基于图像运算的灯光控制方法技术

基于图像运算的灯光控制方法，涉及计算机图像运算与自动化控制交叉的技术领域，其包括：步骤一、通过固定设置在教室前、后以及左侧或右侧的摄像头同时监测教室内的人员变化情况并录制视频；步骤二、从三个摄像头录制的视频中分别提取当前时间点的图像；步骤三、从三副图像中提取各座位区域中的像素，将前摄像头图像中提取的像素与后摄像头图像中提取的像素相减；若二者的像素差值大于设定的上限值，则判定当前该座位区域无人；步骤四、若判定当前该座位区域无人，则控制与该座位区域相对应的灯光关闭；上述步骤二至步骤四按照设定的间隔时间间歇性执行。该灯光控制方法所涉及的系统架构和算法简单且执行准确性较高，具备较高的实用价值。

【技术实现步骤摘要】
基于图像运算的灯光控制方法
本专利技术涉及计算机图像运算与自动化控制交叉的
，特别涉及一种基于图像运算的灯光控制方法。
技术介绍
高校自修室中经常出现“人已走，灯未关”的情况，每年因为忘记关灯的问题造成了大量的电能浪费。最初解决该问题的方法是安排值班人员到点巡查，由巡查人员将无人使用的灯光关闭，该办法增加了值班人员的工作负担并且效率不高，近些年来，随着互联网及通讯技术的发展，针对灯光控制的方法也变得越来越智能化。中国专利文献CN109121270A公开了一种互联网通信技术的教室灯光控制方法和系统，其通过给每间教室构建一个不同的无线局域网，再以每个学生的智能手机作为灯光控制客户端，灯光控制客户端与内网服务器通信，再由内网服务器控制照明灯的打开，内网服务器同时监测灯光控制客户端与无线局域网的连接状态，当灯光控制客户端与无线局域网断开后，内网服务器控制相应的照明灯关闭。该控制方法依赖安装有APP的智能手机作为控制客户端，整个系统架构偏复杂。中国专利文献CN105934051A公开了一种基于互动式教室灯光智能控制系统，其通过摄像头拍摄教室内的图像，然后采用Hog特征和SVM分类器进行教室人头框定，进而统计出各区域的人数，绘制出人员分布图，再根据人员分布情况控制教室灯光。该文献中显然是通过单一摄像头获取教室内的图像，加上其是对人头进行框定，很容易出现后方座位的人头被其前方座位的人遮挡的情况，如此将导致统计数据准确性大大降低，进而影响执行准确性。另外，该灯光智能控制系统涉及的算法较为复杂，并且其采用的是人工智能算法，前期需要大量的样本训练来保证人头识别的准确性。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种涉及的系统架构和算法简单且执行准确性较高的基于图像运算的灯光控制方法。为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种基于图像运算的灯光控制方法，包括：步骤一、通过固定设置在教室前方的前摄像头、固定设置在教室后方的后摄像头以及固定设置在教室左侧或右侧的侧摄像头同时监测教室内的人员变化情况并录制视频；步骤二、从前摄像头、后摄像头及侧摄像头录制的视频中分别提取当前时间点的图像；步骤三、从步骤二提取的三副图像中提取各座位区域中的像素，然后将前摄像头所对应图像中座位区域的像素与后摄像头所对应图像中对应座位区域的像素相减；若二者的像素差值大于设定的上限值，则判定当前该座位区域无人；若二者的像素差值小于设定的上限值，则将侧摄像头所对应图像中该座位区域的像素分别与前摄像头所对应图像中座位区域的像素以及后摄像头所对应图像中座位区域的像素相减；在相减后所得到的两个像素差值中，若有一个像素差值大于设定的上限值或者两个像素差值均小于设定的下限值，则判定当前该座位区域无人，若有一个像素差值大于设定的下限值并小于设定的上限值，则判定当前该座位区域有人；步骤四、若判定当前该座位区域无人，则控制与该座位区域相对应的灯光关闭；上述步骤二至步骤四按照设定的间隔时间间歇性执行。其中，在步骤一之前还包括将教室划分为多个座位区域并确定各座位区域在每个摄像头所对应视频图像中的坐标范围的步骤，并且在步骤三中，根据所确定的各座位区域的坐标范围从图像中提取对应坐标范围内的像素。其中，在步骤三中还包括对各副图像作矫正以及平滑去噪处理的步骤，对各副图像作矫正以及平滑去噪处理后，再从各副图像中提取各座位区域中的像素。优选地，在步骤二之后、步骤三之前，还包括判定教室内是否有灯光开启的步骤，若教室内无灯光开启，则不执行步骤三及其之后的步骤，若教室内有灯光开启，则执行步骤三及其之后的步骤。进一步地，在判定教室内是否有灯光开启时，先利用颜色空间转换算法将所提取的图像由RGB格式转换为HSV格式，然后判断各副图像中所有座位区域的亮度是否均低于设定阈值；若是，则判定教室内无灯光开启；若否，则判定教室内有灯光开启。更进一步地，在步骤四中，还包括：当判定结果为教室内有灯光开启时，再判断各副图像中被判定为有人的座位区域的亮度是否均低于设定阈值，若是，则控制与该座位区域相对应的灯光开启，若否，则不作处理。本专利技术利用三个不同方向的摄像头（目前大部分高校的教室前后都安装有监控摄像头，某些教室在左右两侧也安装有摄像头，实际应用时可考虑利用现有的摄像头）对教室内的人员变化情况进行监测，再通过对图像中座位区域的像素进行提取和计算，判定座位区域是否有人，并根据判断结果控制该座位区域所对应的灯光。与现有的灯光控制方法相比，本专利技术无需为每个教室设置单独的局域网，也无需为每个用户提供控制客户端，整个灯光控制系统的架构更简单。另外，由于本专利技术采用三个不同方向的摄像头获取图像，大大减轻了因遮挡导致判断错误的问题，并且本专利技术所采用的算法在投入实际应用之前无需进行大量的样本训练，其对图像进行提取和计算的方法也非常简单，更简单的算法有利于减轻控制系统的运算压力，降低了对系统硬件的要求。具体实施方式为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例对本专利技术作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本专利技术的限定。实施例1本实施例所涉基于图像运算的灯光控制方法包括以下步骤：1、通过固定设置在教室前方的前摄像头、固定设置在教室后方的后摄像头以及固定设置在教室左侧或右侧的侧摄像头同时监测教室内的人员变化情况并录制视频。2、从前摄像头、后摄像头及侧摄像头录制的视频中每间隔一段时间各提取一副时间点相同的图像。3、从前面提取的三副图像中提取各座位区域中的像素，再将前摄像头所对应图像中座位区域的像素与后摄像头所对应图像中对应座位区域的像素相减；若二者的像素差值大于设定的上限值，则判定该座位区域无人；若二者的像素差值小于设定的上限值，则将侧摄像头所对应图像中该座位区域的像素分别与前摄像头所对应图像中座位区域的像素以及后摄像头所对应图像中座位区域的像素相减；在相减后所得到的两个像素差值中，若有一个像素差值大于设定的上限值或者两个像素差值均小于设定的下限值，则判定该座位区域无人，若有一个像素差值大于设定的下限值并小于设定的上限值，则判定该座位区域有人。4、若判定座位区域无人，则控制与该座位区域相对应的灯光关闭。按照设定的间隔时间（例如可以是3～5分钟）间歇性执行上述步骤2-4。本领域技术人员应当明白，作为实施上述方法的准备工作之一，在步骤1之前还包括将教室划分为多个座位区域并确定各座位区域在每个摄像头所对应视频图像中的坐标范围的步骤。当然，在步骤3中提取各座位区域的像素时，也是根据前面所确定的各座位区域的坐标范围从图像中提取对应坐标范围内的像素。对于视频图像质量欠佳（例如图像有一定变形或者噪点偏多）的情况，在步骤3中应当还包括对各副图像作矫正以及平滑去噪处理的步骤，对各副图像作矫正以及平滑去噪处理后，再从各副图像中提取各座位区域中的像素。另外，本领域技术人员应当明白，为保证结果准确性，用于差分的图像中对应于同一座位本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于图像运算的灯光控制方法，其特征在于，包括：/n步骤一、通过固定设置在教室前方的前摄像头、固定设置在教室后方的后摄像头以及固定设置在教室左侧或右侧的侧摄像头同时监测教室内的人员变化情况并录制视频；/n步骤二、从前摄像头、后摄像头及侧摄像头录制的视频中分别提取当前时间点的图像；/n步骤三、从步骤二提取的三副图像中提取各座位区域中的像素，然后将前摄像头所对应图像中座位区域的像素与后摄像头所对应图像中对应座位区域的像素相减；/n若二者的像素差值大于设定的上限值，则判定当前该座位区域无人；/n若二者的像素差值小于设定的上限值，则将侧摄像头所对应图像中该座位区域的像素分别与前摄像头所对应图像中座位区域的像素以及后摄像头所对应图像中座位区域的像素相减；在相减后所得到的两个像素差值中，若有一个像素差值大于设定的上限值或者两个像素差值均小于设定的下限值，则判定当前该座位区域无人，若有一个像素差值大于设定的下限值并小于设定的上限值，则判定当前该座位区域有人；/n步骤四、若判定当前该座位区域无人，则控制与该座位区域相对应的灯光关闭；/n上述步骤二至步骤四按照设定的间隔时间间歇性执行。/n

【技术特征摘要】
1.基于图像运算的灯光控制方法，其特征在于，包括：
步骤一、通过固定设置在教室前方的前摄像头、固定设置在教室后方的后摄像头以及固定设置在教室左侧或右侧的侧摄像头同时监测教室内的人员变化情况并录制视频；
步骤二、从前摄像头、后摄像头及侧摄像头录制的视频中分别提取当前时间点的图像；
步骤三、从步骤二提取的三副图像中提取各座位区域中的像素，然后将前摄像头所对应图像中座位区域的像素与后摄像头所对应图像中对应座位区域的像素相减；
若二者的像素差值大于设定的上限值，则判定当前该座位区域无人；
若二者的像素差值小于设定的上限值，则将侧摄像头所对应图像中该座位区域的像素分别与前摄像头所对应图像中座位区域的像素以及后摄像头所对应图像中座位区域的像素相减；在相减后所得到的两个像素差值中，若有一个像素差值大于设定的上限值或者两个像素差值均小于设定的下限值，则判定当前该座位区域无人，若有一个像素差值大于设定的下限值并小于设定的上限值，则判定当前该座位区域有人；
步骤四、若判定当前该座位区域无人，则控制与该座位区域相对应的灯光关闭；
上述步骤二至步骤四按照设定的间隔时间间歇性执行。


2.根据权利要求1所述的基于图像运算的灯光控制方法，其特征在于：在步骤一之前还包括将教室划分为多个座位区域并确定各座位区域在每个摄像头所对应视频...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱凌志，陈敏，戈布凡，李新龙，胡湘龙，杨苗苗，
申请(专利权)人：湖南工学院，
类型：发明
国别省市：湖南;43