CN112960495B - 一种无接触电梯按键及电梯控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无接触电梯按键及电梯控制方法，其中，该无接触电梯按键包括：电梯按键面板、漫反射光幕、摄像头、图像识别控制器和梯控板，所述图像识别控制器分别与漫反射光幕、摄像头和梯控板连接，所述漫反射光幕包括多组漫反射节点，每组所述漫反射节点对应所述电梯按键面板上的一行按键，每组所述漫反射节点均包括排成一列的至少一个红外发射管和一个红外接收管。本发明采用更加安全的红外光作为光源，通过摄像头拍摄用户按键时的手指画面来识别用户想要按下的按键来实现无接触的按键方式，降低了公共卫生安全风险。

Description

一种无接触电梯按键及电梯控制方法

技术领域

本发明涉及电梯控制领域，具体涉及一种无接触电梯按键及电梯控制方法。

背景技术

现有的电梯按键一般采用物理机械按键的方式，这种方式由于存在需要与用户手部接触，容易造成公共安全卫生隐患，为此，目前已有各种非接触式的电梯按键，以便采用无接触的方式使用电梯，但目前非接触式的电梯按键一般采用的是激光光源来构建光幕，通过接收手指反射的激光来判断用户的按键意图，然而，能形成稳定光幕的激光基本上功率都大于5mw，属于国标定义的3类及以上的危险光源，另外，在电梯封闭场景下，很大几率会进入人眼，尤其是好奇的儿童，盯着激光发射器看会造成更严重的眼部伤害。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种无接触电梯按键及电梯控制方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种无接触电梯按键，包括：电梯按键面板、漫反射光幕、摄像头、图像识别控制器和梯控板，所述图像识别控制器分别与漫反射光幕、摄像头和梯控板连接，所述漫反射光幕包括多组漫反射节点，每组所述漫反射节点对应所述电梯按键面板上的一行按键，每组所述漫反射节点均包括排成一列的至少一个红外发射管和一个红外接收管。

一种基于上述的无接触电梯按键的电梯控制方法，包括：

所述红外发射管在对应的一行按键的前方发射红外光，所述红外接收管接收红外光，所述摄像头拍摄所述电梯按键面板前方的画面，所述红外接收管根据接收的红外光判断是否有发生按键事件，若发生按键事件，则所述图像识别控制器根据所述摄像头拍摄的画面判断按键对象，将所述按键对象发送至所述梯控板，所述梯控板控制电梯按照所述按键对象对应的控制指令运行。

进一步，任意时刻只有一组漫反射节点工作。

进一步，每一组漫反射节点发射不同频率的脉冲信号，所述红外接收管根据接收的红外光判断是否有发生按键事件，具体包括：

所述红外接收管在接收到对应频率的脉冲信号且红外光的ADC值符合阈值时，判断发生按键事件。

进一步，所述图像识别控制器根据所述摄像头拍摄的画面判断按键对象，具体包括：

所述图像识别控制器处理所述摄像头拍摄的画面，识别出所述画面中触发按键事件的手指的位置，根据所述位置确定按键对象。

进一步，所述图像识别控制器处理所述摄像头拍摄的画面，识别出所述画面中触发按键事件的手指的位置，具体包括：

事先将所述电梯按键面板的每一行按键与摄像头捕捉的图像区域做对应映射，当某一行按键对应的一组漫反射节点触发时，则提取这一行按键对应的图像区域，根据该图像区域的上一帧图片与当前帧图片的帧差，结合亮度与轮廓处理得到手指在所述画面中的坐标值。

进一步，所述图像识别控制器根据所述位置确定按键对象，具体包括：

基于识别到的手指的位置与存储的按键布局做比对，确定按键对象。

本发明的有益效果是：采用更加安全的红外光作为光源，通过摄像头拍摄用户按键时的手指画面来识别用户想要按下的按键来实现无接触的按键方式，降低了公共卫生安全风险。

附图说明

图1是一个传统电梯轿厢按键面板图；

图2为传统电梯轿厢按键面板的内部电路原理示意图；

图3是一个刷卡梯控的按键面板图；

图4为刷卡梯控的按键面板的内部电路示意图；

图5为本发明实施例提供的无接触电梯按键的结构及原理示意图；

图6为漫反射光幕的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

图1是一个传统电梯轿厢按键面板，采用机械按键实现到达各个楼层的控制。如果用户按下“3”按键，实际上是触发了一个导通操作，电梯自带控制系统收到这个由按键3触发的导通操作，会触发一个电梯要到达三楼的指令，继而驱动电梯运行。

如图2所示，用户如果按下按键“3”，将导通1、2两个节点，电梯自带控制系统收到这个由按键3触发的导通操作，会马上给3、4节点输入反馈信号，此时的按键“3”的按键灯会被点亮，以此通知用户电梯已经收到到达3楼的指令。

图3是一个刷卡梯控的按键面板图，这类系统通常由刷卡控制单元(简称门禁板)和电梯楼层控制器(简称梯控板)两部分组成，以刷卡为例：用户手持的乘梯卡具备到达3楼的权限，当用户在轿厢内刷卡时，刷卡控制单元会识别这个卡的权限和身份信息，如果校验通过，会将用户具备乘梯到3楼的楼层权限发送给梯控板。梯控板收到到达3楼的楼层信息后，会将与按键“3”相连的控制节点导通，这个导通功能与用户按下面板上的按键“3”功能相同。对电梯自带的控制系统而言，收到一个电梯要到达三楼的指令，继而驱动电梯运行。

如图4所示，用户刷卡后，门禁板会将用户具备乘梯到3楼的楼层权限发送给梯控板。梯控板收到到达3楼的楼层信息后，会将与按键“3”相连的控制节点导通(图中绿色按键)，

梯控板的控制节点与每个按键的按键线路相连接。见图4中的1、2节点，这个导通功能与用户按下面板上的按键“3”功能相同。对电梯自带的控制系统而言收到1、2两个节点导通的信号，会马上给3、4节点输入反馈信号，此时的按键“3”的按键灯会被点亮，以此通知用户电梯已经收到到达3楼的指令。

作为对上述现有的机械按键式电梯按键方案的改进，本发明实施例提供一种基于漫反射和图像识别的无接触电梯按键，如图5所示，该装置包括：电梯按键面板、漫反射光幕、摄像头、图像识别控制器和梯控板，所述图像识别控制器分别与漫反射光幕、摄像头和梯控板连接，所述漫反射光幕包括多组漫反射节点，每组所述漫反射节点对应所述电梯按键面板上的一行按键，每组所述漫反射节点均包括排成一列的至少一个红外发射管和一个红外接收管。

所述红外发射管在对应的一行按键的前方发射红外光，所述红外接收管接收红外光，所述摄像头拍摄所述电梯按键面板前方的画面，所述红外接收管根据接收的红外光判断是否有发生按键事件，若发生按键事件，则所述图像识别控制器根据所述摄像头拍摄的画面判断按键对象，将所述按键对象发送至所述梯控板，所述梯控板控制电梯按照所述按键对象对应的控制指令运行。

本实施例中利用了漫反射原理，具体来说，红外发射管通常具备一个发射角，如图6所示，光照范围大体上是个一定角度的圆锥体，这个圆锥体的顶角就是发射角。只有在发射角覆盖的范围内，如有物体进入，光线会发生漫反射。反射的光线进入红外接收管。红外接收管对接收到的光的强度及其敏感，光强度反应在电阻变化(电压强度)这一模拟数值上。如图6所示，漫反射光幕包括多组漫反射节点，每组漫反射节点均由1个或多个小角度(不超过3度)的940nm红外发射管和1个940nm红外接收管构成。每一行电梯按键对应一组漫反射节点，3度红外发射管形成一个3度的锥体面积，在距离30cm处，圆锥的最大高度约为0.78cm。据此可以设计漫反射光幕距离电梯按键平面的高度>0.78cm(此时的漫反射光幕高度约为2*0.78＝1.6cm，符合用户体验)，避免光线被电梯平面反射到红外接收管。该实施例中，选择30cm距离是因为按照中国电梯标准和行业规范，电梯按键最多4排，宽度约25cm左右，所以此距离可以满足绝大多数场景。

红外接收是通过ADC(模拟数字转换)检测，把待测部件任意时刻的电压值测量出来，根据测量出来的数值进行判断：通常数值越大，代表红外接收的光越多，通常物体离发射就越近，因此，可通过ADC结果来判断是否触发按键事件。另外，漫反射节点的高度调整合适后，由于最终的发射光必然会射到电梯的侧面，由于光照强度一定，侧面面积一定，接收的反射强度也相对固定，因此这个位置反射的光线强度是固定的，也即程序获得的ADC值固定，可通过程序对此时的ADC结果进行抑制处理，即抑制因为侧壁漫反射光线的触发。

本发明实施例的识别原理如下：

当用户按电梯“1”按键时，手指在靠近电梯按键位置的运动过程中，会优先经过漫反射光幕，触发漫反射光幕的“行”检测，手指会反射不可见光光线，并被摄像头画面捕捉，图像识别控制器处理识别到的与该行按键对应的画面，识别出手指在该行的位置，其中，识别手指位置可以使用成熟的opencv图像识别技术：如上一帧图片与当前帧图片差，再结合亮度与轮廓处理得到手指在这一行的大概坐标值，并且，为了优化图像识别速度，也可以事先将按键的每一行区域与摄像头捕捉的图像区域做对应映射。这样，某一行漫反射触发，只需要快速提取这一行对应的图像区域即可，大大减少运算量。图像识别控制器基于识别到的手指位置与存储的按键布局做比对，识别出用户的要按“1”按键的意图，再将用户的“1”按键意图发送给梯控板，梯控板接收用户的按键意图，导通与之相连接的真实物理按键，以此驱动电梯按照用户意图操作。

本发明实施例提供一种基于上述的无接触电梯按键的电梯控制方法，包括：

所述红外发射管在对应的一行按键的前方发射红外光，所述红外接收管接收红外光，所述摄像头拍摄所述电梯按键面板前方的画面，所述红外接收管根据接收的红外光判断是否有发生按键事件，若发生按键事件，则所述图像识别控制器根据所述摄像头拍摄的画面判断按键对象，将所述按键对象发送至所述梯控板，所述梯控板控制电梯按照所述按键对象对应的控制指令运行。

可选地，在该实施例中，为避免不同组漫反射节点的干扰，采用轮询机制，即任意时刻，只有一组漫反射节点工作。

可选地，在该实施例中，为增强抗干扰能力，每一组漫反射节点发射不同频率的脉冲信号，所述红外接收管根据接收的红外光判断是否有发生按键事件，具体包括：

所述红外接收管在接收到对应频率的脉冲信号且红外光的ADC值符合阈值时，判断发生按键事件。

可选地，在该实施例中，所述图像识别控制器根据所述摄像头拍摄的画面判断按键对象，具体包括：

所述图像识别控制器处理所述摄像头拍摄的画面，识别出所述画面中触发按键事件的手指的位置，根据所述位置确定按键对象。

可选地，在该实施例中，所述图像识别控制器处理所述摄像头拍摄的画面，识别出所述画面中触发按键事件的手指的位置，具体包括：

事先将所述电梯按键面板的每一行按键与摄像头捕捉的图像区域做对应映射，当某一行按键对应的一组漫反射节点触发时，则提取这一行按键对应的图像区域，根据该图像区域的上一帧图片与当前帧图片的帧差，结合亮度与轮廓处理得到手指在所述画面中的坐标值。

可选地，在该实施例中，所述图像识别控制器根据所述位置确定按键对象，具体包括：

基于识别到的手指的位置与存储的按键布局做比对，确定按键对象。

读者应理解，在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述系统实施例中的模块和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以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，单元的划分，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。

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，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本发明实施例方案的目的。

另外，在本发明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，也可以是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。

集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种基于漫反射和图像识别的无接触电梯按键，其特征在于，包括：电梯按键面板、漫反射光幕、摄像头、图像识别控制器和梯控板，所述图像识别控制器分别与漫反射光幕、摄像头和梯控板连接，所述漫反射光幕包括多组漫反射节点，每组所述漫反射节点对应所述电梯按键面板上的一行按键，每组所述漫反射节点均包括排成一列的至少一个红外发射管和一个红外接收管；在所述漫反射节点的红外接收管根据红外光判断发生按键事件时，所述图像识别控制器根据所述摄像头拍摄的画面，结合亮度与轮廓处理得到手指在所述画面中的坐标值来判断按键对象；所述梯控板控制电梯按照所述按键对象对应的控制指令运行。

2.一种基于如权利要求1所述的基于漫反射和图像识别的无接触电梯按键的电梯控制方法，其特征在于，包括：

所述红外发射管在对应的一行按键的前方发射红外光，所述红外接收管接收红外光，所述摄像头拍摄所述电梯按键面板前方的画面，所述红外接收管根据接收的红外光判断是否有发生按键事件，若发生按键事件，则所述图像识别控制器根据所述摄像头拍摄的画面，结合亮度与轮廓处理得到手指在所述画面中的坐标值来判断按键对象，将所述按键对象发送至所述梯控板，所述梯控板控制电梯按照所述按键对象对应的控制指令运行。

3.根据权利要求2所述的电梯控制方法，其特征在于，任意时刻只有一组漫反射节点工作。

4.根据权利要求2所述的电梯控制方法，其特征在于，每一组漫反射节点发射不同频率的脉冲信号，所述红外接收管根据接收的红外光判断是否有发生按键事件，具体包括：

所述红外接收管在接收到对应频率的脉冲信号且红外光的ADC值符合阈值时，判断发生按键事件。

5.根据权利要求2所述的电梯控制方法，其特征在于，所述图像识别控制器根据所述摄像头拍摄的画面判断按键对象，具体包括：

所述图像识别控制器处理所述摄像头拍摄的画面，识别出所述画面中触发按键事件的手指的位置，根据所述位置确定按键对象。

6.根据权利要求5所述的电梯控制方法，其特征在于，所述图像识别控制器处理所述摄像头拍摄的画面，识别出所述画面中触发按键事件的手指的位置，具体包括：

事先将所述电梯按键面板的每一行按键与摄像头捕捉的图像区域做对应映射，当某一行按键对应的一组漫反射节点触发时，则提取这一行按键对应的图像区域，根据该图像区域的上一帧图片与当前帧图片的帧差，结合亮度与轮廓处理得到手指在所述画面中的坐标值。

7.根据权利要求6所述的电梯控制方法，其特征在于，所述图像识别控制器根据所述位置确定按键对象，具体包括：

基于识别到的手指的位置与存储的按键布局做比对，确定按键对象。

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