基于人眼视觉原理的煮粥煮奶火力自动控制方法及装置。该方法通过安装在灶头上方的摄像头以固定间隔时间拍摄一幅正在烹煮的粥、奶的纹理图像并计算其粗糙度，通过每个像素的水平和垂直两个方向的不重叠窗口的偏差而得到该纹理图像的粗糙度描述子，然后分析粗糙度变化是否达到阈值的要求，如果达到则控制炉具转为文火状态；否则返回第一步。该装置包括摄像头和火力控制装置，以及控制处理模块和与之相连的控制面板和时钟模块，控制处理模块包括摄像头控制模块、沸点检测模块、文火脉冲输出模块、关火脉冲输出模块与数据存储模块。本发明专利技术结构简单、可靠易行、判断精确，实现了对煮粥煮奶的无监督火力自动控制，也可应用于工业和商业炉灶设备。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种燃气炉具或电炉设备的控制方法和装置，具体涉及一种基于人眼视觉原理的煮粥煮奶火力自动控制方法及装置，属于机器视觉及智能电子领域。
技术介绍
烹饪灶具是一种生活必备的厨房用具，主要包括家用燃气灶和电炉。由于燃气价格的不断上涨，燃气灶的热效率性能显得格外重要；同时消费者对燃气灶的安全性、节能性、智能性也提出了更高的要求；并且节能型家电也越来越被国家和电器厂家所重视。现有的燃气具产品的技术含量较初期有很大的提高，但是大多都着眼于安全性， 虽有一部分考虑到了节能性，但主要局限在如何提高单位燃气量的最大供热能力上。无人监督的煮粥做法往往是检测温度或者是直接设置烹饪的时间，如具有煮饭和保温功能的控制器。目前主要有两类产品，一类是半机械式的调谐锅，用改变继电器的通断时间或二极管半波整流的方式来调节沸腾后的功率，但这些功率调节有限，仍会溢出；另一类是电子限温和微电脑控制技术的控制器，电脑中存有事先设置的各种功能控制程序，煲煮过程中不断测量传感器感应的温度，通过继电器的通断比来调节加热功率。由于气压和每种粥、奶的特性的不同，每种粥、奶的沸腾温度也不一样，温度的阈值往往不好控制。目前的靠检测温度来调节燃气供给量的燃气炉或电炉往往不准确，煮出的粥粘稠度不一。而人眼视觉在粥、奶的沸腾度上具有敏锐地判断能力，根据人眼视觉的判断结果，按照不同粥、奶沸腾后立即控制燃气的供给量，提供不同的燃气火力或电功率。这不仅会节约大量的能源，而且更能保证不同性质的粥、奶按其特性进行烹煮。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于人眼视觉原理的煮粥煮奶火力自动控制方法，该方法基于人眼视觉对不同粥、奶的沸腾度的判断，能够根据各种粥、奶的沸腾度，控制燃气的供应量或电炉的功率，以克服现有技术的不足。不仅煮粥、奶时可节约燃气能量，而且更能保证不同种类的粥、奶按其特性进行烹煮，不会存在煮过或者煮不熟的情况，完全相当于烹煮过程中人眼对粥、奶在锅内的状态来判断沸腾程度，这种判断方式对于粥、奶种类的不同沸点、地方气压差异具有不变性。本专利技术的另一个目的在于提供一种基于人眼视觉原理的煮粥煮奶火力自动控制装置，该装置实现两种功能，一种功能是根据沸点检测模块检测到的沸腾度，自动调节灶具的火力，以实现全自动煮粥、奶；另一种功能是控制从第一次检测到沸点到灶具关闭的时间，称之为文火慢炖时间。控制器中已经对各种粥品分成了六大类，每种粥品文火慢炖时间已经根据经验作了设定，用户可以根据实际修改文火慢炖时间，系统具有自动记忆功能，下次对该类粥品的文火慢炖时间按照上次的设定自动执行。本专利技术方法的技术构思如下煮粥时，一般先用大火煮开，煮开后改成文火慢炖；煮奶时，当煮开之后可直接关火。如果有人在旁边观察，人眼根据锅中粥、奶的状态很容易判断何时是煮开状态，然后将燃气炉或电炉改为文火或小功率状态抑或关火，从而节约了大量的能源。粥、奶的表面结构可视为一种纹理图像，煮的过程中，粥、奶表面特征会有明显的起伏变化和结构变化，这种特性和纹理的粗糙度非常相似；而人眼对粥、奶品的特征的变化与人眼对纹理的粗糙度感知有很大的关系，所以可以用纹理的粗糙度描述子来定量的描述粥品在烹煮过程中的特征变化，提出一种基于人眼视觉原理的煮粥煮奶火力自动控制方法，可实现相当于人眼视觉的监督效果。本专利技术是基于Tamura的纹理粗糙度的描述子，来总结每种粥、奶在烹煮过程中粗糙度的变化规律的。值得说明的是通过实验发现当粥、奶煮沸时或者说达到沸点时，粥、奶表面的各种特征是最不均勻的，此时粗糙度最大，而这种最大值是很容易检测到的，因此检测该最大值可作为判断沸点的依据。为了有利于描述本专利技术的技术方案，需要简单介绍一下纹理粗糙度描述子的概念和含义粥、奶表面可以看成是一种纹理，而纹理的粗糙度描述子是与人类视觉感知相关联的一种主要的描述子之一，用于描述纹理基元的平均尺度。一幅纹理中通常包括多种尺度的纹理基元，粗糙度描述子与图像的灰度级空间变化有关，也就是与图像的纹理基元的尺寸有关，粗糙度描述子的目的就是要分辨出纹理中的平均纹理基元的尺度，既描述粥、奶表面的变化程度。一种基于人眼视觉原理的煮粥煮奶火力自动控制方法，其特征在于该方法包括以下步骤步骤1，在灶头上方安装摄像头，摄像头以固定间隔时间δ秒拍摄一幅正在烹煮的粥、奶的纹理图像；步骤2，对该幅纹理图像计算其粗糙度，如下对该幅图像的每个像素点ρ (X，y)， 计算在五种不同尺寸的窗口中的灰度平均值Ak (X，y)，以ρ点为中心点的五种窗口的大小为2k*2k，(k = 1，2，3，4，5)，其中权利要求1.一种基于人眼视觉原理的煮粥煮奶火力自动控制方法，其特征在于该方法包括以下步骤步骤1，在灶头上方安装摄像头，摄像头以固定间隔时间δ秒拍摄一幅正在烹煮的粥、 奶的纹理图像；步骤2，对该幅纹理图像计算其粗糙度，具体方法如下对该幅图像的每个像素点P (X， y)，计算在五种不同尺寸的窗口中的灰度平均值Ak (X，y)，以ρ点为中心点的五种窗口的大小为2k*2k，(k = 1，2，3，4，5)，其中x+2k~l-\ y+l^-lAk(U)= Σ YJii J) If/-> k-\ ， l=x~2 j=y-2k~l函数f (X，y)为纹理图像在坐标(X，y)处的灰度值；步骤3，在每个像素的水平和垂直两个方向，计算对应于每个k值的不重叠窗口的偏差 Ek(X， y)，EKjh(x,y) = |Ακ(χ+2κ"1,γ)-Ακ(χ-2κ-1,γ) Εκ,v (χ, y) = I Ak(χ, γ+2κ^)-Ακ(χ, y-2^1) |，并判断每个像素点在水平或垂直方向的使Ek(x，y)最大的一个K值，记为Kmax，O,力=2‘，再取整幅纹理图像所有象素点的Sbest的平均值作为该纹理图像的粗糙度描述子的测量；步骤4，根据预先设置的阈值分析粗糙度变化程度是否达到阈值的要求，如果达到则发出信号，控制炉具转为文火或低功率状态，并在达到预设的文火慢炖时间后关火；否则返回第一步，继续通过摄像头每隔S秒拍摄一幅正在烹煮的粥、奶的纹理图像。2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于上述摄像头的分辨率在 400*600-200*300 之间。3.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于上述计算每个像素点ρ(X，y)在五种不同尺寸的窗口中的灰度平均值Ak(X，y)的步骤中，如果超出了图像的坐标范围采用在图像的四周补零的方法。4.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于上述计算偏差Ek(x，y)的步骤中，如果超出了图像的坐标范围采用在图像的四周补零的方法。5.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于上述粗糙度变化的阈值为2个单位的粗糙度。6.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于上述步骤4中，煮奶时的文火慢炖时间设置为0。7.一种基于人眼视觉原理的煮粥煮奶火力自动控制装置，包括摄像头(1)，和火力控制装置(2)，其特征在于还包括控制上述摄像头(1)和火力控制装置(2)的控制处理模块 (3)，以及与该控制处理模块(3)相连的控制面板(9)和时钟模块(10)，所述的控制处理模块(3)包括摄像头控制模块(5)和与该摄像头控制模块(5)连接的用于计算摄像头(1)拍摄的图像粗糙度的沸点检测模块(4)，且沸点检测模块⑷经由文火本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种基于人眼视觉原理的煮粥煮奶火力自动控制方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤１，在灶头上方安装摄像头，摄像头以固定间隔时间δ秒拍摄一幅正在烹煮的粥、奶的纹理图像；步骤２，对该幅纹理图像计算其粗糙度，具体方法如下：对该幅图像的每个像素点ｐ（ｘ，ｙ），计算在五种不同尺寸的窗口中的灰度平均值Ａｋ（ｘ，ｙ），以ｐ点为中心点的五种窗口的大小为：２ｋ＊２ｋ，（ｋ＝１，２，３，４，５），其中：＊＊＊函数ｆ（ｘ，ｙ）为纹理图像在坐标（ｘ，ｙ）处的灰度值；步骤３，在每个像素的水平和垂直两个方向，计算对应于每个ｋ值的不重叠窗口的偏差Ｅｋ（ｘ，ｙ），ＥＫ，ｈ（ｘ，ｙ）＝｜ＡＫ（ｘ＋２Ｋ－１，ｙ）－ＡＫ（ｘ－２Ｋ－１，ｙ）｜ＥＫ，ｖ（ｘ，ｙ）＝｜ＡＫ（ｘ，ｙ＋２Ｋ－１）－ＡＫ（ｘ，ｙ－２Ｋ－１）｜，并判断每个像素点在水平或垂直方向的使Ｅｋ（ｘ，ｙ）最大的一个Ｋ值，记为Ｋｍａｘ，令＊＊＊再取整幅纹理图像所有象素点的Ｓｂｅｓｔ的平均值作为该纹理图像的粗糙度描述子的测量；步骤４，根据预先设置的阈值分析粗糙度变化程度是否达到阈值的要求，如果达到则发出信号，控制炉具转为文火或低功率状态，并在达到预设的文火慢炖时间后关火；否则返回第一步，继续通过摄像头每隔δ秒拍摄一幅正在烹煮的粥、奶的纹理图像。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：董军宇，孙玉娟，吴则举，李华，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：发明
国别省市：95
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