等等)。在这种实施例中，水龙头控制系统200可以配置成自动控制水龙头102，以关闭阀并且不引导来自水龙头102的水。

在一些实施例中，由水龙头控制系统200确定的各种流体流特性可以在某些情况下被覆盖。例如，用户可以配置成基于各种用户期望(这些期望可能通过水龙头102下方的或者接近水龙头102的物体并不明显)来手动选择、改变、修改等等流体流特性。用户可以通过手动控制(例如通过旋转或者其他操作)位于非常接近水龙头102的各种手柄来手动地修改流体流特性。在一些实施例中，用户可以通过提供一个或多个对应于各种流体流特性的所存储的手势来修改流体流特性。

现在参考图3，描绘了用于自动控制水龙头102的方法300的流程图。方法300的功能可以使用或者由图1-图2中描述的组件(例如一个或者多个传感器122、水龙头控制系统200、混合阀226等)执行来实现。

在操作302处，水龙头控制系统200从成像传感器214接收图片。成像传感器214可以以各种间隔(例如，每半秒、每秒等)捕获图片。成像传感器214可以向水龙头控制系统200提供所捕获的图片。水龙头控制系统200可以接收由成像传感器214捕获的每个图片。

在操作304处，水龙头控制系统200确定图片中是否包括任何物体。水龙头控制系统200的图片处理系统218可以将该图片和与水槽106相关联的一个或者多个所存储的图片进行比较。存储的图片可以是空水槽(例如，前景中不存在物体的图片)。图片处理系统218可以确定基于比较(例如，比较指示图片不匹配、在阈值度内不匹配等)图片中是否包括物体。在一些实时例中，图片处理系统218可以使用图片作为到神经网络或者其他人工智能类型系统的输入。在部署神经网络以前可以训练它。神经网络可以包括很多用于检测图片中的物体的隐藏层。神经网络可以基于输入层和隐藏层提供输出。图片处理系统218可以基于来自神经网络的输出来确定图片中是否存在任何物体。当图片内部存在物体时(例如，图片仅包括水槽106)，方法300可以继续返回到操作302。当图片内存在物体时，方法300可以继续到操作306。

在操作306处，物体分类器220对图片中包括的物体分类。物体分类器220可以识别图片内的物体的各种特性。例如，物体分类器220可以识别物体的形状、尺寸、比例、颜色或者其他区别特征。物体分类器220可以是或者包括神经网络(类似于以上描述的神经网络)。神经网络可以包括用于评价物体的形状、外观、尺寸等的隐藏层。神经网络可以提供输出，该输出可以是基于这种评价的类别。评价可以包括各种算法，这些算法使用各种物体分类技术，例如，诸如，物体匹配、物体边缘检测和匹配、模型匹配、解释树等等。所分配给物体的各种示例类别可以包括(但不限于)手(儿童/成人)、罐、平底锅、盘子、杯子、碗、水果、蔬菜等。物体分类器220可以为图片中包括的每个物体分配类别。

在操作308处，阀控制系统212识别对应于在操作306处对物体分配的类别的流体流设置。阀控制系统212可以包括查询表(或者其他结构数据)，其包括类别及其对应的流体流设置的清单。阀控制系统212可以将在操作306处所分配给物体的类别与查询表相互参照，从而识别对应于物体的类别的流体流设置。流体流设置可以包括，例如，对应于流体流温度的阀位置、保持某些阀打开的持续时间、用于打开和关闭某些阀的各种间隔等。流体流设置可以对应于从出水口104流出的水的流体流特性。

在操作310处，阀控制系统212控制一个或者多个阀，以对应于在操作308处所识别的流体流设置的流体流特性引导流体进入水槽中。其中水龙头102包括混合阀226，阀控制系统212可以将信号通信给混合阀226，以控制来自混合阀226并流出出水口106的水的流体流特性。阀控制系统212可以控制一个或者多个阀具有在操作308处所述识别的流体流设置。阀控制系统212可以控制阀打开特定量或者百分比、打开特定的持续时间、以各种间隔打开和关闭等。

在一些实施例中，阀控制系统212可以基于在操作306处分配给物体的类别来调节流体流温度。在一些实施例中，阀控制系统212可以基于在操作306处分配给物体的类别来调节流体流速率。在一些实施例中，阀控制系统212可以基于在操作306处分配给物体的类别来调节流体流持续时间。在一些实施例中，阀控制系统212可以基于在操作306处分配给物体的类别和来自测距传感器216的数据来调节流体流持续时间。测距传感器216可以提供至水龙头控制系统200的数据，该数据对应于物体的相对深度(例如，杯子的外边沿和底部、罐等)。当物体为空时，相对深度处于其最大值。随着物体被填充水，相对深度减少。对应于物体(例如，杯子、罐等)的流体流设置可以包括对应于相对深度的流体流持续时间。阀控制系统212可以控制阀以引导水进入杯子/罐中，直到相对深度减少至阈值。

在一些实施例中，操作302-310中的每个操作可以在本地执行(例如，在水槽106或者水槽106附近)。例如，水龙头控制系统200可以被包含于或者是本地执行的计算设备的组件。计算设备可以安装至、附接至或者另外地设置在水槽上或者水槽附近(例如，在水槽下，水槽的壳体附近等)。计算设备可以在本地执行，以防止或者减少物体被定位在水槽下方和水从出水口传递到水槽之间的滞后的可能性。这种滞后可以是水槽控制系统200的组件远程执行并且向阀驱动器传递命令的产物。当水龙头控制系统200在本地执行时，这种实施例可以提供更多无缝物体检测和分类以及流体流特性的相应调节。

正如本文所利用的，术语“近似”、“大约”、“基本上”以及类似的术语旨在具有与本公开内容的主题所属领域的技术人员公认并且接受的用法一致的广泛含义。阅读本公开内容的本领域技术人员应理解，这些术语旨在允许描述和要求保护的特定特征的描述，而不是将这些特征的范围限制为所提供的精确的数字范围。相应地，这些术语应解释为指示所描述和要求保护的主题的非实质的或者非重要的修改或者改变被认为在如所附权利要求中记载的公开内容的范围以内。

应注意，在本文中使用的用于描述各种实施例的术语“示例性的”及其变体旨在指示这些实施例是可能的示例、表示、或者可能的实施例的说明(并且这些术语并非旨在意味着这些实施例必需是非凡的或者是最高级的示例)。

如本文使用的术语“联接”及其变体意味着两个构件直接或者间接地彼此联合。这种联合可以是静态的(例如，永久地或者固定地)或者是可移动的(例如，可移除的或者可释放的)。这种联合可以实现如下：通过彼此直接联接的两个构件，通过使用单独的介入构件以及彼此联接的任何附加的中间构件，或者通过使用与两个构件之一集成地形成为单个统一体的介入构件彼此联接的两个构件。如果“联接”或者其变体被附加的术语修改(例如直接地联接)，那么以上提供的“联接”的通用定义被改附加的术语的文本语言含义所修改(例如，“直接地联接”意味着两个构件的联合而无需任何单独的介入构件)，导致了比以上提供的“联合”的通用定义更窄的定义。这种联合可以是机械的、电的或者流体的。

如本文使用的术语“或”用于其包含的含义(并且不是其专有的含义)，使得当用于连接很多元件时，术语“或”意味着很多元件中的一个、一些或者所有元件。例如语句“X、Y和Z中的至少一个”的连接语言，除非另外地明确说明，应被理解为表达该元件可以是X、Y、Z；X和Y；X和Z；Y和Z；或者X、Y和Z(即，X、Y和Z的任意组合)。因此，除非另有说明，这种连接语言通常并非旨在暗示某些实施例需要至少一个X、至少一个Y和至少一个Z每一个都出现。

本文对元件的置的引用(例如，“顶部”、“底部”、“上方”、“下方”)仅仅用于描述附图中的各种元件的取向。应注意，根据其他示例性实施例，各种元件的取向可能不同，并且这些变体旨在被本公开内容所包含。

与本文公开内容的实施例有关的用于实现各种过程、操作、说明性逻辑、逻辑块、模块和电路的硬件和数据处理组件可以通过设计为执行本文所描述的功能的如下器件实现或者执行：通用单芯片处理器或者多芯片处理器、数字信号处理(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FGPA)，或者其他可编程逻辑器件，离散门或者晶体管逻辑、离散硬件组件，或者其任何组合。通用处理器可以是微处理器，或者任何传统处理器、控制器、微处理器，或者状态机。处理器还可以被实现为计算设备的组合，例如DSP和微处理器、多个微处理器、一个或者多个微处理器与DSP核，或者任何其他这种配置的组合。在一些实施例中，可以由针对给定功能的电路执行特定的过程和方法。存储器(例如，存储器本身、存储器单元、存储设备)可以包括一个或多个设备(例如，RAM、ROM、闪存、硬盘存储)，用于存储数据和/或用于完成或者促进本公开内容中所描述的各种过程、层和模块的计算机代码。存储器可以是或者包括易失存储器或者非易失存储器，并且可以包括数据库组件、对象代码组件、脚本组件或者用于支持本公开内容中描述的各种活动和信息结构的任何其他类型的信息结构。根据示例性实施例，存储器通过处理电路可通信地连接至处理器，并且包括用于执行(例如，通过处理电路或者处理器)本文描述的一个或者多个过程的计算机代码。

本公开内容思考在任何机器可读介质上的用于实现各种操作的方法、系统和程序产品。本公开内容的实施例可以使用如下装置实现：现有的计算机处理器，或者用于适当的系统的、为此目的或另一目的而包含的专用计算机处理器，或者是硬线设备。在本公开内容的范围以内的实施例包括程序代码，该程序产品包括机器可读介质，该机器可读介质用于承载或者具有存储在其中的机器可执行的指令或者数据结构。这种机器可读介质可以是能够被通用计算机或者专用计算机或者具有处理器的其他机器所访问的任何可用介质。通过示例的方式，这种机器可读介质可以包括RAM、ROM、EPROM、EEROM，或者其他光盘存储、磁盘存储，或者其他磁存储设备，或者能够用于以机器可执行的指令或者数据结构的形式承载或者存储所期望的程序代码的任何其他介质，并且该介质能够被通用计算机或者专用计算机或者具有处理器的其他机器所访问。以上的组合也包括在机器可读介质的范围以内。机器可执行的指令包括，例如，使得通用计算机、专用计算机，或者转移处理机器执行特定功能或者功能组的指令和数据。

虽然附图和说明书可以说明方法步骤的具体顺序，但是这些步骤的顺序可能与所描绘和描述的不同，除非有不同于以上的说明。两个或者更多步骤也可以同时执行，或者部分地同时执行，除非有不同于以上的说明。这种变体可能取决于，例如，所选择的软件和硬件系统以及设计者的选择。所有这些变体在本公开内容的范围以内。类似地，所描述的方法的软件实现可以通过基于规则的逻辑的标准编程技术以及实现各种连接步骤、处理步骤、比较步骤和决定步骤的其他逻辑来实现。此外，一个实施例中公开的任何元件可以被本文公开的任何其他实施例所包含或者利用。

Claims (20)

1.一种用于控制水龙头的系统，所述系统包括：

出水口，其配置成引导流体进入水槽；

相机，其布置成捕获所述水槽的图片；以及

处理电路，其包括处理器和存储器，所述存储器存储指令，当所述指令被所述处理器执行时，使得所述处理器执行操作，所述操作包括：

从所述相机接收图片，所述图片包括定位在所述出水口下方的物体；

分析从所述相机接收的图片，以对所述图片中包括的物体分配类别；以及

使得所述出水口以对应于所述图片中的物体的类别的流体流特性引导流体进入所述水槽中。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述流体流特性包括流体流持续时间、流体流温度，或者流体流速率中的至少一者。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述处理电路在所述水槽或者靠近所述水槽在本地执行。

4.根据权利要求1所述的系统，其中分析所述图片包括：

在从所述相机接收到的图片上执行图片处理，所述图片处理在所述水槽经由所述处理电路的存储器中存储的图片处理系统在本地执行。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述操作还包括：

基于包括所述物体的多个图片确定所述物体不运动；

确定所述物体不运动且引导流体进入所述水槽中的持续时间；以及

产生一个或者多个控制信号，以使得对应于所述出水口的一个或者多个阀关闭，以便不引导来自所述出水口的流体。

6.根据权利要求1所述的系统，还包括：

测距传感器，其配置成产生对应于相对深度的数据，所述相对深度对应于物体的两个或者更多个表面。

7.根据权利要求6所述的系统，其中所述操作还包括：

随着来自所述出水口的流体填充所述物体，基于来自所述测距传感器的数据确定所述物体的边缘和所述物体中包含的流体之间的相对深度，并且其中使得所述出水口以对应于所述图片中的物体的类别的流体流特性引导流体进入所述水槽中包括：

使得所述出水口引导流体进入所述水槽中以填充所述物体，直到所述相对深度满足阈值相对深度。

8.根据权利要求1所述的系统，还包括查询表，所述查询表配置成存储多个类别以及相应的流体流特性，其中所述操作还包括：

通过将对所述物体所分配的类别与所述查询表相互参照来确定对应于所述图片中的物体的流体流特性。

9.一种水龙头，包括：

出水口，其配置成引导流体进入水槽中；以及

处理电路，其包括处理器和存储器，所述存储器存储指令，当所述指令被所述处理器执行时，使得所述处理器执行操作，所述操作包括：

从相机接收图片，所述相机布置成捕获所述水槽的图片，所述图片包括定位在所述出水口下方的物体；以及

使得所述出水口以对应于所述图片中的物体的流体流特性引导流体进入所述水槽中。

10.根据权利要求9所述的水龙头，其中所述流体流特性包括流体流持续时间、流体流温度或者流体流速率中的至少一者。

11.根据权利要求9所述的水龙头，其中所述操作还包括：

基于包括所述物体的多个图片确定所述物体不运动；

确定所述物体不运动且引导流体进入所述水槽中的持续时间；以及

产生一个或多个控制信号，以使得对应于所述出水口的一个或者多个阀关闭，以不引导来自所述出水口的流体。

12.根据权利要求9所述的水龙头，还包括：

测距传感器，其配置成产生对应于相对深度的数据，所述相对深度对应于物体的两个或者更多个表面。

13.根据权利要求12所述的水龙头，其中所述操作还包括：

随着来自所述出水口的流体填充所述物体，基于来自所述测距传感器的数据确定所述物体的边缘和所述物体中包含的流体之间的相对深度，并且其中使得所述出水口以对应于所述图片中的物体的类别的流体流特性引导流体进入所述水槽中包括：

使得所述出水口引导流体进入所述水槽中以填充所述物体，直到所述相对深度满足阈值相对深度。

14.根据权利要求9所述的水龙头，其中所述处理电路的存储器还存储查询表，所述查询表配置成存储多个类别以及相应的流体流特性，其中所述操作还包括：

通过将对所述物体所分配的类别与所述查询表相互参照来确定对应于所述图片中的物体的流体流特性。

15.根据权利要求9所述的水龙头，其中所述处理电路的存储器还存储图片处理系统，其中所述操作还包括：

使用存储器中存储的图片处理系统在从所述相机接收到的图片上执行图片处理，以对所述物体分配类别，并且其中所述流体流特性对应于所述物体的类别。

16.一种控制水龙头的方法，所述方法包括：

由水龙头控制系统从相机接收图片，所述相机配置成捕获水槽的图片，所述图片包括定位在出水口下方的物体，所述出水口配置成引导流体进入所述水槽中；

由所述水龙头控制系统分析从所述相机接收到的图片，以对所述图片中包括的物体分配类别；以及

使得所述出水口以对应于所述图片中的物体的类别的流体流特性引导流体进入所述水槽中。

17.根据权利要求16所述的方法，其中所述流体流特性包括流体流持续时间、流体流温度或者流体流速率中的至少一者。

18.根据权利要求16所述的方法，包括：

基于包括所述物体的多个图片确定所述物体不运动；

确定所述物体不运动且引导流体进入所述水槽中的持续时间；以及

产生一个或者多个控制信号，以使得对应于所述出水口的一个或者多个阀关闭，以不引导来自所述出水口的流体。

19.根据权利要求16所述的方法，其中所述操作还包括：

随着来自所述出水口的流体填充所述物体，由所述水龙头控制系统基于来自测距传感器的数据确定所述物体的边缘和所述物体中包含的流体之间的相对深度，所述测距传感器配置成产生对应于相对深度的数据，所述相对深度对应于物体的两个或者更多个表面，并且其中使得所述出水口以对应于所述图片中的物体的类别的流体流特性引导流体进入所述水槽中包括：

使得所述出水口引导流体进入所述水槽以填充所述物体，直到所述相对深度满足阈值相对深度。

20.根据权利要求16的方法，其中确定对应于所述图片中的物体的所述流体流特性包括由所述水龙头控制系统将对所述物体所分配的类别与查询表相互参照，所述查询表配置成存储多个类别和相应的流体流特性。

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