CN113709953A - 一种led灯光互动控制系统、方法及互动显示系统 - Google Patents

一种led灯光互动控制系统、方法及互动显示系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种LED灯光互动控制系统、方法及互动显示系统，属于互动显示领域。互动控制系统包括依次通信连接的检测装置、灯光信号接收模块、自控决策模块和灯光模块；检测装置用于向预设的互动区域发射探测信号，按照预设的判断规则对反射信号进行判断以生成判断结果，灯光信号接收模块用于接收上位机发出的灯光显示信号并解码输出自身地址对应的信号数据至自控决策模块；自控决策模块用于按照预设的规则根据判断结果对灯光显示信号进行处理，并生成控制信号；灯光模块用于根据控制信号控制LED光源进行互动发光。本发明结构简单且设计合理，能够在复杂环境下使用，且不依赖辅助识别设备，能够提高系统的可靠性。

Description

一种LED灯光互动控制系统、方法及互动显示系统
技术领域
本发明涉及互动显示领域，特别涉及一种LED灯光互动控制系统、方法及互动显示系统。
背景技术
随着信息产业的发展，在展览展示领域，人们已经不满足于用传统的显示手段来简单的传递信息，人机互动显示凭借着新颖的展现形式，将信息对外传递的过程变得有趣，通过各种互动反馈的设计，信息的接收者仅需站在显示系统前，通过一些简单的动作即可得到相应的内容反馈，使信息的传达交互变得更容易理解与接受。人与显示内容的互动反馈也越来越成为一种更生动有趣的信息呈现方式。
在互动显示领域，如图1所示，目前常用的技术手段是通过检测捕捉模块的光学摄像头采集影像并交由计算机处理，计算机根据内置的决策程序对影像进行处理分析，在判断出互动请求后发送决策信号至灯光模块，由灯光模块根据决策信号控制相应的灯光进行显示，从而达到互动的目的，例如公开号为CN111918453A的中国发明专利。
但是，该专利公开的技术方案存在着一些缺陷与不足：
1、检测捕捉模块一般捕捉的信号有以下三种：声音信号、光学影像信号和无线电信号。三种信号技术不足点如下：(1)声音信号在嘈杂的公共场所识别率较低，需要发出比较大的声响。(2)光学影像信号分为彩色视频影像与红外光学影像，其中，彩色视频影像采用摄像头模组拍摄视频影像，采集视角范围有限，且对环境光线有一定的要求，在环境光较暗的场景中往往识别率较低，因此还需要佩带专用的反光手环等配件增加识别率，手环配件的贮备及发放成本较高，在人流量大的复杂环境中的识别率往往不尽如人意。而红外光学影像虽不受暗光环境影像，但其分辨率非常有限识别精细度远不如彩色视频信号，且价格昂贵。(3)无线电信号一般也是以手环为载体佩带在用户手中，手环靠近检测捕捉模块后触发信号，手环为专用配件需要额外发放佩带，流量较大时需要储备大量手环。
2、整套系统搭建复杂，检测捕捉模块、灯光决策模块和灯光模块间级联需要很高的可靠性，发生级联断开或者模块损坏，整个系统无法正常运行。特别在大场景中，单个检测捕捉模块无法覆盖所有检测范围时，需要添加多个模块，系统安装调试难度较大，后期的运行维护成本高。
发明内容
针对现有技术存在的互动显示系统在低亮度或复杂环境下识别率差、需要外部辅助识别配件的协助、系统可靠性差以及系统安装调试复杂、后期维护成本高的问题，本发明的目的在于提供一种LED灯光互动控制系统、方法及互动显示系统。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
第一方面，本发明提供一种LED灯光互动控制系统，包括依次通信连接的检测装置、自控决策模块和灯光模块；其中，所述检测装置用于向预设的互动区域发射探测信号，按照预设的判断规则对接收到的反射信号进行判断，并将判断结果发送至所述自控决策模块；所述自控决策模块用于接收所述判断结果，并按照预设的规则根据所述判断结果生成控制信号，并将所述控制信号发送给所述灯光模块；所述灯光模块用于根据所述控制信号控制LED光源进行互动发光。
优选的，所述检测装置为微波雷达。
优选的，所述预设的判断规则还包括：判断所述反射信号的信号强度是否达到预设的强度阈值，是则所述判断结果为有互动，否则为无互动。
优选的，所述预设的判断规则还包括：判断反射信号与探测信号的时间差是否在预设的时差范围内，是则所述判断结果为有互动，否则为无互动。
进一步的，还包括灯光信号接收模块，所述灯光信号接收模块与所述自控决策模块通信连接；其中，所述灯光信号接收模块用于接收上位机发出的灯光显示信号，并将所述灯光显示信号发送给所述自控决策模块；所述自控决策模块根据所述判断结果，按照预设的规则对所述灯光显示信号进行处理后生成所述控制信号，以便于所述灯光模块根据所述控制信号控制LED光源进行互动发光。
第二方面，本发明提供一种LED灯光互动控制方法，所述方法应用于上述的互动控制系统，所述方法包括以下步骤：
S1、检测装置向预设的互动区域发射探测信号并接收反射信号；
S2、检测装置按照预设的判断规则对反射信号进行判断从而生成判断结果，并将判断结果发送至自控决策模块；
S3、自控决策模块接收所述判断结果，并按照预设的规则根据所述判断结果生成控制信号，并将所述控制信号发送给灯光模块；
S4、灯光模块根据所述控制信号控制LED光源进行互动发光，所述互动发光包括改变LED光源的发光强度和/或色彩。
进一步的，当所述互动控制系统包括有灯光信号接收模块时，则在S3中，所述自控决策模块接收所述判断结果，并按照预设的规则根据所述判断结果生成控制信号，并将所述控制信号发送给灯光模块的步骤包括：
S31、自控决策模块获取由灯光信号接收模块发送而来的灯光显示信号，以及接收由检测装置发送而来的判断结果；其中，所述灯光显示信号由上位机发送给所述灯光信号接收模块；
S32、当所述判断结果为有互动时，所述自控决策模块按照预设的规则为对所述灯光显示信号添加变量以形成新的灯光显示信号，从而生成包含有所述新的灯光显示信号的控制信号；而当所述判断结果为无互动时，所述自控决策模块按照预设的规则为生成包含有所述灯光显示信号的控制信号；
S33、自控决策模块将所述控制信号发送给灯光模块，以便于灯光模块控制LED光源进行互动发光。
优选的，在S31中，所述上位机以信号群的方式向所述灯光信号接收模块发送多个灯光显示信号，且每个所述灯光显示信号均携带有地址码；所述灯光信号接收模块内置有独立的地址，所述灯光信号接收模块通过地址比对输出与自身地址对应的灯光显示信号至所述自控决策模块。
第三方面，本发明还提供一种LED灯光互动显示系统，包括多个LED光源，每个所述LED光源均配置有如上所述的LED灯光互动控制系统。
优选的，所述LED灯光互动控制系统中的检测装置具有各异的探测方向，以使得各个所述LED光源对应不同的互动区域；且多个所述LED光源以阵列形式分布从而构成LED点阵屏幕。
采用上述技术方案，由于LED灯光互动控制系统的设置，使得LED光源响应于互动动作的互动发光状态直接由LED灯光互动控制系统进行控制，并且配置检测装置具备主动发射探测信号，并对接收的反射信号进行判断的设置，一方面使得LED灯光的互动发光不受亮度等环境的影响，另一方面还避免了外部辅助识别配件的使用投入，另外，当LED灯光有多个时，能够使得各个LED灯光的互动发光可以互不影响，从而提高了互动显示过程的可靠性，降低了系统安装调试复杂度的同时也降低了后期维护成本。
附图说明
图1为现有技术中互动控制系统的结构示意图；
图2为本发明实施例一中LED灯光互动控制系统的结构示意图；
图3为本发明实施例一中检测装置的结构示意图；
图4为本发明实施例二中LED灯光互动控制系统的结构示意图；
图5为本发明实施例二中灯光信号接收模块的结构示意图；
图6为本发明实施例二中自控决策模块结构示意图；
图7为本发明实施例三的方法流程图；
图8为本发明实施例五的结构示意图。
图中:1-检测装置、2-自控决策模块、3-灯光模块、4-灯光信号接收模块。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示对本发明结构的说明，仅是为了便于描述本发明的简便，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
对于本技术方案中的“第一”和“第二”，仅为对相同或相似结构，或者起相似功能的对应结构的称谓区分，不是对这些结构重要性的排列，也没有排序、或比较大小、或其他含义。
另外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，连接可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个结构内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据本发明的总体思路，联系本方案上下文具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例一
一种LED灯光互动控制系统，如图2所示，包括依次通信连接的检测装置1、自控决策模块2和灯光模块3。
其中，检测装置1用于向预设的互动区域发射探测信号并接收反射信号，按照预设的判断规则对接收到的反射信号进行判断，并将判断结果发送至自控决策模块2。例如，配置检测装置1为微波雷达，如图3所示，其通常具有微波天线单元、滤波单元以及IC芯片单元，使用时，微波发射单元向设定好的方向(即预设的互动区域)发射微波，当该互动区域内存在互动者时，微波即会发生反射，反射信号经滤波单元滤波后传递给IC芯片单元，IC芯片单元按照预设的判断规则对反射信号进行判断，由IC芯片单元将判断结果发送给自控决策模块2，而判断结果分为有互动和无互动两种。具体的，IC芯片单元中预设的判断规则包括：判断反射信号的信号强度是否达到预设的强度阈值，是则确定判断结果为有互动，否则为无互动，如此设置，通过检测反射信号的强度，能够确定目标与检测装置1之间的距离，从而确定检测装置1检测到的目标是否位于上述的互动区域内。类似的，在另一个实施例中，设置预设的判断规则包括：判断反射信号与探测信号的时间差是否在预设的时差范围内，是则确定判断结果为有互动，否则为无互动，如此设置，通过反射信号与探测信号的时间差可以计算出目标与检测装置1之间的距离，从而也可以确定检测装置1检测到的目标是否位于上述的互动区域内。该微波雷达具有抗射频干扰能力强、不受环境光线、温度和灰尘等影响，并且优选将微波雷达安装在非金属的外壳里面进行保护，并且对其探测功能没有影响。
自控决策模块2则用于接收由检测装置1发送而来的判断结果，并按照预设的规则根据判断结果生成控制信号。而自控决策模块2在生成控制信号后，还用于将该控制信号发送给灯光模块3。灯光模块3则用于根据其所接收到的控制信号控制与其对应的LED光源进行互动发光。其中，互动发光指的是，改变LED光源的发光强度和/或色彩。
例如，在LED光源原本是红色常亮的情况下，当自控决策模块2接收到判断结果为有互动时，其按照预设的规则生成控制信号，使得灯光模块3改变LED光源的发光色彩从红色变为白色。再例如，在LED光源原本是不亮的情况下，当自控决策模块2接收到判断结果为有互动时，其按照预设的规则生成控制信号，使得灯光模块3改变LED光源从不亮变为常亮。
可以理解的是，上述检测装置1中预设的判断规则所用到的参数，例如时间差、强度阈值、距离阈值、灵敏度、模块开关等是可以调节的，通过数据接口将上述参数中的一个或者多个打包为数据包，再以特殊命令信号的方式发送给自控决策模块2，该自控决策模块2内预置识别特殊命令信号的模块，当自控决策模块2识别到特殊命令信号后，再通过串口通信接口对检测装置1中IC芯片单元的检测距离、灵敏度和模块开关等参数进行调整。或者还可以通过同样的方式对自控决策模块2内置的程序(即预设的规则)进行更新等操作，大大简化了系统调试的难度。
使用时，当互动者在检测装置1(即微波雷达)所对应的探测范围内(和/或作出动作)时，检测装置1根据其接收到的反射信号从而探测到目标，再对反射信号行判断，判断目标是否处于LED灯光对应的互动区域内，是则确定目标为互动者，产生的判断结果为有互动，并将判断结果发送至自控决策模块2，自控决策模块2按照预设的规则生成控制信号，该控制信号在传递给灯光模块3(具体是灯光模块3中的LED驱动器)后，LED驱动器进而驱动LED光源进行互动发光，互动发光的结果即为改变LED光源的发光强度和/或色彩。例如，在互动之前，LED光源发红光，自控决策模块2在此基础上产生控制信号，控制信号发送到灯光模块3及其中的LED驱动器后，在LED驱动器的驱动下，驱动LED光源发白光。
实施例二
其与实施例一的区别在于：如图4所示，本实施例中，LED灯光互动控制系统还包括灯光信号接收模块4，灯光信号接收模块4与上述的自控决策模块2通信连接。
其中，灯光信号接收模块4用于接收上位机发出的灯光显示信号，灯光显示信号被灯光信号接收模块4接收并进而发送给自控决策模块2后，自控决策模块2按照预设的规则对灯光显示信号进行处理，从而形成新的灯光显示信号，并生成包含该新的灯光显示信号的控制信号，再将控制信号发送给灯光模块3，灯光模块3中的LED驱动器根据控制信号(其中新的灯光显示信号)控制LED光源进行互动发光。
可以理解的是，上位机通常以信号群的方式向灯光信号接收模块4发送多个灯光显示信号，每个灯光显示信号均携带有地址码；而灯光信号接收模块4则内置有独立的地址，以便于灯光信号接收模块4通过地址比对输出与自身地址对应的灯光显示信号至自控决策模块2。如图5所示，灯光信号接收模块4包括解码IC单元，该解码IC单元在接收到灯光显示信号后，输出红、绿、蓝、白通道的PWM信号。
其中，上述新的灯光显示信号可以理解为灯光显示信号与变量的集合，该变量即为LED光源的亮度和/或色彩的改变程度，而新的灯光显示信号即包括于上述的控制信号中，如图6所示，从而使得该控制信号被发送到灯光模块3后，LED驱动器能够根据控制信号控制LED光源进行互动发光，互动发光的结果即为在初始发光的基础上，改变LED光源的发光强度和/或色彩，互动发光与初始发光具有不同的发光强度和/或色彩。
本实施例中，灯光信号接收模块4还用于从上位机处接收包含有参数的数据包，再将数据包以特殊命令信号的形式发送给自控决策模块2。
可以理解的是，当检测装置1按照预设的判断规则对反射信号进行判断，并且其生成的判断结果为无互动时，此时自控决策模块2则不对接收到的灯光显示信号进行赋予变量的处理，此时自控决策模块2生成的控制信号中包含的灯光显示信号与灯光信号接收模块4发出的灯光显示信号相同，从而使得LED光源在灯光模块3的控制下进行初始发光。即，本实施例提供的LED灯光互动控制系统在不进行互动时，可以通过灯光信号接收模块4从上位机接收灯光显示信号而进行灯光显示。
实施例三
一种LED灯光互动控制方法，该方法应用于实施例一或者实施例二公开的LED灯光互动控制系统，如图7所示，该方法包括以下步骤：
S1、检测装置向预设的互动区域发射探测信号并接收反射信号；
S2、检测装置按照预设的判断规则对反射信号进行判断从而生成判断结果，并将判断结果发送至自控决策模块；
S3、自控决策模块接收判断结果，并按照预设的规则根据判断结果生成控制信号，并将控制信号发送给灯光模块；
S4、灯光模块根据控制信号控制LED光源进行互动发光，互动发光包括改变LED光源的发光强度和/或色彩。
并且，当互动控制系统包括有灯光信号接收模块时，则在S3中，自控决策模块接收判断结果，并按照预设的规则根据判断结果生成控制信号，并将控制信号发送给灯光模块的步骤包括：
S31、自控决策模块获取由灯光信号接收模块发送而来的灯光显示信号，以及接收由检测装置发送而来的判断结果；其中，灯光显示信号由上位机发送给灯光信号接收模块；
S32、当判断结果为有互动时，自控决策模块按照预设的规则为对灯光显示信号添加变量以形成新的灯光显示信号，从而生成包含有新的灯光显示信号的控制信号；而当判断结果为无互动时，自控决策模块按照预设的规则为生成包含有灯光显示信号的控制信号；
S33、自控决策模块将控制信号发送给灯光模块，以便于灯光模块控制LED光源进行互动发光。
在S31中，上位机以信号群的方式向灯光信号接收模块发送多个灯光显示信号，且每个所述灯光显示信号均携带有地址码；灯光信号接收模块内置有独立的地址，灯光信号接收模块通过地址比对输出与自身地址对应的灯光显示信号至所述自控决策模块。
实施例四
一种LED灯光互动显示系统，包括多个LED光源，每个LED光源均配置有实施例一或者实施例二公开的LED灯光互动控制系统。
并且，配置LED灯光互动控制系统中的检测装置1具有各异的探测方向，以使得各个LED光源对应不同的互动区域。
另外，配置多个LED光源以阵列形式分布，从而构成LED点阵屏幕。
如此设置，使得互动显示系统中各个LED光源与人的互动过程都是相互独立的，且各个LED光源对应不同的互动区域，从而提高互动体验和互动准确性；由于LED光源的自控模式，降低了现有技术中因为模块级联断开或损坏造成的系统失效风险，从而提高了系统可靠性。而由于每个LED光源都自带有LED灯光互动控制系统，如此能够凭借着互动控制系统的数量优势，对于场景大、人流复杂的互动使用环境有着比现有技术更广的辨别检测范围和更精细的捕捉识别能力。
再由于各个LED光源对应有不同的互动区域，使得互动显示系统在安装调试过程中无需如现有技术一般调整检测模块的位置，从而大大简化了传统方案的大场景中多个检测模块复杂的调试安装过程，降低了系统安装调试成本，同时也免去后期运行中对传统方案中模块级联断开或损坏所带来检测维护成本。
实施例五
一种电子设备，如图8所示，包括存储有可执行程序代码的存储器以及与该存储器耦合的处理器；其中，处理器调用存储器中存储的可执行程序代码，执行实施例三公开的方法步骤。
实施例六
一种计算机存储介质，计算机存储介质中存储有计算机程序，计算机程序被处理器运行时执行实施例三公开的方法步骤。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种LED灯光互动控制系统，其特征在于：包括依次通信连接的检测装置、自控决策模块和灯光模块；其中，所述检测装置用于向预设的互动区域发射探测信号，按照预设的判断规则对接收到的反射信号进行判断，并将判断结果发送至所述自控决策模块；所述自控决策模块用于接收所述判断结果，并按照预设的规则根据所述判断结果生成控制信号，并将所述控制信号发送给所述灯光模块；所述灯光模块用于根据所述控制信号控制LED光源进行互动发光。
2.根据权利要求1所述的LED灯光互动控制系统，其特征在于：所述检测装置为微波雷达。
3.根据权利要求1所述的LED灯光互动控制系统，其特征在于：所述预设的判断规则包括：判断所述反射信号的信号强度是否达到预设的强度阈值，是则所述判断结果为有互动，否则为无互动。
4.根据权利要求3所述的LED灯光互动控制系统，其特征在于：所述预设的判断规则还包括：判断反射信号与探测信号的时间差是否在预设的时差范围内，是则所述判断结果为有互动，否则为无互动。
5.根据权利要求1所述的LED灯光互动控制系统，其特征在于：还包括灯光信号接收模块，所述灯光信号接收模块与所述自控决策模块通信连接；其中，所述灯光信号接收模块用于接收上位机发出的灯光显示信号，并将所述灯光显示信号发送给所述自控决策模块；所述自控决策模块根据所述判断结果，按照预设的规则对所述灯光显示信号进行处理后生成所述控制信号，以便于所述灯光模块根据所述控制信号控制LED光源进行互动发光。
6.一种LED灯光互动控制方法，所述方法应用于如权利要求1-5任一项所述的互动控制系统，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
S1、检测装置向预设的互动区域发射探测信号并接收反射信号；
S2、检测装置按照预设的判断规则对反射信号进行判断从而生成判断结果，并将判断结果发送至自控决策模块；
S3、自控决策模块接收所述判断结果，并按照预设的规则根据所述判断结果生成控制信号，并将所述控制信号发送给灯光模块；
S4、灯光模块根据所述控制信号控制LED光源进行互动发光，所述互动发光包括改变LED光源的发光强度和/或色彩。
7.根据权利要求6所述的互动控制方法，其特征在于：当所述互动控制系统包括有灯光信号接收模块时，则在S3中，所述自控决策模块接收所述判断结果，并按照预设的规则根据所述判断结果生成控制信号，并将所述控制信号发送给灯光模块的步骤包括：
S31、自控决策模块获取由灯光信号接收模块发送而来的灯光显示信号，以及接收由检测装置发送而来的判断结果；其中，所述灯光显示信号由上位机发送给所述灯光信号接收模块；
S32、当所述判断结果为有互动时，所述自控决策模块按照预设的规则为对所述灯光显示信号添加变量以形成新的灯光显示信号，从而生成包含有所述新的灯光显示信号的控制信号；而当所述判断结果为无互动时，所述自控决策模块按照预设的规则为生成包含有所述灯光显示信号的控制信号；
S33、自控决策模块将所述控制信号发送给灯光模块，以便于灯光模块控制LED光源进行互动发光。
8.根据权利要求7所述的互动控制方法，其特征在于：在S31中，所述上位机以信号群的方式向所述灯光信号接收模块发送多个灯光显示信号，且每个所述灯光显示信号均携带有地址码；所述灯光信号接收模块内置有独立的地址，所述灯光信号接收模块通过地址比对输出与自身地址对应的灯光显示信号至所述自控决策模块。
9.一种LED灯光互动显示系统，包括多个LED光源，其特征在于：每个所述LED光源均配置有如权利要求1-5任一项所述的LED灯光互动控制系统。
10.根据权利要求9所述的互动显示系统，其特征在于：所述LED灯光互动控制系统中的检测装置具有各异的探测方向，以使得各个所述LED光源对应不同的互动区域；且多个所述LED光源以阵列形式分布从而构成LED点阵屏幕。
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