基于图像识别和红外传感的教室智能照明系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于图像识别和红外传感的教室智能照明系统，包括：控制器，用于数据处理及信号控制；照明灯，设置为若干并分布于室内；驱动器，与各照明灯一一对应并用于驱动对应照明灯，驱动器的输入端与控制器相连、输出端与对应照明灯相连；红外检测器，用于检测室内人体存在的情况，红外检测器的输出端与控制器相连并向控制器发送红外检测信息；摄像头，设于室内并用于拍摄室内物体；图像识别器，用于分析识别摄像头所拍摄的图像，图像识别器的输入端与与摄像头相连、输出端与控制器相连并向控制器发送图像识别信息。本实用新型专利技术综合运用图像识别以及红外传感技术，实时监测教室内人员分布情况，实现对多组照明灯的智能控制。

Classroom intelligent lighting system based on image recognition and infrared sensor

【技术实现步骤摘要】
基于图像识别和红外传感的教室智能照明系统
本技术涉及环保节能及照明系统领域，尤其涉及一种基于图像识别和红外传感的教室智能照明系统。
技术介绍
我国现已逐渐步入现代化，用电量逐年上升，其中照明用电约占总发电量的10％，而随着社会的进步，节约能源已是世界发展的趋势。在学校中，教室内人少大面积照明和无人照明的情况屡屡发生，教室内的照明环保问题已刻不容缓。在照明领域，照明控制起到了重要的作用，传统的照明控制是在靠近回路处加上开关，由开关来控制照明，属于手动控制。而更进一步地，也有不少采用红外传感器来进行照明控制，即在教室内增设红外传感器，以进行人体探测，当探测到有人体存在时即打开照明灯开关，当未探测到人体存在时即关闭照明灯开关。这一方式也具有缺陷，首先其难以将人体与其他动物区分开，存在误触发的情况；其次当室内面积较大、照明灯较多的时候也无法准确地定位人体，从而无法准确地根据人体位置启闭照明灯。因此，为了解决上述技术问题，就需要一种基于图像识别和红外传感的教室智能照明系统，综合运用图像识别以及红外传感技术，实时监测教室内人员分布情况，实现对多组照明灯的智能控制。
技术实现思路
有鉴于此，本技术的目的在于提供一种基于图像识别和红外传感的教室智能照明系统，综合运用图像识别以及红外传感技术，实时监测教室内人员分布情况，实现对多组照明灯的智能控制。本技术提供的一种基于图像识别和红外传感的教室智能照明系统，包括：控制器，用于数据处理及信号控制；照明灯，设置为若干并分布于室内；驱动器，与各照明灯一一对应并用于驱动对应照明灯，所述驱动器的输入端与控制器相连、输出端与对应照明灯相连；红外检测器，用于检测室内人体存在的情况，所述红外检测器的输出端与控制器相连并向控制器发送红外检测信息；摄像头，设于室内并用于拍摄室内物体；图像识别器，用于分析识别摄像头所拍摄的图像，所述图像识别器的输入端与与摄像头相连、输出端与控制器相连并向控制器发送图像识别信息；电源，用于给系统中各用电部件供电。作为一种优选的技术方案，该系统还包括一上位机，所述控制器与上位机之间通过通讯模块相通信。作为一种优选的技术方案，所述通讯模块采用RS485串口通信电路。作为一种优选的技术方案，该系统还包括用于检测照明灯电流的电流检测器，所述电流检测器的输入端与照明灯相连、输出端与控制器相连。作为一种优选的技术方案，所述控制器为STM32单片机。与现有技术相比，本技术的基于图像识别和红外传感的教室智能照明系统具有以下有益技术效果：本技术采用图像识别和红外传感技术实现了对教室人员用电的实时监测，图像采集器以及红外检测其用于检测室内是否有人及其所在位置，并将信号反馈给控制器，控制器将相应的控制信号传给驱动器后通过驱动器驱动照明灯亮灭；利用STM32单片机实现了对多组照明灯的智能控制，通过电流检测器与通讯模块实现了对照明灯故障的状态监测与实时信息反馈；图像识别和红外传感的传感融合技术，实现了对教室内部是否存在人体，以及对人员分布的判断，通过以上设置保证了系统的稳定性和避免了系统实现过程中存在的一些外部干扰因素，尽可能达到教室用电高效节能智能化，减少普遍存在的不必要的用电浪费，解决教室内人少大面积照明和无人照明的难题。附图说明图1为本技术的系统结构原理图。具体实施方式下面将结合本技术的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。如图1所示：本实施例提供了一种基于图像识别和红外传感的教室智能照明系统，包括控制器1、照明灯2、驱动器3、红外检测器4、摄像头5、图像识别器6及电源7。其中，控制器1用于数据处理及信号控制，可选用现有的单片机，优选为、STM32单片机，其具有数据实时采集模块、数据实时存储模块、单片机控制模块，用于数据的实时采集与存储、信号的输入与输出以及相关指令的输出。照明灯2设置为若干(指的数量)并分布于室内；照明灯2的数量可根据室内面积而定，其优选为LED灯结构。驱动器3与各照明灯2一一对应并用于驱动对应照明灯2，所述驱动器3的输入端与控制器1相连、输出端与对应照明灯2相连；控制器1通过驱动器3控制照明灯2的启闭。驱动器3例如可为TONGLINGJQC-3FF-S-Z继电器。红外检测器4用于检测室内人体存在的情况，所述红外检测器4的输出端与控制器1相连并向控制器1发送红外检测信息。红外检测器4可采用HC-SR501人体红外感应模块。摄像头5，设于室内并用于拍摄室内物体；摄像头5的分辨率高于1080P；同时，当红外检测器4未检测到人体存在时，控制器1可控制摄像头5进入休眠状态；摄像头5可采用星瞳OpenMV4H7Cam智能摄像头。图像识别器6，用于分析识别摄像头5所拍摄的图像，所述图像识别器6的输入端与与摄像头5相连、输出端与控制器1相连并向控制器1发送图像识别信息；图像识别器6利用三帧差法对图像进行计算，其提取摄像头5所拍摄图像序列中连续的三帧图像，然后进行两两差分，接着进行二值化，达到去噪的目的，最后做两个二值图像的与运算，检测出中间帧的运动对象；通过三帧差法判别教室内人员的运动轨迹后将人员在教室内所处位置反馈给控制器1，控制器1通过驱动器3驱动人员所处位置照明灯2的点亮，实现教室照明系统的智能控制。电源7用于给系统中各用电部件供电；优选为市电，220V的电压经过整流、滤波、稳压后为系统供电，并且可设置保护模块保护系统正常运行。本实施例中，该系统还包括一上位机8，所述控制器1与上位机8之间通过通讯模块9相通信。上位机8例如为PC机；能够远程储存并监控照明灯2的启闭情况；所述通讯模块9优选采用RS485串口通信电路。本实施例中，该系统还包括用于检测照明灯2电流的电流检测器10，所述电流检测器10的输入端与照明灯2相连、输出端与控制器1相连。电流检测器10采用霍尔元件，通过霍尔元件实时检测照明电路中的电流大小并传输给控制器1进行处理，控制器1判断电流是否正常并且通过通讯模块9反馈信号给上位机8，实现了对照明灯2故障的状态监测与实时信息反馈。电流检测器10可采用WCS1800霍尔电流传感器模块。本技术的电子部件及其信号的连接关系在电子通信领域极为常见，为所属
的技术人员所熟知，可直接采用现有的结构，因而其具体的电路连接结构、型号、参数已经属于该领域中的现有技术，只需要采用现有的电路连接结构、型号、参数即可在，在此不再赘述。以上所述的仅是本技术的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本技术结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于图像识别和红外传感的教室智能照明系统，其特征在于，包括：/n控制器，用于数据处理及信号控制；/n照明灯，设置为若干并分布于室内；/n驱动器，与各照明灯一一对应并用于驱动对应照明灯，所述驱动器的输入端与控制器相连、输出端与对应照明灯相连；/n红外检测器，用于检测室内人体存在的情况，所述红外检测器的输出端与控制器相连并向控制器发送红外检测信息；/n摄像头，设于室内并用于拍摄室内物体；/n图像识别器，用于分析识别摄像头所拍摄的图像，所述图像识别器的输入端与摄像头相连、输出端与控制器相连并向控制器发送图像识别信息；/n电源，用于给系统中各用电部件供电。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于图像识别和红外传感的教室智能照明系统，其特征在于，包括：
控制器，用于数据处理及信号控制；
照明灯，设置为若干并分布于室内；
驱动器，与各照明灯一一对应并用于驱动对应照明灯，所述驱动器的输入端与控制器相连、输出端与对应照明灯相连；
红外检测器，用于检测室内人体存在的情况，所述红外检测器的输出端与控制器相连并向控制器发送红外检测信息；
摄像头，设于室内并用于拍摄室内物体；
图像识别器，用于分析识别摄像头所拍摄的图像，所述图像识别器的输入端与摄像头相连、输出端与控制器相连并向控制器发送图像识别信息；
电源，用于给系统中各用电部件供电。


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【专利技术属性】
技术研发人员：刘安彬，向劲松，张江，曾江林，
申请(专利权)人：重庆交通大学，
类型：新型
国别省市：重庆;50