[发明专利]基于全方位计算机视觉的空调节能控制装置

权利要求书

1、一种基于全方位计算机视觉的空调节能控制装置，包括空调温控器、微处理器以及安装于室内上部中央用于感知室内人员数量的视觉传感器，所述空调温控器设有第一继电器，所述第一继电器连接空调室外机，所述的视觉传感器与微处理器连接，其特征在于：所述的空调节能控制装置还包括用以控制空调室外机通断电周期的占空比控制器，所述占空比控制器连接第二继电器，所述第二继电器与第一继电器串联，所述第二继电器与电源连接；

所述视觉传感器为全方位视觉传感器，所述的全方位视觉传感器包括用以反射监控领域中物体的外凸折反射镜面、用以防止光折射和光饱和的黑色圆锥体、透明圆筒体、摄像头，所述的外凸折反射镜面位于透明圆筒体的上方，外凸折反射镜面朝下，黑色圆锥体固定在外凸折反射镜面外凸部的中心，摄像头对着外凸折反射镜面朝上，所述的摄像头的透镜位于外凸折反射镜面的虚焦点位置；

所述的微处理器包括：

图像数据读取模块，用于读取从全方位视觉传感器传过来的视频图像信息；

图像数据文件存储模块，用于将读取的视频图像信息通过文件方式保存在存储单元中；

全方位视觉传感器标定模块，用于对全方位视觉传感器的参数进行标定，建立空间的实物图像与所获得的视频图像的对应关系；

图像展开处理模块，用于将采集的环状视频图像展开为矩形全景图；

运动对象检测模块，用于将所获得的当前帧现场视频图像与一个相对比较稳定的基准参考图像进行差值运算，图像相减的计算公式如式(39)表示：

f_d(X，t₀，t_i)＝f(X，t_i)-f(X，t₀)        (39)

上式中，f_d(X，t₀，t_i)是实时拍摄到图像与基准参考图像间进行图像相减的结果；f(X，t_i)是实时拍摄到图像；f(X，t₀)是基准参考图像；

并将当前图像中与相邻K帧的图像相减计算公式如(40)所示：

f_d(X，t_i-k，t_i)＝f(X，t_i)-f(X，t_i-k)      (40)

上式中，f_d(X，t_i-k，t_i)是实时拍摄到图像与相邻K帧图像间进行图像相减的结果；f(X，t_i-k)是相邻K帧时的图像；

如f_d(X，t₀，t_i)≥阈值、f_d(X，t_i-k，t_i)≥阈值成立时，判定为运动对象；

如f_d(X，t₀，t_i)≥阈值、f_d(X，t_i-k，t_i)<阈值，判定为静止对象，并用式(₄₁)来更新替换基准参考图像：

f(X,t0)⇐f(X,ti-k)---(41)]]>

如f_d(X，t₀，t_i)<阈值，判定为静止对象；

连通区域计算模块，用于对当前图像进行标记，像素灰度为0的小区表示此小区无活动物体，像素灰度为1则表示此小区有活动物体，计算当前图像中的像素是否与当前像素周围相邻的某一个点的像素相等，如像素的灰度相等判断为具有连通性，将所有具有连通性的像素作为一个连通区域；

室内人员数估计模块，用于求每个连通区域的宽度w_i和高度h_i，然后用公式(33)计算区域面积属性其中S_i为某个连通区域的面积：

ϵareai=Siwi*hi---(33)]]>

接着用公式(34)进行形状属性计算，即连通区域的宽度w_i与高度h_i的比的计算；

ϵratei=wihi---(34)]]>

使用公式(35)进行面积和形状属性的综合判断，设定区域面积影响因子F_s和形状属性影响因子F_sh：

Re→c=Fs×(ϵareai-ϵarea_standardi)i→+Fsh×(ϵratei-ϵrate_standardi)j→---(35)]]>

式中：为连通区域半径的面积标准值，为连通区域半径的形状属性标准值；

如值小于设定的阈值，判定该连通区域为人体，并统计室内的人员总数；

所需占空比比率设定模块，用于建立建筑环境、房间大小、房间内人员数量以及空调占空比的对应序列，最后确定空调占空比，并把该占空比信号向占空比控制器发出；

在所述的所需占空比比率设定模块中，将实际人数与最大容纳人数的比来表示室内的热负荷变化率，将其转换成无量纲的相对人数比，如公式(42)表示，

PeopleRatio(％)＝sum/Max*100  (42)

用公式(36)表示控制策略：

式(36)中，sum是室内实际的人数，Max是最大可容纳的室内人数，Max是根据具体的建筑使用环境，空调功率以及房间人数匹配关系决定，f(PeopleRatio)为线性关系或高次曲线关系。