本發(fā)明涉及圖像處理和照明技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種可提高閱讀效率、保護(hù)視力、有效節(jié)省電能的室內(nèi)照度智能調(diào)節(jié)裝置及控制方法。

背景技術(shù)：

目前國(guó)內(nèi)大多室內(nèi)照明燈具采用的依然是熒光燈，并且燈光強(qiáng)弱無法控制，室內(nèi)照度不均勻，會(huì)出現(xiàn)過暗，過亮等情況，尤其是教室、閱讀室、辦公室等室內(nèi)環(huán)境，如果長(zhǎng)時(shí)間光照不足，或光照過亮，對(duì)對(duì)眼睛造成很大危害，會(huì)導(dǎo)致眼疲勞，甚至近視等疾病，對(duì)人的身體健康極為不利。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的發(fā)明目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中光照無法調(diào)節(jié)的不足，提供了一種可提高閱讀效率、保護(hù)視力、有效節(jié)省電能的室內(nèi)照度智能調(diào)節(jié)裝置及控制方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種室內(nèi)照度智能調(diào)節(jié)裝置，包括至少一個(gè)攝像頭、視頻輸入處理芯片、JPEG編解碼芯片、處理器、存儲(chǔ)器、單片機(jī)、n個(gè)調(diào)光驅(qū)動(dòng)電路和n個(gè)LED燈組；攝像頭、視頻輸入處理芯片、JPEG編解碼芯片和處理器依次電連接，單片機(jī)分別與處理器和n個(gè)調(diào)光驅(qū)動(dòng)電路電連接，存儲(chǔ)器和處理器電連接，n個(gè)調(diào)光驅(qū)動(dòng)電路分別與n個(gè)LED燈組電連接。

當(dāng)本發(fā)明用于教室內(nèi)時(shí)，本發(fā)明借助攝像頭獲取室內(nèi)圖像，通過數(shù)字圖像處理，將圖像信息轉(zhuǎn)換為室內(nèi)照度信息，進(jìn)而根據(jù)照度對(duì)室內(nèi)的燈光進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而保持室內(nèi)照度恒定，維持在教室照度標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，提供良好的室內(nèi)閱讀環(huán)境，并降低照明功耗，節(jié)約電能。

本發(fā)明具有人進(jìn)門燈亮，人走燈滅的功能，還通過設(shè)定一定的延時(shí)間，達(dá)到人走后，燈進(jìn)入微亮等待狀態(tài)的不完全關(guān)斷節(jié)能。

當(dāng)教室內(nèi)人較少時(shí)，將會(huì)對(duì)有人的區(qū)域正常照明，對(duì)于無人區(qū)域啟動(dòng)微亮省電狀態(tài)，節(jié)能省電。

隨著LED照明技術(shù)的發(fā)展，LED照明走進(jìn)千家萬(wàn)戶，為室內(nèi)照度的智能調(diào)節(jié)提供了條件。

本發(fā)明可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)室內(nèi)照度強(qiáng)弱，可通過調(diào)節(jié)LED燈的亮度來實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)照度的智能控制，可判斷室內(nèi)是否有人，并進(jìn)行LED燈的打開、關(guān)閉及亮度調(diào)節(jié)；保持教室內(nèi)的照度恒定，維持良好的閱讀環(huán)境，有利于提高閱讀效率，降低眼疲勞，保護(hù)視力；從而有效地節(jié)省了電能，降低了照明功耗。

作為優(yōu)選，所述調(diào)光驅(qū)動(dòng)電路包括QX7138型恒流驅(qū)動(dòng)芯片、場(chǎng)效應(yīng)管U1、電容C1和電阻R7；恒流驅(qū)動(dòng)芯片的DIM管腳與單片機(jī)電連接，恒流驅(qū)動(dòng)芯片的DRV管腳與場(chǎng)效應(yīng)管U1的柵極電連接，恒流驅(qū)動(dòng)芯片的CS管腳分別與電阻R7一端和場(chǎng)效應(yīng)管的源極電連接，場(chǎng)效應(yīng)管U1的漏極與1個(gè)LED燈組的各個(gè)LED燈的負(fù)極電連接，各個(gè)LED燈的正極均與恒流驅(qū)動(dòng)芯片VDD管腳電連接，電阻R7另一端和電容C1一端均與恒流驅(qū)動(dòng)芯片的GND管腳電連接，電容C1另一端與恒流驅(qū)動(dòng)芯片的VDD管腳電連接。

一種室內(nèi)照度智能調(diào)節(jié)裝置的控制方法，包括如下步驟：

(3-1)攝像頭拍攝圖像，處理器間隔T1依次抽取幀數(shù)據(jù)，將得到的幀數(shù)據(jù)編碼壓縮為jpg格式的圖片并存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，每個(gè)LED燈組均包括若干個(gè)LED燈；

(3-2)處理器通過對(duì)連續(xù)抽取的數(shù)幅連續(xù)圖片進(jìn)行處理，檢測(cè)出是否有人；

(3-3)存儲(chǔ)器中設(shè)有微亮延遲時(shí)間閾值L1，計(jì)時(shí)閾值L2，根據(jù)是否有人，對(duì)各個(gè)LED組進(jìn)行打開、關(guān)閉控制；

(3-3-1)當(dāng)有人并且每個(gè)LED燈組均處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，則處理器控制每個(gè)LED燈組均打開；

(3-3-2)當(dāng)沒有人，處理器開始計(jì)時(shí)，當(dāng)計(jì)時(shí)時(shí)間達(dá)到L2后，處理器控制每個(gè)LED燈組均處于微亮狀態(tài)，當(dāng)每個(gè)LED燈組進(jìn)入微亮狀態(tài)的時(shí)間長(zhǎng)度達(dá)到L1時(shí)，處理器控制每個(gè)LED燈組均關(guān)閉；

(3-4)將每張圖片分割成與n個(gè)LED燈組照射區(qū)域分別對(duì)應(yīng)的n個(gè)區(qū)域，處理器通過對(duì)連續(xù)抽取的圖像進(jìn)行處理，檢測(cè)出每個(gè)區(qū)域中是否有人；

(3-5)根據(jù)各個(gè)區(qū)域中是否有人，對(duì)照射每個(gè)區(qū)域內(nèi)的LED燈組進(jìn)行打開、關(guān)閉控制，設(shè)區(qū)域A為任意一個(gè)區(qū)域，照射區(qū)域A的LED燈組為L(zhǎng)ED燈組A；

(3-6)處理器計(jì)算每個(gè)區(qū)域的照度值L′，存儲(chǔ)器中預(yù)設(shè)有標(biāo)準(zhǔn)照度L；

處理器根據(jù)每個(gè)區(qū)域的照度值計(jì)算占空比P；

當(dāng)L′＜L，處理器控制單片機(jī)輸出占空比為P的pwm波，使LED燈組的照度升高至L；

當(dāng)L′＞L，處理器控制單片機(jī)輸出占空比為P的pwm波，使LED燈組的照度降低至L。

作為優(yōu)選，所述步驟(3-5)還包括如下具體步驟：

(3-5-1)當(dāng)區(qū)域A中有人并且LED燈組A處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，處理器控制LED燈組A開啟；

(3-5-2)當(dāng)區(qū)域A中沒有人，處理器開始計(jì)時(shí)，當(dāng)計(jì)時(shí)時(shí)間達(dá)到L2后，處理器控制LED燈組A處于微亮狀態(tài)，當(dāng)LED燈組A進(jìn)入微亮狀態(tài)的時(shí)間長(zhǎng)度達(dá)到L1時(shí)，處理器控制LED燈組A關(guān)閉。

作為優(yōu)選，處理器利用下述公式對(duì)連續(xù)抽取的圖片進(jìn)行處理：

其中，D(x，y)為抽取圖像與背景之間的差分圖像，I(t)為抽取圖像，I(0)為背景圖像；T為差分圖像二值化時(shí)選擇的閾值，D(x，y)＝1表示有人，D(x，y)＝0表示無人；背景圖像I(0)為無人時(shí)的室內(nèi)圖像。

作為優(yōu)選，由每張圖片的灰度圖像計(jì)算出亮度圖像，基于亮度圖像計(jì)算梯度圖像和梯度向量圖像，并通過梯度和邊緣檢測(cè)做篩選，得到梯度向量圖像的重構(gòu)照度圖像，處理器利用下述公式計(jì)算每個(gè)區(qū)域的照度值：

其中，L′為照度，G(i)為重構(gòu)照度圖像中的單位大小區(qū)域灰度的中值，K為灰度照度變換系數(shù)，β為光漫反射系數(shù)，為攝像頭與對(duì)應(yīng)成像區(qū)域的角度，B為修正系數(shù)。

作為優(yōu)選，處理器利用下述公式計(jì)算占空比P：

P＝P′+α(L-L′)，

其中，單片機(jī)輸出給LED燈組A的各個(gè)LED燈的PWM波的當(dāng)前占空比，α為照度與占空比之間的關(guān)聯(lián)系數(shù)。

因此，本發(fā)明具有如下有益效果：可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)室內(nèi)照度強(qiáng)弱，可通過調(diào)節(jié)LED燈的亮度來實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)照度的智能控制，可判斷室內(nèi)是否有人，并進(jìn)行LED燈的打開、關(guān)閉及亮度調(diào)節(jié)；保持教室內(nèi)的照度恒定，維持良好的閱讀環(huán)境，有利于提高閱讀效率，降低眼疲勞，保護(hù)視力；從而有效地節(jié)省了電能，降低了照明功耗。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的一種原理框圖；

圖2是本發(fā)明的一種流程圖；

圖3是本發(fā)明的視頻輸入處理芯片的一種電路圖；

圖4是本發(fā)明的JPEG編解碼芯片和處理器的一種電路圖；

圖5是本發(fā)明的單片機(jī)和調(diào)光驅(qū)動(dòng)電路的一種電路圖。

圖中：攝像頭1、視頻輸入處理芯片2、JPEG編解碼芯片3、處理器4、存儲(chǔ)器5、單片機(jī)6、調(diào)光驅(qū)動(dòng)電路7、LED燈組8、恒流驅(qū)動(dòng)芯片71。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。

如圖1所示的實(shí)施例是一種室內(nèi)照度智能調(diào)節(jié)裝置，包括一個(gè)攝像頭1、視頻輸入處理芯片2、JPEG編解碼芯片3、處理器4、存儲(chǔ)器5、單片機(jī)6、10個(gè)調(diào)光驅(qū)動(dòng)電路7和10個(gè)LED燈組8；攝像頭、視頻輸入處理芯片、JPEG編解碼芯片和處理器依次電連接，單片機(jī)分別與處理器和10個(gè)調(diào)光驅(qū)動(dòng)電路電連接，存儲(chǔ)器和處理器電連接，10個(gè)調(diào)光驅(qū)動(dòng)電路分別與10個(gè)LED燈組電連接。

圖3和圖4構(gòu)成視頻輸入處理芯片、JPEG編解碼芯片和處理器相連的電路圖。

如圖5所示，調(diào)光驅(qū)動(dòng)電路包括QX7138型恒流驅(qū)動(dòng)芯片71、場(chǎng)效應(yīng)管U1、電容C1和電阻R7；恒流驅(qū)動(dòng)芯片的DIM管腳與單片機(jī)電連接，恒流驅(qū)動(dòng)芯片的DRV管腳與場(chǎng)效應(yīng)管U1的柵極電連接，恒流驅(qū)動(dòng)芯片的CS管腳分別與電阻R7一端和場(chǎng)效應(yīng)管的源極電連接，場(chǎng)效應(yīng)管U1的漏極與1個(gè)LED燈組的各個(gè)LED燈的負(fù)極電連接，各個(gè)LED燈的正極均與恒流驅(qū)動(dòng)芯片VDD管腳電連接，電阻R7另一端和電容C1一端均與恒流驅(qū)動(dòng)芯片的GND管腳電連接，電容C1另一端與恒流驅(qū)動(dòng)芯片的VDD管腳電連接。

如圖2所示，一種室內(nèi)照度智能調(diào)節(jié)裝置的控制方法，包括如下步驟：

步驟100，獲取圖像

攝像頭拍攝圖像，處理器間隔10秒依次抽取幀數(shù)據(jù)，將得到的幀數(shù)據(jù)編碼壓縮為jpg格式的圖片并存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，每個(gè)LED燈組均包括3個(gè)LED燈；

步驟200，檢測(cè)圖像中是否有人

處理器利用下述公式對(duì)連續(xù)抽取的數(shù)幅連續(xù)圖片進(jìn)行處理，檢測(cè)出是否有人；

其中，D(x，y)為抽取圖像與背景之間的差分圖像，I(t)為抽取圖像，I(0)為背景圖像。T為差分圖像二值化時(shí)選擇的閾值，D(x，y)＝1表示有人，D(x，y)＝0表示無人；背景圖像I(0)為無人時(shí)的室內(nèi)圖像。

步驟300，對(duì)室內(nèi)的所有LED組進(jìn)行打開、關(guān)閉控制

存儲(chǔ)器中設(shè)有微亮延遲時(shí)間閾值L1＝5分鐘，計(jì)時(shí)閾值L2＝1分鐘，根據(jù)是否有人，對(duì)各個(gè)LED組進(jìn)行打開、關(guān)閉控制；

步驟310，當(dāng)有人并且每個(gè)LED燈組均處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，則處理器控制每個(gè)LED燈組均打開；

步驟320，當(dāng)沒有人，處理器開始計(jì)時(shí)，當(dāng)計(jì)時(shí)時(shí)間達(dá)到L2后，處理器控制每個(gè)LED燈組均處于微亮狀態(tài)，當(dāng)每個(gè)LED燈組進(jìn)入微亮狀態(tài)的時(shí)間長(zhǎng)度達(dá)到L1時(shí)，處理器控制每個(gè)LED燈組均關(guān)閉；

步驟400，將每張圖片分割成10個(gè)區(qū)域

將每張圖片分割成與10個(gè)LED燈組照射區(qū)域分別對(duì)應(yīng)的10個(gè)區(qū)域，處理器通過對(duì)連續(xù)抽取的圖像進(jìn)行處理，檢測(cè)出每個(gè)區(qū)域中是否有人；

步驟500，對(duì)每個(gè)區(qū)域內(nèi)的LED燈組進(jìn)行打開、關(guān)閉控制

根據(jù)各個(gè)區(qū)域中是否有人，對(duì)照射每個(gè)區(qū)域內(nèi)的LED燈組進(jìn)行打開、關(guān)閉控制，設(shè)區(qū)域A為任意一個(gè)區(qū)域，照射區(qū)域A的LED燈組為L(zhǎng)ED燈組A；

步驟510，當(dāng)區(qū)域A中有人并且LED燈組A處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，處理器控制LED燈組A開啟；

步驟520，當(dāng)區(qū)域A中沒有人，處理器開始計(jì)時(shí)，當(dāng)計(jì)時(shí)時(shí)間達(dá)到L2后，處理器控制LED燈組A處于微亮狀態(tài)，當(dāng)LED燈組A進(jìn)入微亮狀態(tài)的時(shí)間長(zhǎng)度達(dá)到L1時(shí)，處理器控制LED燈組A關(guān)閉。

步驟600，對(duì)每個(gè)區(qū)域進(jìn)行照度調(diào)節(jié)控制

由每張圖片的灰度圖像計(jì)算出亮度圖像，基于亮度圖像計(jì)算梯度圖像和梯度向量圖像，并通過梯度和邊緣檢測(cè)做篩選，得到梯度向量圖像的重構(gòu)照度圖像，處理器計(jì)算每個(gè)區(qū)域的照度值

處理器利用公式計(jì)算每個(gè)區(qū)域的照度值L′；

其中，G(i)為重構(gòu)照度圖像中的單位大小區(qū)域的灰度的中值，K為灰度照度變換系數(shù)，β為光漫反射系數(shù)，為攝像頭與對(duì)應(yīng)成像區(qū)域的角度，B為修正系數(shù)。

存儲(chǔ)器中預(yù)設(shè)有標(biāo)準(zhǔn)照度L，

處理器利用公式P＝P′+α(L-L′)計(jì)算每個(gè)區(qū)域的占空比P；

其中，單片機(jī)輸出給LED燈組A的各個(gè)LED燈的PWM波的當(dāng)前占空比，α為照度與占空比之間的關(guān)聯(lián)系數(shù)。

當(dāng)L′＜L，處理器控制單片機(jī)輸出占空比為P的pwm波，使LED燈組的照度升高至L；

當(dāng)L′＞L，處理器控制單片機(jī)輸出占空比為P的pwm波，使LED燈組的照度降低至L。

應(yīng)理解，本實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范圍。