[发明专利]基于全方位计算机视觉的空调节能控制装置

摘要

一种基于全方位计算机视觉的空调节能控制装置，采用全方位视觉传感器来获得室内全景视频图像，微处理器通过对室内全方位视频图像进行识别与理解等技术识别出空调室内人数等信息，并根据室内人数对空调室外机进行占空比控制，实现“按需供气”。在现有的空调温控器基础上，增加了空调室外机的占空比控制器，能准确地检测室内人员的流动情况及把握室内的人数，能实现真正意义上的按需供气，提高根据负荷情况进行响应速率的能力，减少额外能量(无人、人员稀少时)的消耗，节能效果好。

主权项

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器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、透明圆柱体、摄像头，所述的外凸折反射镜面位于透明圆柱体的上方，外凸折反射镜面朝下，黑色圆锥体固定在折反射镜面外凸部的中心，摄像头对着外凸反射镜面朝上，所述的摄像头位于外凸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，用于将采集的圆形视频图像展开为全景柱状图；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(1)表示：fd(X，t0，ti)＝f(X，ti)-f(X，t0) (1)上式中，fd(X，t0，ti)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，ti)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(2)所示：fd(X，ti-k，ti)＝f(X，ti)-f(X，ti-k) (2)上式中，fd(X，ti-k，ti)是实时拍摄到图像与相邻K帧图像问进行图像相减的结果；f(X，ti-k)是相邻K帧时的图像；如fd(X，t0，ti)之阈值、fd(X，ti-k，ti)≥阈值成立时，判定为运动对象；如fd(X，t0，ti)≥阈值、fd(X，ti-k，ti)＜阈值，判定静止对象，并用式(3)来更新替换基准参考图像：$f(X,t_0)\Leftarrow f(X,t_{i-k})---\left(3\right)$ 如fd(X，t0，ti)＜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wi和高度hi，然后用公式(33)计算区域面积属性εarea i，其中Si为某个连通区域的面积：${ϵ}_{\mathrm{area}}^i=\frac{S_i}{w_i*h_i}---\left(33\right)$ 接着用公式(34)进行形状属性占εrate i计算，即矩形的宽度wi与高度hi的比的计算。${ϵ}_{\mathrm{rate}}^i=\frac{w_i}{h_i}---\left(34\right)$ 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Fs和形状属性影响因子Fsh：$R\overrightarrow{e}c=F_s\times ({ϵ}_{\mathrm{area}}^i-{ϵ}_{\mathrm{area}\_s\tan \mathrm{dard}}^i)\overrightarrow{i}+F_{\mathrm{sh}}\times ({ϵ}_{\mathrm{rate}}^i-{ϵ}_{\mathrm{rate}\_s\tan \mathrm{dard}}^i)\overrightarrow{j}---\left(35\right)$ 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，根据统计的室内人员总数，得到空调占空比，并把该占空比信号向占空比控制器发出。