CN112696785B - 空调器控制方法、控制系统和空调器 - Google Patents

Abstract

一种空调器控制方法，包括以下步骤：接收摄像模块生成的空调房间的全向图像；判断全向图像中是否存在目标对象；如果全向图像中存在目标对象，则基于空调房间的当前环境参数驱动旋转模块相对于空调室内机壳体转动以朝向目标对象送风或避开所述目标对象送风。同时还提供一种控制系统和空调器。本发明中的空调器对目标对象的检测不依赖于红外传感器，而是基于摄像模块生成的全向图像，从而可以无死角地覆盖空调房间的全部角落。由于图像处理可以基于摄像模块中的处理器和空调器中的处理器，降低了空调器本地的数据处理量，系统响应速度明显加快。旋转模块的旋转角度与摄像模块所生成的全向图像的视角一一对应，不会出现送风死角，舒适度更高。

Description

空调器控制方法、控制系统和空调器

技术领域

本发明属于空气调节设备技术领域，尤其涉及一种空调器控制方法，一种空调器控制系统以及一种采用此种控制方法的空调器。

背景技术

风随人动以及风避人吹长期以来一直是空调产品的一个关注点。现有技术中通常采用红外成像装置进行人体检测。红外成像装置中的红外探测器和光学成像物镜接受被测目标的红外辐射能量分布，从而获得红外热量图，实现人体位置、温度、形状等参数的检测。此类红外成像装置通常安装在空调器室内机的设定位置处，并预先对空调房间的具体区域进行划分，并根据用户的设置，针对某一个用户所在区域送风或者避开该区域送风。

在有儿童的家庭中，通常还希望在灵活控制送风功能的基础上使得空调器提供一定的儿童监护功能，如中国专利申请（申请公布号CN108088036A）中所公开的方案，“红外热成像模块实时对床上物体进行温度检测以获取热成像数据且以热成像数据实时监测出人体体温、人体位置以及人体被子覆盖面积；主控模块基于采集的热成像数据判断儿童所处的实时状态，并传输相对应的命令信号；当人体被子覆盖面积低于预设值时，判定儿童处于踢被状态，在踢被状态下，向送风设备传输风向调节命令信号以使送风设备的风向避开人体；或者在人体体温超过37.5度时，发送报警信号。”

对比文件所提供的基于红外检测识别儿童送风或报警的方案，所有的识别均基于红外传感器的检测，但是，红外传感器的检测基于对空调房间区域的划分，其检测精度和响应速度相对较低，如果儿童处于速度较快的活动状态，基于红外热成像的检测则无法做到迅速响应，可能出现控制失效的情况。

发明内容

本发明针对现有技术中基于红外传感器和导风板配合的风随人动风避人吹功能无法做到迅速响应，可能出现控制失效的情况的问题，设计并提供一种全新的空调器控制方法。

为实现上述发明目的，本发明采用下述技术方案予以实现：

一种空调器控制方法，包括以下步骤：

接收摄像模块生成的空调房间的全向图像；

判断所述全向图像中是否存在目标对象；

如果所述全向图像中存在目标对象，则基于空调房间的当前环境参数驱动旋转模块相对于空调室内机壳体转动以朝向所述目标对象送风或避开所述目标对象送风。

本发明的另一个方面提供一种空调器控制系统，包括：

图像采集单元，所述图像采集单元用于接收摄像模块生成的空调房间的全向图像；

第一判断单元，所述第一判断单元用于判断所述全向图像中是否存在目标对象；和

第一驱动单元，所述第一驱动单元用于在所述全向图像中存在目标对象时基于空调房间的当前环境参数驱动旋转模块相对于空调室内机壳体转动以向所述目标对象送风或避开所述目标对象送风。

本发明的第三个方面提供一种空调器，采用空调器控制方法，包括以下步骤：

接收摄像模块生成的空调房间的全向图像；

判断所述全向图像中是否存在目标对象；

如果所述全向图像中存在目标对象，则基于空调房间的当前环境参数驱动旋转模块相对于空调室内机壳体转动以朝向所述目标对象送风或避开所述目标对象送风。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：

本发明中的空调器对目标对象的检测不依赖于红外传感器，而是基于摄像模块生成的全向图像，从而可以无死角地覆盖空调房间的全部角落。由于图像处理可以基于摄像模块中的处理器和空调器中的处理器，降低了空调器本地的数据处理量，系统响应速度明显加快。旋转模块的旋转角度与摄像模块所生成的全向图像的视角一一对应，不会出现送风死角，舒适度更高。

结合附图阅读本发明的具体实施方式后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1 为本发明所公开的空调器控制方法第一种实施例的流程图；

图2为本发明所公开的空调器控制方法第二种实施例的流程图；

图3为本发明所公开的空调器控制方法第三种实施例的流程图；

图4为本发明所公开的空调器控制系统第一种实施例的结构示意框图；

图5为本发明所公开的空调器控制系统第二种实施例的结构示意框图；

图6为本发明所公开的空调器控制系统第三种实施例的结构示意框图；

图7为摄像模块以及空调器一种具体应用场景下的位置关系图；

图8至图10为基于全向图像判断儿童的活动区域是否为标定区域的示例图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将结合附图和实施例，对本发明作进一步详细说明。

本发明的说明书和权利要求书及所述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，代表覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本发明中“实施例”代表结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中，各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员可以理解，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

一种空调器控制方法的具体步骤如图1所示。该控制方法的控制目的在于使得空调器可以快速实现风随人动或者风避人吹。当风随人动时，可以将温度低于空调房间室内温度的冷风或者将温度高于空调房间温度的热风直接吹送到人体所在位置，且送风方向随着人的移动而移动，达到快速制冷或者快速制热的目的。当风避人吹时，则以控制空调房间的热负荷为目标，同时控制冷风或者热风的送风风向避开人体所在位置，避免用户出现不舒适的感受。为了尽量少的占据室内空间，在现有技术中，壁挂式空调器挂装于墙体上，柜式空调器则通常放置在空调房间的一个角落，或者紧靠墙体放置。而传统的，用于检测人体的热电堆或者热释电红外传感器安装在空调室内机的壳体的指定位置，对空调房间中人体的检测范围有限，仅仅能覆盖以红外传感器所在位置为中心的，120度范围内的扇形检测区域，且检测区域的半径长度限制在3米至4米之间。而且，基于红外传感器检测结果的送风也限定于划分检测区域的控制算法，也就是说，将扇形检测区域划分为多个检测区域，判断用户的所在区域并朝向该区域送风。这主要是受到传统空调器送风口设计的限制，现有技术中的壁挂式空调器和柜式空调器均采用改变导风板的位置和角度实现风向的改变。

如图1所示的空调器控制方法不依赖于红外传感器实现风随人动和风避人吹的功能；同时也不依赖于改变导风板的位置改变送风风向。与现有技术完全不同，在本发明中，人体检测基于设置在空调房间天花板上的摄像模块以及处理器的图像数据处理实现。摄像模块优选置于空调房间的顶灯罩壳中，以避免影响室内装饰，与室内环境匹配。摄像模块优选为折反射全景成像装置。折反射全景成像装置包括相互对齐设置且满足单视点约束的相机和二次镜面。由于相机和二次镜面对齐且满足单视点约束，所以焦点经过镜面反射的光线都能在位于焦点的相机中成像。由于二次镜面的旋转对称性，四周环境被压缩成像于普通相机的一个环状区域，即得到空调房间的环状区域图像。将环状区域图像基于极坐标系和笛卡尔坐标系之间的直接变换即可以得到重投影展开的空调房间柱面图像。其中，空调房间的环状区域图像中的方位角映射为空调房间柱面图像的水平轴坐标，径向距离则映射为空调房间柱面图像的垂直轴坐标。空调房间柱面图像即为空调房间的全向图像。空调房间环状区域图像和空调房间柱面图像之间的转换可以由集成在摄像模块中的处理器执行，也可以由空调室内机一端的处理器执行。

摄像模块还可以是安装在天花板上的鱼眼摄像头,并通过鱼眼摄像头得到全向图像。

与全向图像的视角对应以覆盖全向图像所对应的全部物理空间，空调器一端的风向调节不依赖于驱动导风板旋转，与普通的空调器不同，应用如图1所示的控制方法的空调器中特别设置有旋转模块。如图7所示，旋转模块设置在空调室内机的上方。更具体地说，空调室内机壳体中设置有室内换热器，对应室内换热器的空调室内机壳体两侧分别开设有至少一个进风口。空调室内机壳体中设置有第一风机，旋转模块内部连通空调室内机壳体。旋转模块上开设有至少一个送风口。旋转模块通过驱动电机驱动，驱动电机驱动旋转模块相对于空调室内机壳体旋转。旋转模块的旋转角度设置为与全向图像的视角对应。如果全向图像的视角为180度，旋转模块相对于空调室内机壳体的旋转角度为180度；如果全向图像的视角为270度，旋转模块相对于空调室内机壳体的旋转角度为270度；如果全向图像的视角为360度，旋转模块相对于空调室内机壳体的旋转角度为360度。全向图像的视角与旋转模块的旋转角度匹配，送风可以遍及空调房间的全部角落。

如图1所示，控制方法具体包括以下步骤：

首先接收摄像模块生成的空调房间的全向图像。摄像模块与空调室内机中的处理器建立无线通信。无线通信可以为一对一的通信模式，或者通过局域网中的一个或多个服务器通信，或者通过云服务器通信。

判断全向图像中是否存在目标对象。

具体来说，如果全向图像中仅有一个用户，则该用户为目标对象；如果全向图像中有多个用户，则判断是否存在儿童，如果存在儿童，则以儿童为目标对象；如果存在多名儿童，则以身高最低的一名儿童作为目标对象。

对目标对象的判断基于全向图像的图像处理。在空调器首次使用之前，处理器即通过大量图形训练建立分类器数据模型。如果检测出空调房间中的用户，则自动将其纳入目标对象所对应的儿童或非儿童分类器中。

如果全向图像中存在目标对象，则进一步调用空调房间的当前环境参数。如果当前空调房间的设定环境温度和实时环境温度之间的温差大于设定温差，则根据目标对象在全向图像中的坐标和旋转模块在全向图像中的基准坐标计算第一旋转角度；驱动电机驱动旋转模块相对于空调室内机壳体旋转第一旋转角度后，空调室内机壳体中的第一风机开始工作，室内空气自进风口进入空调室内机壳体中，与室内换热器进行热交换。热交换后的空气自第一送风口送出，朝向目标对象送风。如果当前空调房间的设定环境温度和实时环境温度之间的温差小于设定温差，则根据目标对象在全向图像中的坐标和旋转模块在全向图像中的基准坐标判断目标对象是否在第一送风口覆盖的区域内，如果目标对象不在第一送风口覆盖的区域内，则直接控制空调室内机壳体中的第一风机开始工作。如果目标对象在第一送风口覆盖的区域内，则驱动电机驱动旋转模块旋转设定角度后控制第一风机开始工作，避开目标对象送风。设定温差可以由用户自行设定和调整。处理器同时还预留软件接口，允许通过中断的形式改变上述控制方式，如设定为恒定的风随人动，或者设定为恒定的风避人吹。

在旋转模块中还可以设置至少一个第二风机，第二风机可以选择性地与第一风机同时工作或单独工作，以灵活地改变送风距离，覆盖空调房间内的更大的区域。

在本实施例中，空调器对目标对象的检测不依赖于红外传感器，而是基于摄像模块生成的全向图像，从而可以无死角地覆盖空调房间的全部角落。由于图像处理可以基于摄像模块中的处理器和空调器中的处理器，降低了空调器本地的数据处理量，系统响应速度明显加快。旋转模块的旋转角度与摄像模块所生成的全向图像的视角一一对应，不会出现送风死角，舒适度更高。

如图2所示为一种更为优选的控制方法，使得空调器同时兼具监护功能。具体来说，包括以下步骤：

首先，如果全向图像中存在目标对象，则判定目标对象是否为儿童。

判定目标对象是否为儿童由经过训练得到的分类器实现。

如果所述目标对象是儿童，则基于全向图像判断儿童的活动区域是否为标定区域，即激活监控功能。

具体来说，如果目标对象是儿童，则进一步获取至少两帧全向图像。为了便于描述，时间轴较前的一帧图像定义为第一帧全向图像，时间轴较后的一帧图像定义为第二帧全向图像。

识别第一帧全向图像中目标对象的头部区域，以及脚部方向；其中脚部方向为脚尖的相对方向；识别结果如图8中的H1,图9中的H3或者图10中的H5.

识别第二帧全向图像中目标对象的头部区域，以及脚部方向；识别结果如图8中的H2,图9中的H4或者图10中的H6。

计算第一帧全向图像中目标对象的头部区域的中心点与标定区域中选定点之间的第一距离，即d1。

计算第二帧全向图像中目标对象的头部区域的中心点与标定区域中同一选定点之间的第二距离,即d2。

判断第一距离是否大于第二距离。

如果第一距离大于第二距离，则判断第二帧全向图像中的脚部方向是否与第一帧全向图像中的脚部方向相同。

如图8所示，如果脚部方向相同，则判定儿童的活动区域为标定区域，即说明儿童即将进入较为危险的区域，如靠近鱼缸、灶台等位置。进一步基于目标对象在第二帧全向图像中的坐标和旋转模块的基准坐标计算第二旋转角度。驱动电机驱动旋转模块相对于空调室内机壳体旋转第二旋转角度后，控制旋转模块上设置的投射灯向目标对象投射灯光吸引其注意力，以避免儿童进入危险区域，造成伤害。如图9和图10所示，如果脚部方向发生改变，则认为儿童并未靠近较为危险的区域，不执行投射灯光的控制。

其中对头部和脚部的识别均基于现有的图像边缘检测和边缘增强处理技术。也可以采用更多帧的图像进行头部区域和脚部方向的判定，以进一步提高识别精度。

如图3所示，如果基于全向图像识别出儿童的活动区域为标定区域，则进一步输出报警信号至与空调器建立通信的移动终端，通知监控人儿童的当前状态。

如图4所示为一种空调器控制系统的结构示意框图，由以下几个部分组成。

图像采集单元，所述图像采集单元用于接收摄像模块生成的空调房间的全向图像。

摄像模块优选为折反射全景成像装置。折反射全景成像装置包括相互对齐设置且满足单视点约束的相机和二次镜面。由于相机和二次镜面对齐且满足单视点约束，所以焦点经过镜面反射的光线都能在位于焦点的相机中成像。由于二次镜面的旋转对称性，四周环境被压缩成像于普通相机的一个环状区域，即得到空调房间的环状区域图像。将环状区域图像基于极坐标系和笛卡尔坐标系之间的直接变换即可以得到重投影展开的空调房间柱面图像。其中，空调房间的环状区域图像中的方位角映射为空调房间柱面图像的水平轴坐标，径向距离则映射为空调房间柱面图像的垂直轴坐标。空调房间柱面图像即为空调房间的全向图像。摄像模块还可以是安装在天花板上的鱼眼摄像头。

第一判断单元，所述第一判断单元用于判断所述全向图像中是否存在目标对象。

具体来说，如果全向图像中仅有一个用户，则该用户为目标对象；如果全向图像中有多个用户，则判断是否存在儿童，如果存在儿童，则以儿童为目标对象；如果存在多名儿童，则以身高最低的一名儿童作为目标对象。

第一驱动单元，所述第一驱动单元用于在所述全向图像中存在目标对象时基于空调房间的当前环境参数驱动旋转模块相对于空调室内机壳体转动以向所述目标对象送风或避开所述目标对象送风。

如图5所示为一种更为优选的空调器控制系统，在上述组成部分的基础上，还包括：

第二判断单元，所述第二判断单元用于在全向图像中存在目标对象时判断目标对象是否为儿童。

第三判断单元，所述第三判断单元用于在所述目标对象是儿童时判断儿童的活动区域是否为标定区域。

第二驱动单元，所述第二驱动单元用于在儿童的活动区域为标定区域时，驱动旋转模块相对于空调室内机壳体转动以向目标对象投射灯光。

如图6所示，控制系统还优选包括报警单元，报警单元用于在儿童的活动区域为标定区域时，输出报警信号至与所述空调器建立通信的移动终端。

本发明的另一个方面提供一种空调器，空调器采用如上述实施例所详细描述的空调器控制方法。空调器控制方法的具体步骤请参见上述实施例和说明书附图的详细描述，在此不再赘述，采用上述控制方法的空调器可以实现同样的技术效果。

如图7所示，空调器中的旋转模块设置在空调室内机壳体上方，所述空调室内机壳体中设置有室内换热器；旋转模块的可旋转角度与全向图像的视角相同。旋转模块上开设有至少一个送风口。空调器的控制模块与摄像模块建立无线通信；所述摄像模块设置在空调房间的天花板上。

本申请实施例还提供一种计算机存储介质，其中，该计算机存储介质存储于电子数据交换的计算机程序，该计算机程序使得空调器执行如上方法实施例中记载的任一方法的部分或全部步骤。

在上述实施例中，对各个实施例的描述均各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置，可通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如上述单元或模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口、装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

上述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个物理空间，或者也可以分布到多个网络单元上，可以根据实际需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种空调器控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

接收摄像模块生成的空调房间的全向图像；所述摄像模块设置于空调房间的顶灯罩壳中，摄像模块为折反射全景成像装置，空调房间的全向图像为空调房间柱面图像，所述空调房间柱面图像基于以下步骤获得：通过折反射全景成像装置得到空调房间的环状区域图像，将环状区域图像基于极坐标系和笛卡尔坐标系之间的变换得到重投影展开的空调房间柱面图像，其中空调房间的环状区域图像中的方位角映射为空调房间柱面图像的水平轴坐标，径向距离则映射为空调房间柱面图像的垂直轴坐标；

判断所述全向图像中是否存在目标对象；

如果所述全向图像中存在目标对象，则基于空调房间的当前环境参数驱动旋转模块相对于空调室内机壳体转动以朝向所述目标对象送风或避开所述目标对象送风。

2.根据权利要求1所述的空调器控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：

如果所述全向图像中存在目标对象，则判定所述目标对象是否为儿童；

如果所述目标对象为儿童，则基于所述全向图像判断儿童的活动区域是否为标定区域；

如果儿童的活动区域为标定区域，则驱动旋转模块相对于空调室内机壳体转动以向所述目标对象投射灯光。

3.根据权利要求2所述的空调器控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：

如果儿童的活动区域为标定区域，则输出报警信号至与所述空调器建立通信的移动终端。

4.一种空调器控制系统，其特征在于，包括：

图像采集单元，所述图像采集单元用于接收摄像模块生成的空调房间的全向图像；所述摄像模块设置于空调房间的顶灯罩壳中，摄像模块为折反射全景成像装置，空调房间的全向图像为空调房间柱面图像，所述空调房间柱面图像基于以下步骤获得：通过折反射全景成像装置得到空调房间的环状区域图像，将环状区域图像基于极坐标系和笛卡尔坐标系之间的变换得到重投影展开的空调房间柱面图像，其中空调房间的环状区域图像中的方位角映射为空调房间柱面图像的水平轴坐标，径向距离则映射为空调房间柱面图像的垂直轴坐标；

第一判断单元，所述第一判断单元用于判断所述全向图像中是否存在目标对象；和

第一驱动单元，所述第一驱动单元用于在所述全向图像中存在目标对象时基于空调房间的当前环境参数驱动旋转模块相对于空调室内机壳体转动以向所述目标对象送风或避开所述目标对象送风。

5.根据权利要求4所述的空调器控制系统，其特征在于，还包括：

第二判断单元，所述第二判断单元用于在全向图像中存在目标对象时判断目标对象是否为儿童；

第三判断单元，所述第三判断单元用于在所述目标对象是儿童时判断儿童的活动区域是否为标定区域；和

第二驱动单元，所述第二驱动单元用于在儿童的活动区域为标定区域时，驱动旋转模块相对于空调室内机壳体转动以向目标对象投射灯光。

6.根据权利要求5所述的空调器控制系统，其特征在于，还包括：

报警单元，所述报警单元用于在儿童的活动区域为标定区域时，输出报警信号至与所述空调器建立通信的移动终端。

7.一种空调器，其特征在于，采用如权利要求1至3任一项所述的空调器控制方法。

8.根据权利要求7所述的空调器，其特征在于，

所述旋转模块设置在空调室内机壳体上方，所述空调室内机壳体中设置有室内换热器；所述旋转模块的可旋转角度与全向图像的视角相同。

9.根据权利要求8所述的空调器，其特征在于，所述旋转模块上开设有至少一个送风口。

10.根据权利要求9所述的空调器，其特征在于，还包括：

控制模块，所述控制模块与摄像模块建立无线通信；所述摄像模块设置在空调房间的天花板上。

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