本發(fā)明涉及照明，特別涉及一種環(huán)境感知的智能照明控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在現(xiàn)有技術(shù)中，美術(shù)館和博物館的照明控制系統(tǒng)普遍依賴于傳統(tǒng)的照明調(diào)節(jié)方法，如手動調(diào)節(jié)或使用基本自動化系統(tǒng)。這些系統(tǒng)往往包括標準的照明設(shè)備和簡單的傳感器，用于調(diào)節(jié)照明強度和色溫，以保護和展示藝術(shù)品。然而，這些系統(tǒng)通常不考慮展廳內(nèi)的具體環(huán)境變化或觀眾的行為和偏好，限制了照明系統(tǒng)的適應(yīng)性和互動性。

2、現(xiàn)有技術(shù)中的主要問題是其缺乏對環(huán)境多樣性的響應(yīng)能力和對觀眾互動的集成?，F(xiàn)有的照明系統(tǒng)無法實時監(jiān)測多種關(guān)鍵的環(huán)境參數(shù)，如具體區(qū)域的光照變化，這可能導(dǎo)致藝術(shù)品受損或觀展體驗受影響。此外，傳統(tǒng)系統(tǒng)通常不支持基于觀眾實際行為的動態(tài)光照調(diào)整，這限制了展覽的個性化和優(yōu)化潛力。

3、因此，亟待研發(fā)一種新型的環(huán)境感知的智能照明控制系統(tǒng)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本技術(shù)提供一種環(huán)境感知的智能照明控制系統(tǒng)，以增強藝術(shù)品的視覺表現(xiàn)力及提升觀眾的互動體驗。

2、本技術(shù)提供一種環(huán)境感知的智能照明控制系統(tǒng)，包括：

3、環(huán)境數(shù)據(jù)采集單元，包括光照強度傳感器，用于監(jiān)測展廳內(nèi)的光照強度；色溫傳感器，用于測量展廳內(nèi)的色溫；視線追蹤設(shè)備，用于監(jiān)測觀眾的視線和停留時間；

4、智能控制單元，用于接收來自環(huán)境數(shù)據(jù)采集單元提供的采集數(shù)據(jù)；根據(jù)藝術(shù)品的展示需求以及所述采集數(shù)據(jù)，生成最佳照明策略；其中，所述最佳照明策略用于增強展廳內(nèi)藝術(shù)品的視覺表現(xiàn)力及觀眾的互動體驗；

5、自適應(yīng)照明執(zhí)行單元，包括多個led燈源，其中，每個led燈源能夠獨立調(diào)節(jié)包括光強、色溫和光束角度在內(nèi)的設(shè)置參數(shù)；所述自適應(yīng)照明執(zhí)行單元用于根據(jù)智能控制單元提供的最佳照明策略，調(diào)整多個led燈源的設(shè)置參數(shù)；

6、互動式照明調(diào)節(jié)單元，集成觸摸屏和語音識別模塊，用于接收觀眾對照明偏好的輸入；根據(jù)觀眾的反饋調(diào)整多個led燈源的設(shè)置參數(shù)。

7、更進一步地，所述環(huán)境數(shù)據(jù)采集單元還包括：

8、紅外熱成像傳感器，用于檢測藝術(shù)品表面溫度分布；

9、三維深度相機，用于捕捉展廳內(nèi)觀眾的移動軌跡和駐留位置；

10、其中，所述紅外熱成像傳感器和三維深度相機采集的數(shù)據(jù)用于優(yōu)化照明策略，以防止局部過熱和提高觀眾互動體驗。

11、更進一步地，所述視線追蹤設(shè)備包括：

12、分布在展廳不同位置的多個高速攝像頭；

13、實時圖像處理模塊，用于融合多個高速攝像頭的數(shù)據(jù)，構(gòu)建觀眾視線熱圖；

14、其中，所述視線熱圖用于識別藝術(shù)品的關(guān)注度高低，并據(jù)此動態(tài)調(diào)整相應(yīng)區(qū)域的照明參數(shù)。

15、更進一步地，所述自適應(yīng)照明執(zhí)行單元的每個led燈源包括一個自動色溫調(diào)整器，所述自動色溫調(diào)整器用于根據(jù)展廳內(nèi)不同時間段的自然光入射和藝術(shù)品的照明需求自動調(diào)節(jié)色溫，以保持照明的自然感和藝術(shù)品的視覺吸引力。

16、更進一步地，所述自適應(yīng)照明執(zhí)行單元的led燈源配置為通過無線信號接收來自智能控制單元的調(diào)節(jié)指令，同時每個燈源能夠獨立報告其能效和性能狀態(tài)回智能控制單元，以優(yōu)化能源使用并降低維護成本。

17、更進一步地，所述自適應(yīng)照明執(zhí)行單元的每個led燈源配置有感光元件，用于監(jiān)測燈源發(fā)出的光線在實際環(huán)境中的表現(xiàn)，所采集的實時反饋數(shù)據(jù)用于調(diào)整照明強度和色溫，以適應(yīng)展廳內(nèi)的光線變化。

18、更進一步地，所述自適應(yīng)照明執(zhí)行單元包括一個照明均衡控制器，用于調(diào)整相鄰led燈源之間的光強和色溫差異，以消除觀眾視野中的光照不均，提高照明的整體均勻性和視覺舒適性。

19、更進一步地，所述互動式照明調(diào)節(jié)單元包括一個用戶界面，所述用戶界面根據(jù)觀眾的歷史偏好和反饋自動調(diào)整其操作界面和功能選項，提供個性化的互動體驗。

20、更進一步地，所述智能控制單元根據(jù)藝術(shù)品的展示需求以及所述采集數(shù)據(jù)，采用預(yù)先訓練的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，生成最佳照明策略；其中，所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型包括輸入層、特征增強層、時空處理層以及輸出層；

21、所述輸入層的輸入為藝術(shù)品的展示需求以及所述采集數(shù)據(jù)；所述輸入層采用圖注意力網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)，將藝術(shù)品的展示需求及采集數(shù)據(jù)表示為圖中的節(jié)點，根據(jù)數(shù)據(jù)之間的相互關(guān)系建立邊連接，并使用多頭注意力機制來計算節(jié)點間的權(quán)重，輸出為綜合了數(shù)據(jù)間復(fù)雜關(guān)系的特征表示；

22、所述特征增強層的輸入為所述輸出層輸出的特征表示；所述特征增強層采用膠囊網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)；所述特征增強層使用動態(tài)路由算法處理低級特征以組合成高級特征，其中，每個膠囊專門編碼特定類型的照明屬性，輸出為一組特征向量，每個特征向量包括一種照明屬性的存在概率及其參數(shù)；其中，所述照明屬性包括光強、色溫、光束角度；

23、所述時空處理層的輸入層為所述特征增強層輸出的特征向量組；所述時空處理層采用時空圖卷積網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)，將所述特征增強層輸出的特征向量組構(gòu)建成時空圖，利用圖卷積操作來捕捉特征之間的空間依賴關(guān)系，并應(yīng)用時間卷積操作捕捉時間序列模式，輸出為綜合時空關(guān)系的綜合特征表示；

24、所述輸出層的輸入為所述時空處理層輸出的綜合特征表示；所述輸出層通過競爭學習過程將復(fù)雜的高維輸入映射到一個二維離散網(wǎng)格上，其中，每個二維離散網(wǎng)格節(jié)點代表一組特定的led燈源設(shè)定參數(shù)；所述輸出層輸出每個led燈源的調(diào)整后的最優(yōu)光強、色溫和光束角度參數(shù)。

25、更進一步地，所述時空處理層通過時空圖卷積網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)，將特征增強層輸出的特征向量組構(gòu)建為時空圖，并通過以下步驟捕捉空間和時間依賴關(guān)系，生成綜合時空關(guān)系的綜合特征表示：

26、將特征増強層的輸出特征向量組構(gòu)建為時空圖g＝(v,e,a)，其中，v為節(jié)點集，表示不同時間步的特征向量；e為邊集，表示特征之間的空間和時間關(guān)系；a為鄰接矩陣；

27、在時空圖上，利用如下公式1提供的卷積操作，捕捉特征間的空間依賴關(guān)系：

28、

29、其中，h(l+1)是第l+1層的節(jié)點特征矩陣；h(l)是第l層的節(jié)點特征矩陣，表示當前層的特征表示；a是鄰接矩陣；d是度矩陣；λ為自適應(yīng)參數(shù)；w(l)為權(quán)重矩陣；σ是激活函數(shù)；i是單位矩陣；

30、按照如下的公式2，在每個時間步上應(yīng)用多尺度時間卷積，捕捉特征的時間序列模式：

31、

32、其中，zt是在時間步t的輸出特征；k1表示卷積核的數(shù)量；τ是時間偏移，表示時間卷積操作中考慮的時間步長；ht-τ為時間t-τ的輸入特征；wk,τ為第k個卷積核在時間偏移τ處的權(quán)重；⊙表示元素間的乘積操作；bk為第k個卷積核的偏置項；τ1表示時間窗口的大??；

33、通過如下公式3和公式4，通過注意力機制融合不同時間步的特征表示：

34、αt＝softmax(qttanh(kht+b))??(3)

35、

36、其中，ht是時間步t的特征向量；q和k是可學習的參數(shù)矩陣；t表示時間步的總數(shù)；b為偏置項；αt為時間步t的注意力權(quán)重；c表示綜合時空關(guān)系的綜合特征表示。

37、本技術(shù)具有如下有益的技術(shù)效果：

38、(1)通過集成的光照強度、色溫傳感器，系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)測并調(diào)整展廳內(nèi)的光照條件。這種精細的環(huán)境控制有助于延長藝術(shù)品的保存期限，確保其長期的物理和視覺品質(zhì)。

39、(2)視線追蹤設(shè)備和互動式照明調(diào)節(jié)單元使得系統(tǒng)能夠根據(jù)觀眾的行為和偏好動態(tài)調(diào)整照明設(shè)置，如光強和色溫。這不僅提升了觀眾的參觀體驗，也增加了展覽的互動性，使觀眾能夠更深入地參與到展覽中。

40、(3)智能控制單元根據(jù)從環(huán)境數(shù)據(jù)采集單元收集的數(shù)據(jù)計算出最佳照明策略，能夠細致調(diào)節(jié)每個led燈源的光強、色溫和光束角度，確保藝術(shù)品在視覺上的最佳展示。這樣的照明優(yōu)化不僅僅局限于保護藝術(shù)品，還著眼于提升整體的視覺效果。