基于热成像处理的汽车空调控制系统的制作方法

本发明涉及一种汽车空调系统，尤其是一种汽车空调控制系统。

背景技术：

汽车空气调节装置简称汽车空调。用于把汽车车厢内的温度、湿度、空气清洁度及空气流动调整和控制在最佳状态，为乘员提供舒适的乘坐环境，减少旅途疲劳；为驾驶员创造良好的工作条件，对确保安全行车起到重要作用的通风装置。一般包括制冷装置、取暖装置和通风换气装置。这种联合装置充分利用了汽车内部有限的空间，结构简单，便于操作，是国际上流行的现代化汽车空调系统。

汽车空调一般主要由压缩机、电控离合器、冷凝器、蒸发器、膨胀阀、贮液干燥器、管道、冷凝风扇、真空电磁阀、怠速器和控制系统等组成。汽车空调分高压管路和低压管路。高压侧包括压缩机输出侧、高压管路、冷凝器、贮液干燥器和液体管路；低压侧包括蒸发器、积累器、回气管路、压缩机输入侧和压缩机机油池。

其中压缩机是整个空调系统的核心，它的工作原理也很简单，当启动汽车空调系统之后，压缩机在发动机带动下开始工作，驱使制冷剂(R134a，一种环保型制冷剂，不会破坏臭氧层、无毒性、无刺激、不燃烧、无腐蚀性)在密封的空调系统中循环流动，压缩机将气态制冷剂压缩成高温高压的制冷剂气体后排出压缩机。低温低压的气态制冷剂经管路被压缩机吸入，进行压缩，进入下一个循环，只要压缩机连续工作，制冷剂就在空调系统中连续循环，产生制冷效果；压缩机停止工作，空调系统内制冷剂随之停止流动，不产生制冷效果。压缩机是靠发动机提供动力的，所以肯定会影响到油耗。

目前市面上的自动空调只是依据当前季节设定一个舒适温度，且时时采集车内温度，反馈到控制端，使车内温度一直保持在这一温度。这确实是个很不错的想法，但即使在人体舒适温度下，有些人还是感觉热或者感觉冷，特别当某个乘客熟睡后，由于人体进入休眠状态，一些器官的工作速度减慢，血液流动的速度也减慢，人体的温度就会随着血液流动速度的减慢，热量补给速度减慢而降低，这时空调可以相应调高温度或减小风量等级，或者某个乘客刚从室外进入车内，在开始的几分钟还是很热的，此乘客需要快速制冷，这时空调可以增加制冷量或者提高风量等级。现在大部分空调都是两温区的，即可以调节车内左右两区域出风口温度使之不同，但每一个区域的前后排温度是一样的。

技术实现要素：

本发明是要提供一种基于热成像处理的汽车空调控制系统，以降低油耗为目的，在原有的结构不变的情况下，加装红外摄像机，采集乘客上半身温度分布图，再依靠图像处理技术，检测算出乘客当前面部表面区域温度，与内置温度值进行比对，通过比对分析结果来优化控制空调管路中加减制冷剂的量与自动调节进风量，从而使各个座位上的乘客感到舒适。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种基于热成像处理的汽车空调控制系统，包括汽车空调系统、电子控制单元、执行机构，汽车内加装红外摄像机，用于采集乘客上半身温度分布图，再通过图像处理器，检测算出乘客当前面部表面区域温度，与内置温度值进行比对，并将比对分析结果经电子控制单元优化控制执行机构来加减汽车空调系统的空调管路中的制冷剂量以及自动调节进风量，从而使各个座位上的乘客感到舒适。

汽车内每个乘客座椅下均装有一个压力传感器，当乘客坐在座椅上后压力传感器输出信号激活红外摄像机。

所述执行机构包括电机、导风板，两个导风板分别安装在汽车空调系统的输风口管路上，导风板连接电机，通过电机转动导风板在管路里的位置，来改变同一温区的前后出风口温度与风量等级。

本发明的有益效果是：本发明能实现降低油耗的目的，在原有的结构不变的情况下，加装红外摄像机，通过采集乘客上半身温度分布图，再依靠图像处理技术，检测算出乘客当前面部表面区域温度，与内置温度值进行比对，通过比对分析结果来优化控制空调管路中加减制冷剂的量与自动调节进风量，从而使各个座位上的乘客感到舒适。

附图说明

图1为本发明的基于热成像处理的汽车空调控制系统图；

图2为人物灰度图像；

图3为人物二值化之后的图像；

图4为以纵坐标为水平方向灰度值之和，横坐标为行数的曲线图；

图5为以行为横坐标截取的脸部区域灰度值之和曲线图；

图6为以纵坐标为竖直方向灰度值之和，横坐标为列数的曲线图；；

图7为以列为横坐标截取的脸部区域灰度值之和曲线图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种基于热成像处理的汽车空调控制系统，包括汽车空调系统、电子控制单元、执行机构、压力传感器等。汽车内加装红外摄像机，用于采集乘客上半身温度分布图，再通过图像处理器，检测算出乘客当前面部表面区域温度，与内置温度值进行比对，并将比对分析结果经电子控制单元优化控制执行机构来加减汽车空调系统的空调管路中的制冷剂量以及自动调节进风量，从而使各个座位上的乘客感到舒适。汽车内每个乘客座椅下均装有一个压力传感器，当乘客坐在座椅上后压力传感器输出信号激活红外摄像机。

执行机构包括电机、导风板。在左右两区域输风口管路各添加两个导风板，分为上导风板与下导风板，转动导风板在管路里的位置，可以改变同一温区的前后出风口温度与风量等级不一样，这样就可以使各个座位需求各自的温度与风量等级，从而使每个乘客都感到舒适。

红外摄像机是利用红外探测器和光学成像物镜接受被测目标的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元件上，从而获得红外热像图，这种热像图与物体表面的热分布场相对应。通俗地讲红外摄像机就是将物体发出的不可见红外能量转变为可见的热图像。热图像的上面的不同颜色代表被测物体的不同温度。

乘客表面的温度是这么判断的，当汽车点火并启动空调时，按照乘客设定温度先制冷五分钟后，每个乘客座椅下都有一个压力传感器，当相应座椅下的压力传感器输出信号时，即表示座椅上有物体施压，然后系统激活红外摄像机，采集相应座椅上的图像并进行分析，分析对比后，根据温度值可判断座椅上施压的是人而不是其他无生命特征物体，然后根据人体表面温度进行调节相应区域制冷量与风量输出，使乘客达到舒适状态。红外摄像机将物体发出的不可见能量转变为可见的热图像，热图像上面不同的颜色代表物体的不同温度。采集完的图片传送至图像处理器处理。首先图像处理器先将采集来的热图像分别进行二值化（图3）与灰度化（图2），由于人脸部区域温度明显高于环境温度，二值化过程中设定相应的阈值，即可区分人物与背景，人物呈白色，背景呈黑色，图像灰度化（图2）之后即可得到整幅图各个像素点的灰度值，很明显人脸区域灰度值较大，程序中将每一列的像素点的灰度值相加（图6，7），并以列为横坐标，列上的灰度值的和为纵坐标作二维图（图6），取曲线中最大的点，再以经验值取最大值左右一部分区域，同理，每一行上的像素点的灰度值也这么操作（图4，5），此时即可大致分割出人物脸部区域的像素点灰度值分布，然后作平均，两个提取出来的区域重叠后即可大致表示脸部区域范围。再对此区域上的像素点灰度值作平均，所得的灰度值再转化为温度值，即可相应的反应出乘客当前脸部表面温度，如若温度值过高，ECU（电子控制单元）将控制信号发给各执行机构，执行机构便增减制冷剂的量以及自动调节相应出风口的风量等级，以快速达到制冷效果或者保持当前温度，从而使乘客感到舒适，而不用乘客自己去手动调节进风量和改变温度值。

控制过程，当车内温度已经达到当季人体舒适温度时，红外摄像机每过一段时间采集一下乘客当前面部区域热图像，分析对比出相应温度时，若同一温区内前后两个人都较热，可降低温度，加大风量等级，以达到较好的制冷效果，一段时间后再次采集乘客热图像，分析对比后发现在舒适温度范围内，即可减小风量等级，并适当提高温度以稳定在当季人体舒适温度范围，若在同一温区前后乘客一个感到舒适，一个感到热，假如前排乘客感到热，加大风量等级并适当降低温度，而且电机转动下导风板，使之上翘，引导大部分风量进入前排出风口，降低前排区域温度，小部分风量进入后排出风口，稳定后排区域温度。同样的，当后排乘客感到热时，控制电机转动上导风板，使之下压。