CN116828659A - 一种基于人员行为检测的室内智能照明控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于人员行为检测的室内智能照明控制系统，照明控制系统包括以下步骤：预先将室内区域划分为若干独立照明区域，并在每个照明区域配置相应的数据处理模块、照明控制模块、照明模块和照明区域的光照检测模块和色温检测模块；室内的每个出入口都需要配备一个人体红外传感器，用于检测是否有人员进入室内；室内配备有至少一个摄像头，主要用于获取连续的完整室内图像信息；人员检测模块根据摄像头传来连续的图像信息，用于检测室内是否有人员存在。基于人员行为检测的室内智能照明控制系统，能够自动控制和优化室内照明系统，提高照明效果和节能性，提高用户的使用体验和生活质量，具有广泛的应用前景和市场价值。
Description
技术领域
本发明涉及照明控制系统相关技术领域，具体为一种基于人员行为检测的室内智能照明控制系统。
背景技术
电能作为重要能源之一，在全球应用领域中占比越来越大，随着人口增长，电能消耗不断增加，因此调光技术的应用将进一步降低能耗、节省照明用电，强调了室内LED灯光照明亮度智能控制的重要性，随着电子技术和照明技术的发展，数字化健康照明得到重视，智能健康照明产品越来越受到厂家的青睐。根据心理学研究，照明光源的亮度和色温会影响生活舒适度；
现有技术中公开号为CN101835305A的一种基于人体探测的照明控制方法，利用摄像头所提供的图像信息实现对人体的探测，达到智能控制照明的目的，相对传统的红外微波探头而言，使得系统在非接触探测人体位置的同时，增大探测的范围，从而达到减少布线、降低成本，并且节约能源的效果；
现阶段市面上的照明控制系统主要对室内LED灯光照明亮度的智能控制主要通过室外自然光亮度和室内灯光亮度的监测分析和对室内人员数量的监测和分析来实现，忽略了对室内人员活动行为的监测分析，因此无法准确判断室内人员的活动行为，使分析结果存在局限性，降低了灯光照明亮度控制的精准性，也不利于后续对室内LED灯光亮度的精准调控，这降低了室内LED灯光亮度调控的合理性和科学性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于人员行为检测的室内智能照明控制系统，以解决上述背景技术提出的目前市场上照明控制系统的分析结果存在局限性的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于人员行为检测的室内智能照明控制系统，所述照明控制系统包括以下步骤：
预先将室内区域划分为若干独立照明区域，并在每个照明区域配置相应的数据处理模块、照明控制模块、照明模块和照明区域的光照检测模块和色温检测模块；
室内的每个出入口都需要配备一个人体红外传感器，用于检测是否有人员进入室内；
室内配备有至少一个摄像头，主要用于获取连续的完整室内图像信息；
人员检测模块根据摄像头传来连续的图像信息，用于检测室内是否有人员存在；
区域定位模块根据摄像头传来连续的图像信息，用于定位室内人员的位置以及所属照明区域；
行为检测模块根据摄像头传来连续的图像信息，用于检测和分析室内人员的行为特征与参数；
不同照明区域的光照检测模块和色温检测模块分别用于检测照明区域的照明数据信息；
进一步地，照明数据信息包括平均亮度和平均色温；
不同照明区域的数据处理模块负责接受来自照明区域的光照检测模块和色温检测模块传来的照明数据信息，以及区域定位模块的人员定位信息和行为检测模块的人员行为检测信息进行分析处理；
不同照明区域的照明控制模块根据照明区域的数据处理模块传输的信息来对照明区域的照明模块进行控制，从而实现智能照明控制的效果；
不同照明区域的照明模块由区域单个或者数个可变色温LED灯组成；
上位机模块可以接受来自不同照明区域的照明数据信息和人员存在信息、人员定位信息、人员行为信息并进行直观显示，也可以对不同照明区域的照明控制系统进行手动控制来达到人为控制照明系统的效果。
优选的，所述人体红外传感器检测是否有人员进入室内，当检测到有人员进入室内时，启动室内的摄像头用于获取连续的完整室内图像信息；
连续的完整室内图像信息是指相邻两张图像获取时间小于一定的时间阈值，并且若是设置的摄像头无法获取室内所有照明区域的图像信息，可在室内追加额外的摄像头，以确保能获取室内所有照明区域的图像信息。
优选的，所述人员检测模块：利用各个分类网络实现室内人员图像特征检测的方案，采用多种分类神经网络对模型进行了训练，并对训练后的神经网络模型进行评估后选择表现最佳的模型作为室内人员模型检测的最佳分类网络；
在接收图像信息后判断是否室内有人员存在，若检测到室内人员图像特征，则启动行为检测模块和区域定位模块对人员的信息情况进行进一步地检测，并唤醒所有照明区域的数据处理模块和照明控制模块；若一段时间内没有检测到室内人员图像特征，则休眠摄像头和所有模块，并关闭照明模块；
当区域定位模块从摄像头中获取的连续图像信息中检测到有人员进行活动时，则对人员的位置进行检测，定位人员的位置信息于预先对室内区域划分的其中一个照明范围内，将信息传输至上位机模块中进行显示，并标记对应的照明区域的权重，弱标记照明区域的相邻照明区域的权重，重复弱标记过程直至所有照明区域进行标记权重，各照明区域的权重分别为W1，W2，W3……Wn的等差数列，差值为d，并将各照明区域的权重传输给相对应的数据处理模块；
行为检测模块：选择卷积神经网络训练室内人员行为检测模型，并对模型适配，利用公开数据集对模型进行了预训练并手工标注了室内人员行为数据集，最后利用自制数据集对预训练模型后获得室内人员行为检测模型，并将模型写入行为检测模块中；
当行为检测模块从摄像头中获取的连续图像信息中检测到有人员进行活动时，则对人员的行为进行检测和记录，并将人员行为情况与特征传输至所有的照明区域的数据处理模块和上位机模块。
优选的，所述各个照明区域的数据处理模块接收来自行为检测模块的行为特征和参数，并根据行为特征和参数得到需求亮度，和区域检测模块的照明区域权重，并根据公式
来计算各个区域的照明亮度需求，L为行为所需照明亮度，u为阶跃函数，D为预设的照明范围阈值，e表示自然常数，W1为人员所在照明区域的权重，Wj为当前照明区域权重，根据亮度检测模块获取的照明区域的照明亮度，且满足|Lj-L′j|≤ΔL条件，ΔL为预设的照明亮度阈值；
各个照明区域的数据处理模块接收来自行为检测模块的行为特征和参数，并根据行为特征和参数得到照明区域的需求色温T，并根据色温检测模块获取当前照明区域的色温Tj，进行处理分析，若当前照明区域照明色温的差值ΔTj小于等于的预设的照明阈值，即|Tj-T|≤ΔT，ΔT为预设的照明色温阈值，若不满足表达式，则通过对照明控制模块的调整实现对照明模块色温的调整，保证室内照明环境与照明色温需求相匹配。
优选的，所述上位机模块是一块能够便携摆放的智能设备，上面配有触控显示屏等，通过无线传输与人员检测模块、区域检测模块、行为检测模块和各个照明区域的数据处理模块进行通信，并直观地将数据信息展示在屏幕上，同时也允许对不同照明区域的数据处理模块进行控制，从而达到手动控制的效果，以及设定人员行为的照明范围阈值S、照明范围差值d和各照明区域的人员行为照明的亮度阈值L、亮度误差阈值、色温阈值T和色温误差值ΔT；
上位机模块是智能监控系统的关键组成部分之一，它与互联网相连通，能够及时地获取最新的人员检测、区域定位和行为检测算法，这种实时更新的能力使得监控系统能够不断提高性能，进而实现更加准确和精确的人员检测和定位，以及更准确地识别更多的行为模式，除此之外，上位机模块还能够根据实际情况方便地升级，这意味着监控系统可以随时适应不同的环境和应用场景，例如，如果监控区域的人流量增加，系统就可以通过升级算法来提高人员检测和定位的效率，以更好地保证监控的准确性，同时，由于上位机模块还支持多种接口和协议，因此可以方便地与其他监控设备和系统集成，提高整个系统的兼容性和协同性。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：能够自动控制和优化室内照明系统，提高照明效果和节能性，提高用户的使用体验和生活质量，具有广泛的应用前景和市场价值，具体内容如下：
1.通过使用摄像头对室内人员的行为类型进行检测与分析，并根据各照射区域对应照明数据信息和所需室内照明需求进行分析，实现了对室内照明系统的自动控制，通过将室内区域划分为各照射区域并对各照射区域中的室内人员进行检测和对应的行为类型进行分析，本发明能够获取各照射区域对应的室内人员行为特征和参数，同时，结合各照射区域对应的照明数据信息，本发明能够对各照射区域的室内照明需求进行分析，避免了因各照射区域中的照明模块的照明情况不合适而造成的电能浪费和不佳的照明效果，从而提升了各照射区域中照明模块亮度调控的节能化，此外，本发明还通过自动监测和分析室内活动行为，无需人工操作即可实现对室内照明系统的控制，这不仅提高了智能照明控制系统的智能化水平，还可以大大提升用户的使用体验和生活质量；
2.能够通过上位机直观便捷地显示所有室内照明区域的照明情况和信息，并允许用户通过上位机对照明操作系统进行控制和管理，满足用户个性化的室内照明需求，通过互联网实时升级智能照明系统中的人员检测模块、区域定位模块和行为检测模块的算法和能力，上位机能够提高整个系统的可维护性和用户使用满意度，这一功能能够不断改进和优化系统性能，提高系统的可靠性和智能化水平，从而满足用户的不断升级的需求。
附图说明
图1为本发明流程示意图；
图2为本发明区域划分示意图；
图3为本发明照明区域的权重示意图；
图4为本发明结构区域划分立体示意图；
图5为本发明结构摄像机显示示意图；
图6为本发明上位机模块主视结构示意图；
图7为本发明上位机模块后视结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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做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。
请参阅图1-图7，本发明提供一种技术方案：一种基于人员行为检测的室内智能照明控制系统，其特征在于，照明控制系统包括以下步骤：
结合图2-图5所示，预先将室内区域划分为若干独立照明区域，并在每个照明区域配置相应的数据处理模块、照明控制模块、照明模块和照明区域的光照检测模块和色温检测模块；
室内配备有至少一个摄像头，主要用于获取连续的完整室内图像信息，若是设置的摄像头无法获取室内所有照明区域的图像信息，则应该在室内追加额外的摄像头，以确保能获取室内所有照明区域的图像信息
室内的每个出入口都需要配备一个人体红外传感器，用于检测是否有人员进入室内；当有人进入室内一旦被人体红外传感器检测，则立刻启动所有室内摄像机对室内的图像信息进行连续获取，以及人员检测模块针对摄像头获取的连续室内图像信息进行分析。当人员检测模块检测到人员时确定人员在图像上的位置并继续交由区域定位模块和行为检测模块处理；
区域定位模块根据图像确定人员所在的照明区域的位置和房间的踢脚线，从人员的双脚中心作两条对向的踢脚线的平行线A和B并确定交叉点，测量从近处到交叉点的像素距离a和整条平行线的距离b的比值即可得到人员所在的纵照明区域内；在交叉点作第三条踢脚线的平行线C，C将按照明区域预先分配数量等分后即可确定人员所在横照明区域内，便得到了人员的定位照明区域；
行为检测模块根据摄像头传来连续的图像信息，用于检测和分析室内人员的行为特征与参数；
不同照明区域的光照检测模块和色温检测模块分别用于检测照明区域的照明数据信息；
照明数据信息包括平均亮度和平均色温；
各个照明区域的数据处理模块接收来自行为检测模块的行为特征和参数，并根据行为特征和参数得到需求亮度，和区域检测模块的照明区域权重，并根据公式
来计算各个区域的照明亮度需求，L为行为所需照明亮度，u为阶跃函数，D为预设的照明范围阈值，e表示自然常数，W1为人员所在照明区域的权重，Wj为当前照明区域权重，根据亮度检测模块获取的照明区域的照明亮度，且满足|Lj-L′j|≤ΔL条件，ΔL为预设的照明亮度阈值；
各个照明区域的数据处理模块接收来自行为检测模块的行为特征和参数，并根据行为特征和参数得到照明区域的需求色温T，并根据色温检测模块获取当前照明区域的色温Tj，进行处理分析，若当前照明区域照明色温的差值ΔTj小于等于的预设的照明阈值，即|Tj-T|≤ΔT，ΔT为预设的照明色温阈值，若不满足表达式，则通过对照明控制模块的调整实现对照明模块色温的调整，保证室内照明环境与照明色温需求相匹配；
不同照明区域的照明模块由区域单个或者数个可变色温LED灯组成；
上位机模块可以接受来自不同照明区域的照明数据信息和人员存在信息、人员定位信息、人员行为信息并进行直观显示，也可以对不同照明区域的照明控制系统进行手动控制来达到人为控制照明系统的效果；
人体红外传感器检测是否有人员进入室内，当检测到有人员进入室内时，启动室内的摄像头用于获取连续的完整室内图像信息；
连续的完整室内图像信息是指相邻两张图像获取时间小于一定的时间阈值，并且若是设置的摄像头无法获取室内所有照明区域的图像信息，可在室内追加额外的摄像头，以确保能获取室内所有照明区域的图像信息；
人员检测模型在接收图像信息后判断是否室内有人员存在，若存在，则启动行为检测模块和区域定位模块对人员的信息情况进行进一步地检测，并唤醒所有照明区域的数据处理模块和照明控制模块。若一段时间内没有检测到室内存在人员，则休眠摄像头和所有模块，并关闭照明模块；
区域定位模块：利用各个分类网络实现室内人员区域定位的方案，采用多种分类神经网络对模型进行了训练，并对训练后的神经网络模型进行评估后选择表现最佳的模型作为室内人员区域定位的最佳分类网络，利用深度迁移学习完成人员图像坐标到照明区域的映射，并将该模型写入区域定位模块中；
当区域定位模块从摄像头中获取的连续图像信息中检测到有人员进行活动时，则对人员的位置进行检测，定位人员的位置信息于预先对室内区域划分的其中一个照明范围内，将信息传输至上位机模块中进行显示。
行为检测模块：选择卷积神经网络训练室内人员行为检测模型，并对模型适配，利用公开数据集对模型进行了预训练并手工标注了室内人员行为数据集，最后利用自制数据集对预训练模型后获得室内人员行为检测模型，并将该模型写入行为检测模块中；
作为本发明的进一步改进，当行为检测模块从摄像头中获取的连续图像信息中检测到有人员进行活动时，则对人员的行为进行检测和记录，并将人员行为情况与特征分别传输至区域定位模块建立的通信频道以及上位机模块中进行显示；
作为本发明的进一步改进，当人员行为所需照明需求亮度和无法由所位于的照明区域的照明模块所提供的亮度满足，则需要相邻的照明区域提供亮度来满足照明需求；
不同照明区域的数据处理模块接收来自行为检测模块的行为特征和参数，并根据该照明区域的照明数据信息进行处理分析，若不符合当前行为的系统照明需求，则通过对照明控制模块的调整实现对照明模块亮度和色温的调整，室内照明环境与照明需求匹配；
结合图6和图7所示，上位机设备上方有电源按键，用于启动该设备。右侧有TYPE-C充电口，可进行设备的供电和充电，背部设有支架可立在桌上；
上位机模块是一块能够便携摆放的智能设备，上面配有触摸显示屏等，通过无线传输与人员检测模块、区域检测模块、行为检测模块和各个照明区域的数据处理模块进行通信，并直观地将数据信息展示在屏幕上，同时也允许对不同照明区域的数据处理模块进行控制，以及设定人员行为照明的亮度阈值、范围阈值和色温阈值等等。
作为本发明的进一步改进，上位机模块可以与互联网通讯，能实时更新人员检测模块、区域定位模块和行为检测模块的算法，能够方便地升级，从而实现更精确地实现人员的检测和区域范围定位，以及更多人员行为的识别。
本实施例的工作原理：在使用基于人员行为检测的室内智能照明控制系统时，首先，从而完成一系列工作。
在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种基于人员行为检测的室内智能照明控制系统，其特征在于，所述照明控制系统包括以下步骤：
预先将室内区域划分为若干独立照明区域，并在每个照明区域配置相应的数据处理模块、照明控制模块、照明模块和照明区域的光照检测模块和色温检测模块；
室内的每个出入口都需要配备一个人体红外传感器，用于检测是否有人员进入室内；
室内配备有至少一个摄像头，主要用于获取连续的完整室内图像信息；
人员检测模块根据摄像头传来连续的图像信息，用于检测室内是否有人员存在；
区域定位模块根据摄像头传来连续的图像信息，用于定位室内人员的位置以及所属照明区域；
行为检测模块根据摄像头传来连续的图像信息，用于检测和分析室内人员的行为特征与参数；
不同照明区域的光照检测模块和色温检测模块分别用于检测照明区域的照明数据信息；
进一步地，照明数据信息包括平均亮度和平均色温；
不同照明区域的数据处理模块负责接受来自照明区域的光照检测模块和色温检测模块传来的照明数据信息，以及区域定位模块的人员定位信息和行为检测模块的人员行为检测信息进行分析处理；
不同照明区域的照明控制模块根据照明区域的数据处理模块传输的信息来对照明区域的照明模块进行控制，从而实现智能照明控制的效果；
不同照明区域的照明模块由区域单个或者数个可变色温LED灯组成；
上位机模块可以接受来自不同照明区域的照明数据信息和人员存在信息、人员定位信息、人员行为信息并进行直观显示，也可以对不同照明区域的照明控制系统进行手动控制来达到人为控制照明系统的效果。
2.根据权利要求1所述的一种基于人员行为检测的室内智能照明控制系统，其特征在于：所述人体红外传感器检测是否有人员进入室内，当检测到有人员进入室内时，启动室内的摄像头用于获取连续的完整室内图像信息；
连续的完整室内图像信息是指相邻两张图像获取时间小于一定的时间阈值，并且若是设置的摄像头无法获取室内所有照明区域的图像信息，可在室内追加额外的摄像头，以确保能获取室内所有照明区域的图像信息。
3.根据权利要求1所述的一种基于人员行为检测的室内智能照明控制系统，其特征在于：所述人员检测模块：利用各个分类网络实现室内人员图像特征检测的方案，采用多种分类神经网络对模型进行了训练，并对训练后的神经网络模型进行评估后选择表现最佳的模型作为室内人员模型检测的最佳分类网络；
在接收图像信息后判断是否室内有人员存在，若检测到室内人员图像特征，则启动行为检测模块和区域定位模块对人员的信息情况进行进一步地检测，并唤醒所有照明区域的数据处理模块和照明控制模块；若一段时间内没有检测到室内人员图像特征，则休眠摄像头和所有模块，并关闭照明模块；
当区域定位模块从摄像头中获取的连续图像信息中检测到有人员进行活动时，则对人员的位置进行检测，定位人员的位置信息于预先对室内区域划分的其中一个照明范围内，将信息传输至上位机模块中进行显示，并标记对应的照明区域的权重，弱标记照明区域的相邻照明区域的权重，重复弱标记过程直至所有照明区域进行标记权重，各照明区域的权重分别为W1，W2，W3……Wn的等差数列，差值为d，并将各照明区域的权重传输给相对应的数据处理模块；
行为检测模块：选择卷积神经网络训练室内人员行为检测模型，并对模型适配，利用公开数据集对模型进行了预训练并手工标注了室内人员行为数据集，最后利用自制数据集对预训练模型后获得室内人员行为检测模型，并将模型写入行为检测模块中；
当行为检测模块从摄像头中获取的连续图像信息中检测到有人员进行活动时，则对人员的行为进行检测和记录，并将人员行为情况与特征传输至所有的照明区域的数据处理模块和上位机模块。
4.根据权利要求1所述的一种基于人员行为检测的室内智能照明控制系统，其特征在于：所述各个照明区域的数据处理模块接收来自行为检测模块的行为特征和参数，并根据行为特征和参数得到需求亮度，和区域检测模块的照明区域权重，并根据公式
来计算各个区域的照明亮度需求，L为行为所需照明亮度，u为阶跃函数，S为预设的照明范围阈值，e表示自然常数，W1为人员所在照明区域的权重，Wj为当前照明区域权重，根据亮度检测模块获取的照明区域的照明亮度，且满足|Lj-L′j|≤ΔL条件，ΔL为预设的照明亮度阈值；
各个照明区域的数据处理模块接收来自行为检测模块的行为特征和参数，并根据行为特征和参数得到照明区域的需求色温T，并根据色温检测模块获取当前照明区域的色温Tj，进行处理分析，若当前照明区域照明色温的差值ΔTj小于等于的预设的照明阈值，即|Tj-T|≤ΔT，ΔT为预设的照明色温阈值，若不满足表达式，则通过对照明控制模块的调整实现对照明模块色温的调整，保证室内照明环境与照明色温需求相匹配。
5.根据权利要求1所述的一种基于人员行为检测的室内智能照明控制系统，其特征在于：所述上位机模块是一块能够便携摆放的智能设备，上面配有触控显示屏等，通过无线传输与人员检测模块、区域检测模块、行为检测模块和各个照明区域的数据处理模块进行通信，并直观地将数据信息展示在屏幕上，同时也允许对不同照明区域的数据处理模块进行控制，从而达到手动控制的效果，以及设定人员行为的照明范围阈值S、照明范围差值d和各照明区域的人员行为照明的亮度阈值L、亮度误差阈值、色温阈值T和色温误差值ΔT；
上位机模块是智能监控系统的关键组成部分之一，它与互联网相连通，能够及时地获取最新的人员检测、区域定位和行为检测算法，这种实时更新的能力使得监控系统能够不断提高性能，进而实现更加准确和精确的人员检测和定位，以及更准确地识别更多的行为模式，除此之外，上位机模块还能够根据实际情况方便地升级，这意味着监控系统可以随时适应不同的环境和应用场景，例如，如果监控区域的人流量增加，系统就可以通过升级算法来提高人员检测和定位的效率，以更好地保证监控的准确性，同时，由于上位机模块还支持多种接口和协议，因此可以方便地与其他监控设备和系统集成，提高整个系统的兼容性和协同性。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20230929 |
|
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |