基于視覺的集散式智能照明與安防控制系統(tǒng)及控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]該發(fā)明涉及智能照明與智能安防領(lǐng)域，既適用于室內(nèi)的照明與安防需求，也適用于樓宇、小區(qū)、校園等場所。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)室內(nèi)照明一般都采用機(jī)械開關(guān)，需要手動(dòng)進(jìn)行，操作不方便。樓宇、小區(qū)、校園等公共場所照明，通常都采取統(tǒng)開統(tǒng)關(guān)，所有燈要不全亮，要不全滅。所有這些照明控制均不能實(shí)現(xiàn)“人在燈開”、“人走燈滅”，電能浪費(fèi)嚴(yán)重。
[0003]聲控開關(guān)、紅外感應(yīng)開關(guān)的出現(xiàn)在一定程度實(shí)現(xiàn)了 “人近燈開” “人走燈滅”的功能，但實(shí)際應(yīng)用中聲控通常會造成一定的噪聲污染，并且抗干擾能力差。紅外感應(yīng)開關(guān)因?yàn)槠涓袘?yīng)范圍的局限性，用于照明控制不準(zhǔn)確，有死角。
[0004]安防報(bào)警領(lǐng)域，目前主流的攝像頭監(jiān)控，常常只起到“場景記錄儀”或“圖像遠(yuǎn)程再現(xiàn)”功能，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并響應(yīng)危險(xiǎn)求助，不能最大程度保障人身安全，安防效率低。
[0005]中國專利申請?zhí)?01210155032.X公開了一種圖像識別智能照明控制系統(tǒng)及其控制方法，它是通過對攝像頭視野圖像分區(qū)，實(shí)現(xiàn)對各個(gè)分區(qū)照明燈的控制，其缺點(diǎn)是預(yù)先的分區(qū)過于機(jī)械刻板，每個(gè)分區(qū)里的人體移動(dòng)無法區(qū)分。
[0006]中國專利申請?zhí)?01210415454.6公開了 LED燈照明控制系統(tǒng)及方法，它利用了圖像匹配的方法，但僅適用于在天花板安裝了大量照明燈的室內(nèi)，普適性不強(qiáng)。
[0007]中國專利申請?zhí)?01210365331.6公開的照明控制系統(tǒng)，也用到了攝像頭，但是多控制器，采用圖像合成，推廣成本高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明目的是為了實(shí)現(xiàn)對攝像頭視野內(nèi)任意位置的多盞低功耗照明燈的精確控制，按照視野中人的所在位置和需求準(zhǔn)確配置照明燈及其開關(guān)，實(shí)現(xiàn)照明智能化、人性化、無死角、無噪聲。實(shí)現(xiàn)安防報(bào)警智能化，通過實(shí)時(shí)彩信圖文報(bào)警，對危險(xiǎn)意外早發(fā)現(xiàn)、早報(bào)警、早防止。
[0009]解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案:
一種基于視覺的集散式智能照明與安防控制系統(tǒng)，包括智能控制中心；智能攝像裝置；智能照明裝置；智能管理裝置；報(bào)警接收裝置。
[0010]—種基于視覺的集散式智能照明與安防控制系統(tǒng)，包括智能控制中心；智能攝像裝置；智能照明裝置；智能管理裝置；報(bào)警接收裝置；其特征是智能控制中心的輸入接收來自智能攝像裝置、智能照明裝置和智能管理裝置所發(fā)送的無線信號，智能控制中心的輸出發(fā)送無線控制信號到智能照明裝置和報(bào)警接收裝置。
[0011]所述智能管理裝置是安裝了 APP的智能手機(jī)；報(bào)警接收裝置是包括智能管理裝置的任意設(shè)定號碼的手機(jī)。
[0012]智能控制中心接收來自智能攝像裝置所捕獲的信息、智能照明裝置所反饋的信息和智能管理裝置所發(fā)送的指令信息。智能控制中心再通過對所有信息進(jìn)行綜合判斷、智能決策，發(fā)送照明控制指令到各智能照明裝置。當(dāng)智能攝像裝置檢測到報(bào)警信號時(shí)，實(shí)時(shí)通知智能控制中心將現(xiàn)場圖像以彩信形式發(fā)送至接報(bào)警收裝置報(bào)警。所述智能管理裝置是指安裝了 APP的智能手機(jī)，為系統(tǒng)使用者管理系統(tǒng)方便；所述報(bào)警接收裝置是指包含智能管理裝置的任意設(shè)定號碼的手機(jī)。
[0013]所述智能控制中心由微控制器、語音識別芯片、短信收發(fā)功能芯片和藍(lán)牙功能芯片組成；微控制器通過SPIl串口連接語音識別芯片，微控制器通過USARTl串口連接短信收發(fā)功能芯片，微控制器通過SPI2串口連接無線收發(fā)功能芯片，微控制器通過USART2串口連接藍(lán)牙功能芯片；
所述智能攝像裝置由紅外夜視攝像頭、數(shù)字圖像處理芯片和無線收發(fā)芯片組成，數(shù)字圖像處理芯片通過視頻接口與紅外夜視攝像頭連接，數(shù)字圖像處理芯片通過I/O模擬串口連接無線收發(fā)芯片；所述視頻接口符合工業(yè)常用AV接口標(biāo)準(zhǔn)(復(fù)合視頻信號傳送標(biāo)準(zhǔn))，通過單根同軸電纜線連接。
[0014]所述智能照明裝置由控制器、無線收發(fā)芯片和光照度檢測器組成；控制器通過模擬串口與無線收發(fā)芯片相連，控制器通過I/o端口與光度檢測模塊相連。
[0015]所述智能管理裝置的特點(diǎn)是具有藍(lán)牙功能，通過APP軟件向智能控制中心發(fā)送指令，控制指定照明裝置的亮度和開關(guān)，了解室內(nèi)信息。
[0016]一種基于視覺的集散式智能照明控制方法，包括下述步驟:
(O智能攝像裝置對攝像頭視野內(nèi)所有智能照明裝置所在像素位置進(jìn)行標(biāo)定；即采用觸摸屏手動(dòng)標(biāo)定，或通過標(biāo)識符自動(dòng)標(biāo)定，獲取系統(tǒng)視野內(nèi)所有智能照明裝置在圖像中的像素坐標(biāo)；
(2)智能攝像裝置進(jìn)行人體識別和坐標(biāo)計(jì)算，獲得人體所在位置坐標(biāo)；即循環(huán)采樣視頻流，間隔3~5幀讀取一幀圖像，對每幀采樣圖像進(jìn)行人體識別，當(dāng)識別到人體后，結(jié)合已知的標(biāo)定參數(shù)，計(jì)算獲取視野內(nèi)的人當(dāng)前所在位置坐標(biāo)；在人體位置坐標(biāo)計(jì)算時(shí)，以人體可視部分物理最低點(diǎn)位置像素所在位置為準(zhǔn)；
(3)目標(biāo)照明裝置的搜索匹配:通過前述步驟獲取了所有智能照明裝置的位置坐標(biāo)和當(dāng)前人所在位置坐標(biāo)，分別計(jì)算各智能照明裝置位置坐標(biāo)與人體位置坐標(biāo)間的歐氏距離，將距離人體最近的一個(gè)或若干智能照明裝置確定為控制目標(biāo)，即為目標(biāo)照明裝置；
(4)根據(jù)步驟(3)所確定的目標(biāo)照明裝置當(dāng)前狀態(tài)和歷史狀態(tài)及各智能照明裝置所反饋的環(huán)境亮度信息，綜合后確定該目標(biāo)照明裝置的亮度和開關(guān)狀態(tài)。
[0017](5)重復(fù)步驟2~4的過程，以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)視覺監(jiān)控、智能照明的功能，并且在經(jīng)過5-10分鐘時(shí)間間隔后重復(fù)操作步驟(I) 一次，以保證系統(tǒng)正確記憶各智能照明裝置位置坐標(biāo)。
[0018]—種基于視覺的集散式智能安防報(bào)警方法，其核心是預(yù)先定義特定人體動(dòng)作(如包括向上連續(xù)揮動(dòng)拳頭或雙手抱頭)為危險(xiǎn)報(bào)警信號，智能攝像裝置對此信號進(jìn)行主動(dòng)捕獲并通知控制中心報(bào)警。具體實(shí)現(xiàn)步驟如下:
(I)在前述照明控制方法步驟(2)中，當(dāng)智能攝像裝置檢測到人體時(shí)，復(fù)制原始采樣圖像到副本圖像。
[0019](2)智能攝像裝置對副本圖像進(jìn)行手勢識別，通過邊緣檢測和模板匹配(不限于此方法)先定位人手及手臂位置，再識別是否有握拳手勢。
[0020](3)識別結(jié)果有拳頭姿勢時(shí)，以胳膊肘所在像素點(diǎn)為起點(diǎn)，沿手臂邊緣中線到拳頭質(zhì)心位置建特征向量，并對隨后多幀采樣圖像的副本圖像進(jìn)行保存和特征向量提取，以達(dá)到手臂及拳頭活動(dòng)軌跡的跟蹤，識別出向上揮動(dòng)拳頭動(dòng)作，即捕獲報(bào)警信號；
(4)隨機(jī)抽取識別報(bào)警信號時(shí)所保存副本圖像中的2~3張，對其進(jìn)行壓縮并無線傳送至智能控制中心，智能控制中心將所接收壓縮圖像以彩信發(fā)送至報(bào)警接收裝置。
[0021](5)報(bào)警接收裝置接收到報(bào)警彩信后，負(fù)責(zé)人員根據(jù)彩信圖文信息再次對現(xiàn)場情況進(jìn)行評估。
[0022]本發(fā)明中智能攝像裝置通過程序算法控制而具有機(jī)器學(xué)習(xí)功能，普適于不同環(huán)境，可二十四小時(shí)無間歇進(jìn)行圖像采集、處理和識別，獲取智能照明裝置的實(shí)際位置和人的相對位置，捕獲所定義的危險(xiǎn)報(bào)警信號，為系統(tǒng)提供可靠的視覺信息。該裝置因?yàn)槠渫ㄓ玫腁V視頻接口，允許融合現(xiàn)有安防攝像裝置。
[0023]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明各功能裝置間無線通信，使用簡單方便，既可以單個(gè)系統(tǒng)獨(dú)立使用，也可以多個(gè)系統(tǒng)聯(lián)合使用或嵌入已有照明安防系統(tǒng)。本發(fā)明在照明方面實(shí)現(xiàn)了完全自動(dòng)化、智能化，無噪音、無死角，可以節(jié)省普通照明耗能的509^80%。在安防報(bào)警方面，大量減少數(shù)據(jù)傳送，降低視頻監(jiān)控人員工作強(qiáng)度，同時(shí)大大提高安防效率，有效防范危險(xiǎn)和意外的發(fā)生。
[0024]
【附圖說明】
[0025]圖1是本發(fā)明的各功能裝置布置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖2是本發(fā)明實(shí)施例中智能控制中心的電路圖。
[0027]圖3是本發(fā)明實(shí)施例中智能攝像裝置的電路圖。
[0028]圖4是本發(fā)明實(shí)施例中智能照明裝置的電路圖。
[0029]圖5是本發(fā)明的智能攝像裝置控制程序流程圖。
[0030]圖中，1-智能控制中心，2-智能攝像裝置，3-智能照明裝置，4-智能管理裝置， 攝像頭視角。
[0031]圖5中，I表示系統(tǒng)智能照明成員數(shù)目，X1表示編號為i的照明成員，i取值為(I, 2，3-1);其中G表示某時(shí)刻系統(tǒng)視野內(nèi)人數(shù)，Yj表示第j個(gè)人，j取值為(1，2，3…G);S表示圖像采樣間隔幀數(shù)。
[0032]Pn為原始采樣圖像，即攝像頭捕捉到的原始圖像；
Pnl為復(fù)制得到的副本圖像，即對目標(biāo)采樣圖像進(jìn)行拷貝所得。
【具體實(shí)施方式】
[0033]實(shí)施例:圖1所示，一種基于視覺的集散式智能照明與安防控制系統(tǒng)，包括智能控制中心I ;智能攝像裝置2 ;智能照明裝置3 ;智能管理裝置4 ;報(bào)警接收裝置；
智能控制中心I接收來自智能攝像裝置2所捕獲的信息、智能照明裝置3所反饋的信息和智能管理裝置4所發(fā)送的指令信息，對所有信息進(jìn)行綜合判斷、智能決策，并發(fā)送照明控制指令到各智能照明裝置。當(dāng)智能攝像裝置檢測到報(bào)警信號時(shí)，實(shí)時(shí)通知智能控制中心將現(xiàn)場圖像以彩信形式發(fā)送至接報(bào)警收裝置報(bào)警。
[0034]所述智能管理裝置4是指安裝了 APP的智能手機(jī)，允許系統(tǒng)使用者管理系統(tǒng)成員，如控制任意照明裝置的亮度和開關(guān)，了解室內(nèi)人數(shù)等；所述報(bào)警接收裝置是指任意被設(shè)定號碼的手機(jī)，它包含智能管理裝置。
[0035]圖2所示，所述智能控制中心以ARM7微控制器UO為核心，通過SPIl串口擴(kuò)展了Ul語音識別芯片LD3320，通過USARTl串口擴(kuò)展了 U2短信收發(fā)功能芯片，通過SPI2串口擴(kuò)展了 U3無線收發(fā)芯片NRF24L01，通過USART2串口擴(kuò)展了 U4藍(lán)牙