[发明专利]智能检测的夜间卧室窗户开度操作平台

摘要

本发明涉及一种基于红外检测的夜间卧室窗户开度操作平台，包括红外成像设备、红外室内图像处理设备、窗户开度控制设备和AT89C51单片机，所述红外成像设备用于对卧室室内拍摄以获得红外室内图像，所述红外室内图像处理设备与所述红外成像设备连接，用于对所述红外室内图像进行图像处理，所述AT89C51单片机与所述红外室内图像处理设备连接，用于基于所述红外室内图像处理设备的图像处理结果控制所述窗户开度控制设备对卧室窗户的开启模式。通过本发明，能够在夜间根据卧室人体出汗情况和室外风速自动控制卧室窗户的打开状态。

主权项

一种基于红外检测的夜间卧室窗户开度操作平台，所述操作平台包括红外成像设备、红外室内图像处理设备、窗户开度控制设备和AT89C51单片机，所述红外成像设备用于对卧室室内拍摄以获得红外室内图像，所述红外室内图像处理设备与所述红外成像设备连接，用于对所述红外室内图像进行图像处理，所述AT89C51单片机与所述红外室内图像处理设备连接，用于基于所述红外室内图像处理设备的图像处理结果控制所述窗户开度控制设备对卧室窗户的开启模式；其特征在于，所述操作平台还包括：有毒气体检测设备，与所述AT89C51单片机连接，用于检测卧室内是否存在有毒气体，并在检测到存在有毒气体时，将有毒气体含量发送到所述AT89C51单片机；风速检测设备，设置在卧室外部的外墙上，用于检测并输出卧室外部的实时风速；供电设备，设置在卧室外部的外墙上，包括太阳能供电器件、市电接口、切换开关和电压转换器，所述切换开关与所述太阳能供电器件和所述市电接口分别连接，根据市电接口处的市电电压大小决定是否切换到所述太阳能供电器件以由所述太阳能供电器件供电，所述电压转换器与所述切换开关连接，以将通过切换开关输入的5V电压转换为3.3V电压；移动硬盘，用于预先存储人体灰度阈值范围和预设像素数量阈值，还用于预先存储基准汗水图像，所述基准汗水图像为对基准汗水进行拍摄而获得的只包括汗水像素的图像；所述红外室内图像处理设备设置在卧室内部的内墙上，与所述红外成像设备连接，用于接收红外室内图像；所述红外室内图像处理设备包括对比度增强子设备、维纳滤波子设备、中值滤波子设备、均值滤波子设备、图像膨胀子设备、图像腐蚀子设备、灰度化处理子设备、阈值选择子设备、人体分割子设备和汗水提取子设备；所述对比度增强子设备、所述维纳滤波子设备、所述中值滤波子设备、所述均值滤波子设备、所述图像膨胀子设备、所述图像腐蚀子设备、所述灰度化处理子设备对所述红外室内图像依次执行对比度增强、维纳滤波、中值滤波、均值滤波、图像膨胀、图像腐蚀和灰度化处理，以获得灰度化图像；所述阈值选择子设备与所述移动硬盘和所述灰度化处理子设备分别连接，用于依次从所述人体灰度阈值范围中选择一个值作为预选灰度阈值，采用预选灰度阈值将灰度化图像划分为预选背景区域和预选目标区域，计算预选背景区域占据灰度化图像的面积比例作为第一面积比，计算预选背景区域的像素平均灰度值作为第一平均灰度值，计算预选目标区域占据灰度化图像的面积比例作为第二面积比，计算预选目标区域的像素平均灰度值作为第二平均灰度值，将第一平均灰度值减去第二平均灰度值，获得的差的平方乘以第一面积比和第二面积比，获得的乘积作为阈值乘积，选择阈值乘积最大的预选灰度阈值作为目标灰度阈值；所述人体分割子设备与所述阈值选择子设备连接，用于采用目标灰度阈值将灰度化图像划分为背景图像和人体图像；所述汗水提取子设备与所述人体分割子设备和所述移动硬盘分别连接，从人体图像中提取与基准汗水图像匹配的各个汗水子图像，累计各个汗水子图像中的像素总和，当得到的像素总和大于预设像素数量阈值时，判断人体存在汗水并输出存在汗水信号，当得到的像素总和小于等于预设像素数量阈值时，判断人体不存在汗水并输出不存在汗水信号；所述AT89C51单片机与所述红外成像设备、所述风速检测设备、所述移动硬盘、所述红外室内图像处理设备和所述窗户开度控制设备分别连接，在接收到不存在汗水信号，控制所述窗户开度控制设备以关闭卧室窗户，在接收到存在汗水信号，打开卧室窗户，并根据接收到的实时风速确定所述窗户开度控制设备的开启策略；其中，所述AT89C51单片机确定的开启策略具体包括：所述AT89C51单片机基于风速开度对照表控制所述窗户开度控制设备，使得所述窗户开度控制设备控制卧室窗户的开度与实时风速成反比；其中，所述风速开度对照表被预先存储在所述移动硬盘预先中，所述风速开度对照表给出了每一个风速范围与窗户开度的映射关系，所述AT89C51单片机根据所述风速开度对照表使得所述窗户开度控制设备控制窗户的开度与实时风速成反比；其中，所述对比度增强子设备、所述维纳滤波子设备、所述中值滤波子设备、所述均值滤波子设备、所述图像膨胀子设备、所述图像腐蚀子设备、所述灰度化处理子设备、所述阈值选择子设备、所述人体分割子设备和所述汗水提取子设备分别采用不同型号的FPGA芯片来实现；用户输入设备，用于在用户的操作下，输入所述人体灰度阈值范围和所述预设像素数量阈值；所述用户输入设备为键盘；声光报警设备，与所述AT89C51单片机连接，用于在所述AT89C51单片机连接的控制下进行声光报警；所述AT89C51单片机在接收到的有毒气体含量大于等于预设含量阈值时，向所述声光报警设备发送声光报警信号。