專利名稱：一種圖像識別智能照明控制系統(tǒng)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及智能照明控制領(lǐng)域，具體涉及一種基于圖像識別的智能照明控制系統(tǒng)及其控制方法。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對生活質(zhì)量的要求不斷提高，現(xiàn)代化的智能照明控制已經(jīng)成為當今發(fā)展的潮流。目前，現(xiàn)有的智能照明控制系統(tǒng)利用紅外線探測器來探測人體的存在，紅外線探測器優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、成本低、功耗低；缺點是受環(huán)境溫度干擾較大，探測距離短，不能滿足現(xiàn)代照明控制不斷發(fā)展的需要。中國申請?zhí)?01010275058. 9智能燈光控制系統(tǒng)及其控制方法與中國申請?zhí)?01010275069. 7智能燈光控制系統(tǒng)及其控制方法兩件發(fā)明專利申請，公開了一種使用圖像識別的智能照明控制系統(tǒng)，其通過移動檢測可以很直觀的看到監(jiān)控區(qū)域的情況，然后根據(jù)需要進行開燈、關(guān)燈，不僅可以節(jié)能，也改善了人們的生活品質(zhì)。但上述兩項發(fā)明申請只能對一個監(jiān)控區(qū)域進行全亮或全暗的控制，無法實現(xiàn)分區(qū)域控制，有時區(qū)域太廣，有些不需要照明的區(qū)域也開啟了照明裝置，無法實現(xiàn)分區(qū)域、智能化的控制，浪費能源。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對上面所述缺陷，提供一種能分區(qū)域同時控制的圖像識別智能照明控制系統(tǒng)。本發(fā)明的另一目的是提供一種圖像識別智能照明控制方法。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)的。一種圖像識別智能照明控制系統(tǒng)，其特征是包括攝像頭、計算機、通訊模塊、和照明區(qū)域構(gòu)成，攝像頭、計算機、通訊模塊與照明區(qū)域依次相連，攝像頭將照明區(qū)域分為η個R0I，η為復數(shù)；每個ROI由光源控制模塊、光源驅(qū)動模塊和照明裝置構(gòu)成，光源控制模塊與 通訊模塊相連，光源控制模塊、光源驅(qū)動模塊和照明模塊依次相連。所述ROI還安裝有光敏傳感器，分別與光源驅(qū)動模塊和照明模塊相連。所述攝像頭是CXD的攝像頭、或是CMOS的攝像頭，或是多個攝像頭同時進行。所述攝像頭為紅外或近紅外的攝像頭。所述ROI全稱為Region of Intrest,即感興趣區(qū)域。所述攝像頭，通過計算機接收對其監(jiān)測到的視頻流。所述計算機，實現(xiàn)對攝像頭所監(jiān)測到的圖像序列進行接收和處理。所述光源控制模塊，接收計算機經(jīng)由無線或有線傳輸方式傳來的照明控制信息。所述光源驅(qū)動模塊，通過IC芯片控制的電源驅(qū)動電路去驅(qū)動如基于LED的光源裝置，將其點亮并調(diào)節(jié)照明裝置的亮度。所述通訊模塊包括通信裝置和通信終端，所述通信裝置的輸入端與計算機相連，所述通信終端的輸出端與至少一個光源控制模塊的輸入端相連。
所述光源控制模塊主要用于接收計算機經(jīng)由無線或有線的傳輸方式傳來的照明控制信息，并將控制信息轉(zhuǎn)送至光源驅(qū)動模塊，使其調(diào)節(jié)照明裝置。所述無線數(shù)據(jù)傳輸部分，可以使用ZigBee技術(shù)，藍牙和Wi-Fi技術(shù)等幾種方式；所述有線數(shù)據(jù)傳輸部分，可以使用電力線傳輸技術(shù)，串口，RS485和can bus技術(shù)等幾種方式。一種圖像識別智能照明控制方法，其特征是包括如下步驟
1)攝像頭在所控制的區(qū)域檢測讀取到一幀圖像后，對當前幀圖像進行去噪處理；
2)將處理后的當前幀圖像與背景相減得到前景，用閾值分割排除噪聲引起的誤將背景當成前景的錯誤；
3)排除前景中的非人區(qū)域得到前景中的人體區(qū)域，從而確定人體所在位置；
4)攝像頭根據(jù)人體位置將人體分類至圖像劃分為η個R0I，n為復數(shù)，根據(jù)每個ROI的人體數(shù)量分別判斷每個ROI需要之照明亮度，光源控制模塊對照明裝置進行亮度調(diào)整；
5)攝像頭返回繼續(xù)檢測讀取下一幀圖像，循環(huán)往復上述步驟。步驟2)中所述閾值分割是指預先設置一個閾值，并將灰度圖像二值化，若當前幀灰度圖像與背景的差值的絕對值大于閾值，則為前景區(qū)域，亮度設為255，否則為背景，亮度為O。還可對步驟2)中所述前景二值圖像進行形態(tài)學處理，包括清除孤立的輪廓區(qū)域以及消除輪廓區(qū)域內(nèi)部的空洞，使前景圖像平滑完整。步驟3)中所述確定人體所在的位置時，是檢測人體頭部所在區(qū)域。步驟4)中所述光源控制模塊對照明裝置進行亮度調(diào)整是將光敏傳感器感應的亮度和設定值進行比較，根據(jù)兩者的差值對亮度進行調(diào)整。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明可對監(jiān)控區(qū)域?qū)嵭蟹謪^(qū)域，且對所分區(qū)域同時進行監(jiān)控。利用攝像頭實時監(jiān)控控制區(qū)域的視頻流，將每個攝像頭控制的區(qū)域分為η個R0I，根據(jù)圖像中每個ROI中是否存在人體以及存在人體的多少，將每個ROI的控制信息分別發(fā)送到ROI相對應的光源控制模塊，來調(diào)節(jié)相應ROI的照明裝置的亮度。本發(fā)明節(jié)約能源，不需
要人工干預，智能化程度高。


圖I為本發(fā)明實施例中的圖像識別智能照明控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。圖2為本發(fā)明實施例中的計算機控制攝像頭的方法流程圖。圖3為本發(fā)明實施例中照明裝置亮度調(diào)整流程圖。圖中，I攝像頭，2計算機，3通訊模塊，4照明區(qū)域，5光源控制模塊，6光源驅(qū)動模塊，7照明裝置，8光敏傳感器。
具體實施例方式本發(fā)明的圖像識別智能照明控制系統(tǒng)可以是家庭的燈光控制系統(tǒng)，也可以是辦公場所的燈光控制系統(tǒng)，或者其他場所的燈光控制系統(tǒng)。下面以辦公場所中一個常見的走廊為例對本發(fā)明的圖像識別智能照明控制系統(tǒng)及其控制方法進行詳細的說明，在該實施例中在房頂每隔一段距離安裝有一個照明裝置，且每個照明裝置具有亮度可調(diào)功能。在其他的實施例中，燈的個數(shù)、位置以及具體作用都可以根據(jù)實際情況進行具體設置。如圖I所示，一種圖像識別智能照明控制系統(tǒng)，包括監(jiān)測照明區(qū)域的攝像頭1，對攝像頭I所監(jiān)測到的圖像序列進行接收和處理的計算機2以及照明區(qū)域4，攝像頭I將照明區(qū)域4分為η (η為復數(shù))個R0I，每個ROI內(nèi)置有對照明裝置7進行控制的光源控制模塊5，控制照明裝置7啟閉和亮度的光源驅(qū)動模塊6和照明裝置7。攝像頭I對照明區(qū)域4進行監(jiān)控，無論人位于走廊的哪個位置，都應該能從圖像中檢測出來，為此，應保證攝像頭I的拍攝范圍能夠覆蓋走廊的所有區(qū)域。這樣的要求可以通過利用多個攝像頭同時聯(lián)合進行達到。為了在黑暗的環(huán)境中也能檢測到需要的視頻流，可以采用紅外/近紅外的攝 像頭進行拍攝。如圖2所示，一種圖像識別智能照明控制方法，包括如下步驟
O首先攝像頭I監(jiān)測照明區(qū)域4，并獲取當前幀圖像。2)當前幀圖像在數(shù)字化和傳輸過程中由于設備及外界環(huán)境干擾的影響，為了較好的實現(xiàn)目標分割，必須去除噪聲。3)將當前幀的灰度圖像與訓練好的灰度背景模型相減。4)由于噪聲的影響，有時可能會把背景當成前景，需要設置一個閾值，并將灰度圖像二值化，若當前幀灰度圖像與背景的差值的絕對值大于閾值，則為前景區(qū)域，亮度設為255，否則為背景，亮度為O。這樣可以排除由光照等噪聲引起的誤將背景當成前景的錯誤。5)對前景二值圖像進行形態(tài)學處理，主要包括清除孤立的輪廓區(qū)域以及消除輪廓區(qū)域內(nèi)部的空洞，使前景圖像平滑完整。6)攝像頭I對當前幀圖像進行輪廓檢測獲取人體的坐標，寬度與高度等特征值，確定人體位置。7)攝像頭I根據(jù)人體位置將人體分類至圖像劃分為η (η為復數(shù))個R0I，每個ROI上方有照明裝置7，根據(jù)每個ROI的人體數(shù)量分別判斷每個ROI需要之照明亮度。8)如果攝像頭I的檢測結(jié)果顯示圖像中不存在人體，則認為該走廊上沒有人，此時攝像頭I輸出未檢測到人體的檢測結(jié)果給光源控制模塊5，則光源驅(qū)動模塊6關(guān)閉所有照明裝置7 ;如果攝像頭I的檢測結(jié)果顯示圖像中存在人體，則啟動照明裝置7。前述步驟8)中，一旦檢測到走廊上有人就會啟動照明裝置7，而根據(jù)在某個ROI檢測到的人體，根據(jù)人體位置確定需要調(diào)整哪個位置的照明裝置7，可以根據(jù)事先確定的區(qū)域?qū)P(guān)系確定對應的照明裝置7，這樣可以精確控制啟動具體的照明裝置7。計算機2通過對攝像頭I所監(jiān)測到的圖像序列進行接收和處理后的控制信息輸出給光源控制模塊5，由每個ROI中的光源控制模塊5根據(jù)控制信息調(diào)節(jié)相應的照明裝置7的亮度。光源驅(qū)動模塊6的主要作用是根據(jù)控制信息確定的亮度進行調(diào)整。進行亮度調(diào)整的前提是需要知道當前的亮度，常用的檢測亮度的方法是利用光敏傳感器8。為此，在每個ROI內(nèi)裝有一個光敏傳感器。圖3為照明裝置7亮度調(diào)整的流程圖，其中Ic為光敏傳感器8檢測到的當前亮度，It是正常亮度的設定值，如果需要開啟照明裝置時，先利用光敏傳感器8檢測當前亮度Ic與It的大小，若Ic>It，當前亮度已足夠，無需開啟照明裝置7，若Ic〈It，則開啟照明裝置7。再進行下一次的比較，循環(huán)往復。
權(quán)利要求
1.一種圖像識別智能照明控制系統(tǒng)，其特征在于包括攝像頭(I)、計算機(2)、通訊模塊(3)、和照明區(qū)域(4)構(gòu)成，攝像頭(I)、計算機(2)、通訊模塊(3)與照明區(qū)域(4)依次相連，攝像頭(I)將照明區(qū)域(4)分為η個ROI，n為復數(shù)；每個ROI由光源控制模塊(5)、光源驅(qū)動模塊(6)和照明裝置(7)構(gòu)成，光源控制模塊(5)與通訊模塊(3)相連，光源控制模塊(5 )、光源驅(qū)動模塊(6 )和照明模塊(7 )依次相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種圖像識別智能照明控制系統(tǒng)，其特征在于所述通訊模塊(3)包括通信裝置和通信終端，所述通信裝置的輸入端與計算機(2)相連，所述通信終端的輸出端與至少一個光源控制模塊(5)的輸入端相連；所述ROI還安裝有光敏傳感器(8),分別與光源驅(qū)動模塊(6)和照明模塊(7)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種圖像識別智能照明控制系統(tǒng)，其特征在于所述光源控制模塊(5)主要用于接收計算機(2)經(jīng)由無線或有線的傳輸方式傳來的照明控制信息，并將控制信息轉(zhuǎn)送至光源驅(qū)動模塊(6)，使其調(diào)節(jié)照明裝置；所述無線數(shù)據(jù)傳輸方式，可以使用ZigBee技術(shù)，藍牙或Wi-Fi技術(shù)；所述有線數(shù)據(jù)傳輸方式，可以使用電力線傳輸技術(shù)，串口，RS485 或 can bus 技術(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種圖像識別智能照明控制系統(tǒng)，其特征在于所述攝像頭(I)是CXD的攝像頭、或是CMOS的攝像頭，或是多個攝像頭同時進行。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種圖像識別智能照明控制系統(tǒng)，其特征在于所述攝像頭(I)為紅外或近紅外的攝像頭。
6.一種圖像識別智能照明控制方法，其特征在于包括如下步驟 1)攝像頭在所控制的區(qū)域檢測讀取到一幀圖像后，對當前幀圖像進行去噪處理； 2)將處理后的當前幀圖像與背景相減得到前景，用閾值分割排除噪聲引起的誤將背景當成前景的錯誤； 3)排除前景中的非人區(qū)域得到前景中的人體區(qū)域，從而確定人體所在位置； 4)攝像頭根據(jù)人體位置將人體分類至圖像劃分為η個R0I，n為復數(shù)，根據(jù)每個ROI的人體數(shù)量分別判斷每個ROI需要之照明亮度，光源驅(qū)動模塊對照明裝置進行亮度調(diào)整； 5)攝像頭返回繼續(xù)檢測讀取下一幀圖像，循環(huán)往復上述步驟。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種圖像識別智能照明控制方法，其特征在于步驟2)中所述閾值分割是指預先設置一個閾值，并將灰度圖像二值化，若當前幀灰度圖像與背景的差值的絕對值大于閾值，則為前景區(qū)域，亮度設為255，否則為背景，亮度為O。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種圖像識別智能照明控制方法，其特征在于對步驟2)中所述前景二值圖像進行形態(tài)學處理，包括清除孤立的輪廓區(qū)域以及消除輪廓區(qū)域內(nèi)部的空洞，使前景圖像平滑完整。
9.根權(quán)利要求6所述的一種圖像識別智能照明控制方法，其特征在于步驟3)所述中確定人體所在的位置時，是檢測人體頭部所在區(qū)域。
10.根權(quán)利要求6所述的一種圖像識別智能照明控制方法，其特征在于步驟4)中所述光源驅(qū)動模塊對照明裝置進行亮度調(diào)整是將光敏傳感器感應的亮度和設定值進行比較，根據(jù)兩者的差值對亮度進行調(diào)整。
全文摘要
一種圖像識別智能照明控制系統(tǒng)及其控制方法，涉及智能照明控制領(lǐng)域。包括攝像頭、計算機、通訊模塊、和照明區(qū)域構(gòu)成，攝像頭、計算機、通訊模塊與照明區(qū)域依次相連，攝像頭將照明區(qū)域分為n個ROI，n為復數(shù)；每個ROI由光源控制模塊、光源驅(qū)動模塊和照明裝置構(gòu)成，光源控制模塊與通訊模塊相連，光源控制模塊、光源驅(qū)動模塊和照明模塊依次相連。本發(fā)明可對監(jiān)控區(qū)域?qū)嵭蟹謪^(qū)域，且對所分區(qū)域同時進行監(jiān)控，節(jié)約能源，不需要人工干預，智能化程度高。
文檔編號H05B37/02GK102946663SQ20121015503
公開日2013年2月27日 申請日期2012年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月18日
發(fā)明者張孟祥, 陳紀文 申請人:南昌綠揚光電科技有限公司