TWM463370U - 具物體偵測之節能控制系統及節能裝置 - Google Patents

Description

具物體偵測之節能控制系統及節能裝置

本創作為一種控制系統，特別是一種具物體偵測之節能控制系統及節能裝置。

習知已有不少針對進出特定場合的人流進行計數的技術，比如百貨公司或賣場需要知道進出人員的數量時，可於門口設置人流計數器，比如利用。

習知技術如中華民國專利第I307059號(公告日：2009/03/01)所揭露的閘口進出人流計數方法，此案所揭示的方式係為一種利用影像處理的技術判斷攝影機所拍攝的影像中的人數，根據此案描述，在出入口架設攝影機，取得人員的俯視移動圖型(moving pattern)的分佈，與預先建立的參考模型面積相比對，藉此估計人數，接著再以移動圖型的「色彩分析歸納」得出一代表移動圖型的彩色向量(color vector)作為追蹤人員移動後的圖型辨識基準。

另有前案如中華民國專利公開第號201129932號(公開日：2011/09/01)所揭露的影像式出入口人流計數方法，此案同樣利用攝影機擷取影像，透過電腦視覺影像處理以達成出入口人流計數之目的，再提供影像校正的技術以準確計算出入口人流數量。

有鑑於此，本創作提供一種具物體偵測之節能控制系統及節能裝置，利用偵測高度之技術判斷物體數量，並根據判斷結果相對應控制電器裝置之運作狀踏。

本創作實施例提供一種節能控制系統，包括統計系統及節能裝置。其中統計包括感測裝置及電腦主機，感測裝置是用以取得感測範圍內的感測資訊。電腦主機電性連接感測裝置，用以接收感測資訊，並依據感測資訊計算出高度資訊，以及依據高度資訊判斷出感測範圍內是否存有至少一物體，以供統計出感測範圍內的物體數量的統計值。節能裝置連接該統計系統，包括：處理單元、記憶單元及輸出介面。其中記憶單元儲存有節能對照表。處理單元電性連接記憶單元及輸出介面，接收統計值並查詢節能對照表以找出相對應的電源調節訊號，以及透過輸出介面輸出電源調節訊號給至少一電氣裝置，以控制電器裝置的一運作狀態。

綜上所述，本創作所提供的具物體偵測之節能控制系統是透過偵測高度方式判斷有無物體存在，除了可以減輕影像判斷處理的負擔之外，更可根據判斷結果得知物體數量，進而相對應控制電器裝置之運作狀態，而達到節約用電之效果。

為使能更進一步瞭解本創作之特徵及技術內容，請參閱以下有關本創作之詳細說明與附圖，但是此等說明與所附圖式僅係用來說明本創作，而非對本創作的權利範圍作任何的限制。

10、10’、30、40、50、50’、701、702、703‧‧‧感測裝置

102‧‧‧發射波

101、103、101’、103’、301‧‧‧人

11、12‧‧‧攝影機

20‧‧‧高度感測範圍

201、203‧‧‧集中區域

31、32‧‧‧門檻標記

42‧‧‧感測範圍

5、5’‧‧‧統計系統

501‧‧‧發射單元

502‧‧‧接收單元

54、54’、70‧‧‧電腦主機

505‧‧‧第一攝影機

506‧‧‧第二攝影機

6‧‧‧節能裝置

61‧‧‧處理單元

63‧‧‧記憶單元

65‧‧‧輸出介面

8‧‧‧電器裝置

圖1A顯示本創作實施例之節能控制系統的實施方式示意圖之一；圖1B顯示本創作實施例之節能控制系統的實施方式示意圖之二；圖2顯示利用本創作實施例之節能控制系統製作的高度分佈圖示意圖；圖3顯示本創作實施例之節能控制系統的實施方式示意圖之三；圖4顯示本創作實施麗之節能控制系統的實施方式示意圖之四；圖5A顯示為本創作實施例之節能控制系統之實施例功能方塊圖之一； 圖5B顯示為本創作實施例之節能控制系統之實施例功能方塊圖之二；圖6顯示本創作實施例之統計系統示意圖。

根據本創作所載實施例之一，本創作所提出的具物體偵測之節能控制系統是根據在一個感測範圍內所得的感測資訊透過運算求出高度分佈圖，並據以判斷出當中是否有特定物體、移動物體，且根據判斷結果得知物體數量之後，即可對相關電器裝置提供相對的後續控制機制。然而實際應用時，上述物體可依照感測範圍內的需求設定對象，例如不排除為人、動物、車輛、或是特定物品為偵測對象。

根據實施例，如圖1A所示之節能控制系統的實施方式示意圖，此例是以人形為例，圖中所示是以室內空間的頂部位置(如天花板)上設有一感測裝置10，感測裝置10於一感測範圍內由上而下發射偵測訊號(如發射波102)，此偵測訊號也可採用其他的不可見光、電波、聲波等作為偵測訊號。由於室內空間存在各種有形物體，如設施、物品、人101,103等實體物件可在感測裝置10之感測範圍內對偵測訊號反射一反射訊號(即反射的偵測訊號)，以供感測裝置10接收反射訊號。此外基於感測範圍內應有地面、原有設施形成的背景資訊，因此本實施例可以根據發射波102與相對的反射訊訊號之間的時間差計算判斷前景(反射時間較早)的物體高度，進而決定出感測範圍內各個位置的景深資訊，據以得出此感測範圍內的有形物體之高度分佈。

此外，本創作實施例之一更可以根據此感測範圍內的高度分佈據以判斷是否具有特定物體，假設判斷的物體為人，則可以設定物體景深的判斷門檻為人的高度(如100公分到200公分高)以及人所佔的面積(如俯視的圓面積直徑50-70公分)，依此門檻來判斷是否範圍內有一個或以上的人(101,103)，並且再根據 判斷結果相對應控制相關電器裝置之運作狀態。

接著，圖1B再顯示本創作實施例之節能控制系統的另一實施方式示意圖。此例中，同樣在一感測範圍的上方設有感測裝置10’，在此感測裝置10’是包括以不同的方向、角度拍攝感測範圍內的攝影機11,12做舉例說明。同樣地，此感測範圍包括原來地面或設施形成的背景，由攝影機11,12從不同角度拍攝的影像可以排除原來背景的物體，進而因為不同攝影機有不同光圈值而致使所拍攝的物體會有不同的模糊程度，因此可依此來判斷景深。經由排除前述背景資訊後，可以順利根據景深資訊所形成的高度分佈判斷出前景物體。如此例的人101’、103’，但實際實現時物體並不排除其他對象，如動物、車輛等，系統可以根據所需偵測的物體而設定其判斷門檻，如門檻設定內容可以是前述物體的高度、所佔面積等參數。

圖2顯示利用本創作實施例之節能控制系統製作的高度分佈圖示意圖，其中顯示在一高度感測範圍20內根據前述景深資訊所繪製的等高線(contour line)，根據需求設計等高線的解析度，每一條等高線表示一個高度值或是一個高度範圍，每一條等高線之間可以取得一個高度差，因此可以根據等高線的密度判斷是否有特定物體的存在。

此例中，其中顯示有兩個等高線較為密集的集中區域201,203，根據景深資訊可以計算得出這兩個集中區域201,203的高度與佔有面積的資訊，因此根據門檻判斷出是人、動物、車輛或是其他物體。

舉例來說，以一成人為例，感測裝置設於上方，經過景深的計算後，人的頭部高度若為170公分、肩膀高度則約為140公分左右，170公分與140公分這兩個高度差異之間的距離若是在約60公分直徑的範圍內形成時，則可以據以判斷為一成人。

根據前述實施態樣，本創作可以利用景深的資訊判斷出物 體的存在，更可以根據前後時間的高度分佈變化判斷該物體的移動，並可進一步計算通過特定進出入口或是特定範圍的數目。

請參閱圖3所示為本創作實施例之節能控制系統的另一實施方式示意圖。

此例中，可例如於室內空間上方設有感測裝置30，當拍攝的範圍內有一人301行進移動時，則可根據前述高度分佈判斷出此人301的存在，並鎖定人301的位置，以及經過前後時間(某個時段內)的高度分佈比對，可以根據高度分佈的變化判斷人301的移動。上述根據影像鎖定的技術為一般常見，且為所屬技術領域的技術人員可以實現，在此並不贅述。

再者，於圖3所示所欲偵測的範圍內更設有兩個門檻標記31,32，除了可以判斷感測裝置30感測範圍內的物體存在外，更可以追蹤物體的移動，並判斷是否已經跨越其中的門檻標記31,32。例如圖3所示實施例可用於一個場合的出入口，透過設置門檻標記31,32於出入口可以供判斷進出人數。

值得一提的是，習知技術利用影像識別的方式需要根據每個畫素執行演算，需要強大的數據處理能力，而本創作實施例所揭露之節能控制系統並非採用習知利用影像識別判斷人流的技術，而僅根據特定感測範圍內的景深與高度分佈判斷人流，所需處理的數據僅為一般的數值分析，因此在系統處理能力上並非習知技術所需的強大；換句話說，在同樣的處理能力下，本創作更可以應付大量的物體判斷、追蹤與門檻判斷，且適用於大型的場合。

請參閱圖4為顯示本創作實施例之節能控制系統用於多人的大型場合中的實施態樣。

圖4所示之感測裝置40可以根據感測範圍42內拍攝影像，或是感測範圍42內各種物體對於偵測訊號之反射時間判斷出景深，進而形成感測範圍42內某一時間的高度分佈，由其中相對 高度與等高線密度判斷出特定物體的數量、移動以及出入此感測範圍42的數量。

此例中，感測裝置40設於一個感測範圍42的上方，並非僅設於特定場合的出入口，因此可以直接根據高度分佈取得多位不同高度的人的數量，甚至對各個移動的人進行追蹤以及判斷是否已經移出此範圍42，或是有人進入此感測範圍42。

因此，本創作所揭露節能控制系統可以因此取得特定區域的人數數量及/或人員移動方向，進而產生其他應用。

請參閱圖5A為本創作實施例之節能控制系統之功能方塊圖，節能控制系統用來控制電器裝置6的運作狀態，節能控制系統包括有統計系統5及節能裝置6，統計系統5電性連接節能裝置6。統計系統5用以統計一感測範圍內物體數量的統計值，並將統計值輸出給節能裝置6，以供節能裝置6據此相對控制電器裝置8之運作狀態。值得注意的是，所電器裝置之運作狀態可以是關機狀態、正常開機狀態或是省電狀態，又或者是運作狀態可以是根據物體數量的多寡而相對應調整用量電為高用電量或是低用電量。

具體來說，統計系統5更包括感測裝置50與電腦主機54。感測裝置50與電腦主機54兩者之間可以特定連結手段相連，例如網路、有線電纜或無線電波等方式電性連接。電腦主機54可以透過此連線取得感測裝置50所產生的感測資訊，電腦主機54根據此感測資訊執行運算，以得到感測裝置50所感測範圍內關於物體的高度分佈資訊，以及根據其中資訊判斷物體數量。

詳細而言，感測裝置50包括有發射單元501以及接收單元502，且感測裝置50是根據電腦主機54的控制而用以取得一感測範圍內在某一時間內的感測資訊。以此例而言，發射單元501及接收單元502可以於電腦主機54開機時即分別與電腦主機54取得連線，且發射單元501可以持續對感測範圍內的物體發出偵 測訊號，以及接收單元502同樣可以持續從感測範圍取得物體反射偵測訊號的反射訊號，而此反射訊號即為感測裝置50取得感測範圍內的感測資訊。故透過上述方式感測裝置50即可取得帶有景深資訊的感測資訊，並將此感測資訊提供給電腦主機54，以供電腦主機54可根據此感測資訊做進一步的分析處理之後而得到物體數量的統計值，並將統計值提供給節能裝置6，以供節能裝置6做為控制電器裝置8之依據。

因此當電腦主機54取得感測資訊時，電腦主機54能根據控制發射單元501發送偵測訊號的發射時間以及接收單元502接收到反射訊號之反射時間，並與原本背景的訊號比對，即可取得感測範圍內的各位置景深資訊，再經繪製整個感測範圍的景深後形成感測範圍在特定時間的高度分佈圖的高度資訊。

且當電腦主機54透過前述方式運算得出同一個時間點的高度分佈的高度資訊後，電腦主機54根據此高度資訊據以判斷當中的是否有物體以及進行物體數量計數。此例中，電腦主機54能夠根據高度分佈圖中的等高線分佈經排除背景之後判斷出有外來物體的存在。比如等高線密度較大的區域可以根據所欲判斷的物體高度特性判斷出是否有物體存在。亦可根據前後不同時間的高度分佈變化判斷出有移動物體，進而確認是外來物體。

之後經電腦主機54判斷出此高度資訊有物體時，可以更進一步透過一門檻值確認物體數量，以供判斷出物體數量的統計值。故當統計系統5透過上述偵測方式偵測得知物體之統計值，統計系統5輸出此統計值給節能裝置6。

具體來說，節能裝置6包括有處理單元61、記憶單元63及輸出介面65，處理單元61電性連接記憶單元63與輸出介面62，且記憶單元63儲存有節能對照表，此節能對照表紀錄有多組不同物體數量的統計值與相對應電源調整訊號的對應關係。因此當處理單元61接收電腦主機54輸出的統計值時，將從記憶單 元63所儲存的節能對照表中找出對應此統計值的電源調整訊號，並將此電源調整訊號經由輸出介面65輸出至電器裝置8，以相對控制電器裝置8之運作狀態。在此上述之電器裝置8可例如是照明裝置、空調裝置或是顯示裝置，以及輸出介面65可以是有線傳輸介面或是無線傳輸介面，然而本創作所述電器裝置8及輸出介面並不以此為限。

舉例來說，當統計系統5偵測得知物體數量的統計值為10個人員時，則節能裝置6據此輸出第一電源調節訊號控制電器裝置8運作於一第一運作狀態，以及當物體數量的統計值為20個人員時，則節能裝置6據此輸出第二電源調節訊號控制電器裝置8運作於一第二運作狀態。因此當電器裝置8為空調裝置，上述第一電源調節訊號及第一電源調節訊號可以分別是設定空調裝置輸出風量的第一風量設定訊號及第二風量設定訊號，且第二風量設定訊號的控制空調裝置輸出風量是大於第一風量設定訊號。值得注意的是，上述舉例說明之電源調節訊號及電器裝置8的實施態樣並非用以限制本創作，而是可以視實際需求進行相對應設置或調整，進而達成省電效果。

另外圖5A所述之感測裝置50可以是距離感測器，更具體來說距離感測器可以是超音波測距儀或紅外線測距儀，本創作並不以此為限。

請參閱圖5B為本創作實施例之節能控制系統之功能方塊圖，此實施例之統計系統5’中的感測裝置50’為利用兩個或多個攝影機透過同一時間所拍攝的影像差異取得景深資訊的技術，在此所述感測裝置50’是包括第一攝影機505及一第二攝影機506。

此例中，感測裝置50’為利用拍攝影像的模糊程度產生景深資訊的偵測器，且設有拍攝同一區域但不同拍攝角度的第一攝影機505與第二攝影機506，且此第一攝影機505及第二攝影機 506是根據電腦主機54’的控制而分別取得作為感測資訊的一第一影像及一第二影像。

而當電腦主機54’自感測裝置50’取得第一影像及第二影像之後，即根據第一影像及第二影像之間的影像差異計算出高度資訊，並可再根據此高度資訊據以判斷當中的是否有物體以及進行物體數量計數，而其中如何判斷是否又物體及物體數量之計數已揭露於前述實施例，在此不再贅述。

值得注意的是，此實施例使用的感測裝置50’可以是立體攝影機，透過立體攝影機利用兩個或以上攝影機拍攝同一位置的方式判斷景深的技術，其中利用的技術係以立體視覺的原理取得景深資訊，特別如以兩部攝影機以左、右擺置的方式各取得一幅影像(frame)，利用拍攝到物體在兩幅影像的位置差異的差異量(disparity)與三角測量法取得景深資訊，而一個感測範圍內中多個點的景深資訊可以描繪形成一個高度分佈圖。另有方法亦可透過不同攝影機(不同光圈值)拍攝感測範圍內物體，兩個攝影機拍攝的影像會有不同的模糊程度，因此可依此來判斷景深。

請參閱圖6為本創作實施例之統計系統，統計系統可以是包括有電腦主機70及多個感測裝置701、702、703。此電腦主機70可以同時與多個設於不同位置的感測裝置701,702,703，以網路、有線電纜或是無線電的形式連線，並能取得各個感測裝置701,702,703所傳送的感測資訊。電腦主機70接著結合自身的時間資訊判斷在一定時間內各個感測裝置701,702,703所偵測的感測範圍內的物體數量，且電腦主機70可以根據各感測範圍內偵測得知的統計值分別輸出給節能裝置6，以供節能裝置6根據這些統計值而相對控制設置於對應感測範圍內的電器裝置8之運作狀態。

值得一提的是，在此架構下，多數的運算資源都是集中在電腦主機70，包括時間的同步化，因此各端感測裝置701,702, 703的電路設計、工作負載與耗電量都會比較精簡。

在實際應用上，若此例的感測裝置701,702,703設於一個商場的不同區域，若有特定區域人數較多，此系統可以提供人力安排的建議，可以派遣更多人力或是資源到該人數較多的區域。另有應用是電力的分配，可以根據人數的多寡調整電力輸出，同時達到省電與增加用電效率的目的。

在衍生的實施例中，前述電腦主機可以同時連接多個設於不同區域的感測裝置，多個感測裝置將分別所提供於一段時間(由電腦主機同步)內在各自區域偵測出的景深資訊，並據以形成該時間的一高度分佈圖，實施例可參閱上述已經描述的圖6所載的實施例。

綜上所述，本創作揭露一種具有物體偵測之節能控制系統，其中實施例之一揭露可以具景深判斷的攝影機拍攝一特定範圍的影像，而能取得特定範圍內之各點距離值(景深)，而得出此範圍內之高度分佈，根據等高線的密度與四周的高度資訊可得到相對高點的位置。更可根據前後時間的高度分佈得出物體移動的情況，達到計數物體數量，且此物體數量可以作用電器裝置之運作狀態的控制依據，藉以使電器裝置可以根據物體數量的多寡而相對應調整運作裝態，進而達到節約用電。

惟以上所述僅為本創作之較佳可行實施例，非因此即侷限本創作之專利範圍，故舉凡運用本創作說明書及圖示內容所為之等效結構變化，均同理包含於本創作之範圍內，合予陳明。

以上所述僅為本創作之實施例，其並非用以侷限本創作之專利範圍。

5‧‧‧統計系統

50‧‧‧感測裝置

501‧‧‧發射單元

502‧‧‧接收單元

54‧‧‧電腦主機

6‧‧‧節能裝置

61‧‧‧處理單元

63‧‧‧記憶單元

65‧‧‧輸出介面

8‧‧‧電器裝置

Claims (10)

1. 一種具物體偵測的節能控制系統，包括：一統計系統，具有一感測裝置及一電腦主機；其中該感測裝置，用以取得一感測範圍內的一感測資訊；其中該電腦主機，電性連接該感測裝置，接收該感測資訊，並依據該感測資訊計算出一高度資訊，以及依據該高度資訊判斷出該感測範圍內是否存有至少一物體，以供統計出該感測範圍內的該物體數量的一統計值；以及一節能裝置，電性連接該統計系統，包括：一記憶單元，儲存一節能對照表；一輸出介面；一處理單元，電性連接該記憶單元及該輸出介面，接收該統計值並查詢該節能對照表以找出相對應的一電源調節訊號，以及透過該輸出介面輸出該電源調節訊號給至少一電氣裝置，以控制該電器裝置的一運作狀態。
2. 如申請專利範圍第1項所述的節能控制系統，其中該感測裝置包括一發射單元及一接收單元，其中該發射單元根據該電腦主機的控制而輸出一偵測訊號，以及該接收單元根據該電腦主機的控制而接收一反射訊號作為該感測資訊，以供該電腦主機根據該發射訊號的發射時間以及該反射訊號的反射時間計算出該高度資訊。
3. 如申請專利範圍第1項所述的節能控制系統，其中該感測裝置為距離感測器。
4. 如申請專利範圍第3項所述的節能控制系統，其中該距離感測器為超音波測距儀或紅外線測距儀。
5. 如申請專利範圍第1項所述的節能控制系統，其中該感測裝置包括分別拍攝不同角度的一第一攝影機及一第二攝影機，該第一攝影機及該第二攝影機根據該電腦主機的控制而分別取得作為該感測資訊的一第一影像及一第二影像，以供該電腦主機根據該第一影像及該第二影像之間的影像差異計算出該高度資訊。
6. 如申請專利範圍第1項所述的節能控制系統，其中該感測裝置為立體攝影機。
7. 如申請專利範圍第1項所述的節能控制系統，其中該感測裝置是設置於一室內空間的一頂部位置。
8. 如申請專利範圍第1項所述的節能控制系統，其中該電器裝置為照明裝置、空調裝置或顯示裝置，以及該輸出介面為有線傳輸介面或無線傳輸介面。
9. 一種節能裝置，接收一統計系統所統計出一感測範圍內的物體數量的一統計值，包括：一記憶單元，儲存一節能對照表；一輸出介面；以及一處理單元，電性連接該記憶單元及該輸出介面，接收該統計值並查詢該節能對照表以找出相對應的一電源調節訊號，以及透過該輸出介面輸出該電源調節訊號給至少一電器裝置，以控制該電器裝置的一運作狀態。
10. 如申請專利範圍第9項所述的節能裝置，其中該電器裝置為照明裝置、空調裝置或顯示裝置，以及該輸出介面為有線傳輸介面或無線傳輸介面。