CN115393965B - 一种基于红外遥感的光感装置智能控制系统 - Google Patents

一种基于红外遥感的光感装置智能控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于红外遥感的光感装置智能控制系统，涉及智能控制技术领域。本发明先获取红外成像装置在检测面的红外成像区域的位置信息、光感装置在检测面的工作全区域的位置信息，以此获取所述红外成像区域与所述工作全区域的位置关系；当光感装置正在工作时，通过实时获取红外热图像中的目标区域，以确定需要照明的大致范围；随后将目标区域所在的工作子区域作为目标工作子区域，并将目标工作子区域相邻的工作子区域作为关联工作子区域，最后生成第一工作指令和第二工作指令，以对不同的区域进行不同的照明方式。通过上述步骤，能够智能的控制光感装置的开关和亮度，尤其适合屏幕挂灯的使用场景。

Description

一种基于红外遥感的光感装置智能控制系统
技术领域
本发明涉及智能控制技术领域，具体涉及一种基于红外遥感的光感装置智能控制系统。
背景技术
光感装置是指能够根据周围光亮明暗程度来调节亮度的装置，目前主流的光感装置是各类光线感应灯具，例如走廊灯、屏幕挂灯等。
现有的光线感应灯具通常需要配合其他传感器来使用，例如声音传感器、距离传感器等。而针对屏幕挂灯，主要是用于放置有显示器的桌面，在环境亮度较低的场景下，通过开启屏幕挂灯来照亮桌面，方便用户操作。
但目前屏幕挂灯的开启和关闭主要靠用户自行控制，其智能程度较低，无法根据用户的动作来智能的控制屏幕挂灯的亮度和开关。
发明内容
（一）解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于红外遥感的光感装置智能控制系统，解决了现有的光感装置无法根据用户的动作来智能的控制屏幕挂灯的亮度和开关的问题。
（二）技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种基于红外遥感的光感装置智能控制系统，包括：
区域获取模块，用于获取红外成像装置在检测面的红外成像区域的位置信息、光感装置在检测面的工作全区域的位置信息；并获取所述红外成像区域与所述工作全区域的位置关系；所述工作全区域包括若干依次相邻的工作子区域；
状态检测模块，用于获取光感装置的工作状态，所述工作状态包括正在工作或未工作；
红外热图像获取模块，用于当光感装置的工作状态为正在工作时，实时获取所述红外成像区域的红外热图像；
目标识别模块，用于获取红外热图像中的目标区域；
工作子区域分类模块，用于将目标区域所在的工作子区域作为目标工作子区域，并将目标工作子区域相邻的工作子区域作为关联工作子区域；
工作指令生成模块，用于生成第一工作指令和第二工作指令，且所述第一工作指令用于控制光感装置在目标工作子区域的工作模式，所述第二工作指令用于控制光感装置在关联工作子区域的工作模式。
进一步的，所述光感装置为具有多个控光分区的屏幕挂灯，所述检测面为屏幕挂灯所在桌面，工作全区域为屏幕挂灯在桌面的照明区域，所述工作子区域为每个控光分区对应的照明子区域，所述目标区域为用户手部区域。
进一步的，所述获取光感装置的工作状态，包括：
获取光感装置的实时采样值；
当实时采样值大于预设亮度阈值，光感装置的工作状态为未工作；否则，光感装置的工作状态为正在工作。
进一步的，所述获取红外热图像中的目标区域，包括：
获取手部温度区间对应的目标像素值区间；
基于所述目标像素值区间将所述红外热图像进行二值化，得到二值化图像；
提取所述二值化图像中的边缘图像，且所述边缘图像为封闭图形；
基于所述边缘图像获取目标区域。
进一步的，所述基于所述边缘图像获取目标区域，包括：
当边缘图像数量为0时，不生成目标区域；
当边缘图像数量不为0时，构建边缘图像的最小包围盒，并获取最小包围盒距红外热图像下边界最远的边作为手指所在边，并获取手指所在边对应直线的斜率；
若手指所在边的斜率大于0，则该手指所在边为右手手指，并将手指所在边的左端点作为目标点；
若手指所在边的斜率小于0，则该手指所在边为左手手指，并将手指所在边的右端点作为目标点；
若手指所在边的斜率为0，将手指所在边的中点作为目标点；
基于所述目标点和预设手部尺寸构建目标区域。
进一步的，所述预设手部尺寸为手部在检测面的最小投影面积。
进一步的，所述生成第一工作指令，包括：
基于光感装置的初始采样值获取第一目标亮度；所述第一目标亮度大于初始采样值；
基于第一目标亮度生成第一工作指令。
进一步的，所述生成第二工作指令，包括：
基于第一目标亮度获取第二目标亮度；所述第二目标亮度大于初始采样值并小于第一目标亮度。
进一步的，所述初始采样值为光感装置在工作状态为正在工作的前一时刻的实时采样值。
（三）有益效果
本发明提供了一种基于红外遥感的光感装置智能控制系统。与现有技术相比，具备以下有益效果：
本发明先获取红外成像装置在检测面的红外成像区域的位置信息、光感装置在检测面的工作全区域的位置信息，以此获取所述红外成像区域与所述工作全区域的位置关系；当光感装置的工作状态为正在工作时，说明此时环境需要照明，考虑到隐私和光线因素，通过实时获取所述红外成像区域的红外热图像，并获取红外热图像中的目标区域，以确定需要照明的大致范围；随后将目标区域所在的工作子区域作为目标工作子区域，并将目标工作子区域相邻的工作子区域作为关联工作子区域，最后生成第一工作指令和第二工作指令，以对不同的区域进行不同的照明方式。通过上述步骤，能够智能的控制光感装置的开关和亮度，尤其适合屏幕挂灯的使用场景，能给识别用户手部位置，并对手部所在位置进行照明，无需点亮整个屏幕挂灯的灯珠。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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为本发明实施例的系统框图；
图2为本发明实施例的光感装置为屏幕挂灯时的场景示意图；
图3为本发明实施例的左右手判断的示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本申请实施例通过提供一种基于红外遥感的光感装置智能控制系统，解决了现有的光感装置无法根据用户的动作来智能的控制屏幕挂灯的亮度和开关的问题。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
实施例1：
如图1所示，本发明提供了一种基于红外遥感的光感装置智能控制系统，包括：
区域获取模块，用于获取红外成像装置在检测面的红外成像区域的位置信息、光感装置在检测面的工作全区域的位置信息；并获取所述红外成像区域与所述工作全区域的位置关系；所述工作全区域包括若干依次相邻的工作子区域；
状态检测模块，用于获取光感装置的工作状态，所述工作状态包括正在工作或未工作；
红外热图像获取模块，用于当光感装置的工作状态为正在工作时，实时获取所述红外成像区域的红外热图像；
目标识别模块，用于获取红外热图像中的目标区域；
工作子区域分类模块，用于将目标区域所在的工作子区域作为目标工作子区域，并将目标工作子区域相邻的工作子区域作为关联工作子区域；
工作指令生成模块，用于生成第一工作指令和第二工作指令，且所述第一工作指令用于控制光感装置在目标工作子区域的工作模式，所述第二工作指令用于控制光感装置在关联工作子区域的工作模式。
本实施例的有益效果为：
先获取红外成像装置在检测面的红外成像区域的位置信息、光感装置在检测面的工作全区域的位置信息，以此获取所述红外成像区域与所述工作全区域的位置关系；当光感装置的工作状态为正在工作时，实时获取所述红外成像区域的红外热图像，并获取红外热图像中的目标区域；随后将目标区域所在的工作子区域作为目标工作子区域，并将目标工作子区域相邻的工作子区域作为关联工作子区域，最后生成第一工作指令和第二工作指令，以对不同的区域进行不同的照明方式。通过上述步骤，能够智能的控制光感装置的开关和亮度。
本发明并不限制光感装置的具体形式，下面仅以具有多个控光分区的屏幕挂灯作为光感装置为例，对本发明实施例的实现过程进行详细说明：
如图2所示，检测面为放置屏幕挂灯的显示器所在的桌面，目标区域为用户手部区域，需要实现对用户手部的追踪，并通过控光分区仅照亮手指所在区域，以便能适用于各类显示器前需要用户手部操作设备的场景，例如写字、打字等。
硬件上，屏幕挂灯包括：
若干个灯珠，且被分为多个组，每个组对应一个控光分区，可独立控制每个控光分区的开关和亮度；每个控光分区都对应一个照明子区域（工作子区域），所有的照明子区域共同构成照明全区域（工作全区域）。
光线传感器，用于检测环境亮度，只有在环境亮度低于一定阈值时，屏幕挂灯才会工作。
红外成像装置，设置于屏幕挂灯的中部，其采集的桌面局部区域即为红外成像区域，能够生成红外成像区域的红外热图像。
基于上述场景，本发明实施例的具体实现步骤如下：
S1、获取红外成像装置在检测面的红外成像区域的位置信息、光感装置在检测面的工作全区域的位置信息；并获取所述红外成像区域与所述工作全区域的位置关系。
具体的，如图2所示，可以构建一个以桌面为基准面的二维坐标系XOY，通过前期测量，即可得到红外成像区域、工作全区域以及工作子区域在二维坐标系下的位置坐标，根据各个区域的位置坐标，即可得到相互的位置关系。
S2、实时获取光感装置的工作状态，所述工作状态包括正在工作或未工作。
具体的， 通过光线传感器检测环境亮度，优选的，光线传感器设置于屏幕挂灯的灯罩外侧，能给避免屏幕挂灯以及屏幕造成的干扰。
且可采用如下步骤确定工作状态：
S2.1、获取光感装置的实时采样值；
S2.2、当实时采样值大于预设亮度阈值，光感装置的工作状态为未工作；否则，光感装置的工作状态为正在工作。
且所述预设亮度阈值可以根据用户的实际需求和习惯自行设定。
S3、当光感装置的工作状态为正在工作时，实时获取所述红外成像区域的红外热图像。
具体的，当光感装置的工作状态为正在工作时，表明环境需要照明，而传统的屏幕挂灯只能通过用户控制或单一根据光线传感器控制，例如，用户在使用没有背光的键盘或是需要写字时，只能将屏幕挂灯的所有灯珠点亮，以照亮整个桌面，但真实需求是用户在桌面操作时，核心区域仅是手部附近的区域。为了解决上述问题，考虑到隐私需求，可见光图像隐私性较差，且环境光较差时，可见光的成像也大受影响，不利于后面的图像处理，因此，针对本实施例的使用场景，采用红外成像的方式获取用户手部的图像。
S4、获取红外热图像中的目标区域。
具体的，在获取到红外热图像后，需要从中识别出用户的手部位置，本申请并不限定采用的目标识别方法，下面仅给出一种可行的步骤来实现目标区域的提取：
S4.1、获取手部温度区间对应的目标像素值区间；例如，手部的温度区间为36~37摄氏度，将其转化为红外热图像中像素值，即可得到目标像素值区间。
S4.2、基于所述目标像素值区间将所述红外热图像进行二值化，得到二值化图像。具体的，将位于目标像素值区间的像素值置1，其他的置0，即可得到二值化图像。
S4.3、提取所述二值化图像中的边缘图像。在本实施例中，提取的边缘图像封闭图形，且大小要大于一定阈值，例如要大于手部在检测面的最小投影面积，以剔除噪音。
通过上述步骤，得到的边缘图像数量主要有以下几种情况：
1.边缘图像数量为0，说明没有检测到用户手部，说明用户不需要对桌面照明；
2.边缘图像数量为1或2，说明检测到用户手部，可能是单手，也可能是双手。
S4.4、基于所述边缘图像获取目标区域。
考虑到本实施例的场景，左手和右手的核心区域有所差别，为了更加准确的定位手部动作的位置，可采用一下步骤确定目标区域：
当边缘图像数量为0时，即没有检测到用户手部，因此，不生成目标区域；可由用户自行控制开关。
当边缘图像数量不为0时，说明检测到手部，则如图3所示，构建边缘图像的最小包围盒，并获取最小包围盒距红外热图像下边界最远（即边的dmin最大）的边作为手指所在边，并获取手指所在边对应直线的斜率；
考虑到手部和前臂，其得到的最小包围盒通常为矩形，其长的方向记为手臂方向，基于此特点，可以区分红外热图像中的左右手。
若手指所在边的斜率大于0，则该手指所在边为右手手指，考虑到人手部操作习惯，大多数的动作都需要食指配合完成，因此照明区域应更加注重食指的位置，基于此将手指所在边的左端点作为目标点，即右手食指可能的位置；
若手指所在边的斜率小于0，理由如上，则该手指所在边为左手手指，并将手指所在边的右端点作为目标点；即右手食指可能的位置；
若手指所在边的斜率为0，将手指所在边的中点作为目标点；
基于所述目标点和预设手部尺寸构建目标区域。预设手部尺寸为手部在检测面的最小投影面积，由人工设定。
具体的，可以以目标点为中心，构建大小为预设手部尺寸的区域作为目标区域。
S5、将目标区域所在的工作子区域作为目标工作子区域，并将目标工作子区域相邻的工作子区域作为关联工作子区域。
具体的，手指所在位置是目前用户操作的区域，因此需要提供充足的照明，以看清细节，而相邻的位置则是用户手部下一个时间点可能移动的位置，基于此，可以对照明子区域进行分类管理，即目标区域所在的照明子区域作为目标工作子区域，并将目标工作子区域相邻的照明子区域作为关联工作子区域。
S6、生成第一工作指令和第二工作指令，且所述第一工作指令用于控制光感装置在目标工作子区域的工作模式，所述第二工作指令用于控制光感装置在关联工作子区域的工作模式。
本实施例中，工作模式的差异为照明亮度的差异，因此，包括如下步骤：
S6.1、生成第一工作指令，包括：
基于光感装置的初始采样值获取第一目标亮度；所述第一目标亮度大于初始采样值；且所述初始采样值为光感装置在工作状态为正在工作的前一时刻的实时采样值。
基于第一目标亮度生成第一工作指令。
S6.2、生成第二工作指令，包括：
基于第一目标亮度获取第二目标亮度；所述第二目标亮度大于初始采样值并小于第一目标亮度。
通过上述步骤，光感装置的目标工作子区域的亮度较高，使得用户能给清楚的看清当前操作，而关联工作子区域的亮度稍低，以便用户进行下一步操作的预判。
综上所述，与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：
本发明先获取红外成像装置在检测面的红外成像区域的位置信息、光感装置在检测面的工作全区域的位置信息，以此获取所述红外成像区域与所述工作全区域的位置关系；当光感装置的工作状态为正在工作时，实时获取所述红外成像区域的红外热图像，并获取红外热图像中的目标区域；随后将目标区域所在的工作子区域作为目标工作子区域，并将目标工作子区域相邻的工作子区域作为关联工作子区域，最后生成第一工作指令和第二工作指令，以对不同的区域进行不同的照明方式。通过上述步骤，能够智能的控制光感装置的开关和亮度。
需要说明的是，通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，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）执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种基于红外遥感的光感装置智能控制系统，其特征在于，包括：
区域获取模块，用于获取红外成像装置在检测面的红外成像区域的位置信息、光感装置在检测面的工作全区域的位置信息；并获取所述红外成像区域与所述工作全区域的位置关系；所述工作全区域包括若干依次相邻的工作子区域；
状态检测模块，用于获取光感装置的工作状态，所述工作状态包括正在工作或未工作；
红外热图像获取模块，用于当光感装置的工作状态为正在工作时，实时获取所述红外成像区域的红外热图像；
目标识别模块，用于获取红外热图像中的目标区域；
工作子区域分类模块，用于将目标区域所在的工作子区域作为目标工作子区域，并将目标工作子区域相邻的工作子区域作为关联工作子区域；
工作指令生成模块，用于生成第一工作指令和第二工作指令，且所述第一工作指令用于控制光感装置在目标工作子区域的工作模式，所述第二工作指令用于控制光感装置在关联工作子区域的工作模式。
2.如权利要求1所述的一种基于红外遥感的光感装置智能控制系统，其特征在于，所述光感装置为具有多个控光分区的屏幕挂灯，所述检测面为屏幕挂灯所在桌面，工作全区域为屏幕挂灯在桌面的照明区域，所述工作子区域为每个控光分区对应的照明子区域，所述目标区域为用户手部区域。
3.如权利要求2所述的一种基于红外遥感的光感装置智能控制系统，其特征在于，所述获取光感装置的工作状态，包括：
获取光感装置的实时采样值；
当实时采样值大于预设亮度阈值，光感装置的工作状态为未工作；否则，光感装置的工作状态为正在工作。
4.如权利要求2所述的一种基于红外遥感的光感装置智能控制系统，其特征在于，所述获取红外热图像中的目标区域，包括：
获取手部温度区间对应的目标像素值区间；
基于所述目标像素值区间将所述红外热图像进行二值化，得到二值化图像；
提取所述二值化图像中的边缘图像，且所述边缘图像为封闭图形；
基于所述边缘图像获取目标区域。
5.如权利要求4所述的一种基于红外遥感的光感装置智能控制系统，其特征在于，所述基于所述边缘图像获取目标区域，包括：
当边缘图像数量为0时，不生成目标区域；
当边缘图像数量不为0时，构建边缘图像的最小包围盒，并获取最小包围盒距红外热图像下边界最远的边作为手指所在边，并获取手指所在边对应直线的斜率；
若手指所在边的斜率大于0，则该手指所在边为右手手指，并将手指所在边的左端点作为目标点；
若手指所在边的斜率小于0，则该手指所在边为左手手指，并将手指所在边的右端点作为目标点；
若手指所在边的斜率为0，将手指所在边的中点作为目标点；
基于所述目标点和预设手部尺寸构建目标区域。
6.如权利要求5所述的一种基于红外遥感的光感装置智能控制系统，其特征在于，所述预设手部尺寸为手部在检测面的最小投影面积。
7.如权利要求1所述的一种基于红外遥感的光感装置智能控制系统，其特征在于，所述生成第一工作指令，包括：
基于光感装置的初始采样值获取第一目标亮度；所述第一目标亮度大于初始采样值；
基于第一目标亮度生成第一工作指令。
8.如权利要求7所述的一种基于红外遥感的光感装置智能控制系统，其特征在于，所述生成第二工作指令，包括：
基于第一目标亮度获取第二目标亮度；所述第二目标亮度大于初始采样值并小于第一目标亮度。
9.如权利要求7所述的一种基于红外遥感的光感装置智能控制系统，其特征在于，所述初始采样值为光感装置在工作状态为正在工作的前一时刻的实时采样值。
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