一种智能空调及其温度调节方法
【专利摘要】本发明提供一种智能空调，包括主机、热成像模块以及图像处理模块；所述热成像模块用于获取环境热图像；所述图像处理模块与所述热成像模块连接，用于对接收的所述环境热图像进行处理得到环境参数；所述主机与所述图像处理模块连接，用于根据所述环境参数调节温度、出风大小以及出风方向。本发明还提供一种智能空调的温度调节方法，通过热成像模块获取环境热图像，然后通过图像处理模块处理获得环境参数，主机再根据环境参数调节温度、出风方向以及出风大小，实现智能化的温度调节，提升了使用者舒适度，同时达到了节能的目的，而且，本发明还能够对异常热源进行实时监测和预警，有效避免危险的发生。
【专利说明】
一种智能空调及其温度调节方法
技术领域
[0001]本发明涉及智能空调系统，尤其涉及一种智能空调及其温度调节方法。
【背景技术】
[0002]随着社会的发展、人们生活水平的提高，空调成为人们日常生活中不可缺少的电器之一，很多厂商为了追求更大的市场空间一直致力于研发出更智能的空调。
[0003]目前，绝大部分智能空调主要采用以下技术I)通过空调内置的温度传感器，感知空调附近的温度变化，调节空调的工作状态，可在一定程度上达到节能的目的；2)通过红外测温芯片，结合运动扫描装置，可实现对外界环境场的大致温度分布的判断；3)基于可见光摄像头的场景分析方法，通过在空调中植入可见光摄像头，通过人体检测和识别技术实现人体目标的检测和大致的距离定位，实现智能化的定向送风。但是，通过空调内置的温度传感器缺少对整体环境温度分布及目标人体的信息判断，因此用户体验并不好;通过红外测温芯片只能实现单点的温度信息采集，且其工作距离受到反射模块功率的限制，难以解决遮挡等问题，也难以实现对整个环境温度场分布的全局分析，而基于可见光摄像头的场景分析方法无法获取准确的温度信息，同时在空调上安装可见光摄像头也会引起用户的心理抵触情绪。
【发明内容】
[0004]为了解决上述问题，本发明提出的智能空调及其温度调节方法能够实时的分析房间里的人员状态，温度分布，目标位置等信息，从而实现智能化的温度调节，这样即可以提高使用者的舒适度，同时又达到节能的目的，还对异常热源进行监测。
[0005]本发明提出的具体技术方案为:提供一种智能空调，包括主机、热成像模块以及图像处理模块;所述热成像模块用于获取环境热图像;所述图像处理模块与所述热成像模块连接，用于对接收的所述环境热图像进行处理得到环境参数;所述主机与所述图像处理模块连接，用于根据所述环境参数调节温度、出风大小以及出风方向。
[0006]进一步地，所述环境热图像包括目标人体的热图像以及背景区域的热图像;所述环境参数包括目标人体的方位、目标人体的距离以及背景区域的热图像的温度分布信息；所述主机用于根据所述目标人体的方位调节出风方向、根据所述目标人体的距离调节出风大小以及根据所述背景区域的热图像的温度分布信息调节温度。
[0007]进一步地，所述主机包括分别与所述图像处理模块连接的风速调节单元、风向调节单元以及温度调节单元;所述风速调节单元用于调节出风大小，所述风向调节单元用于调节出风方向，所述温度调节单元用于控制温度的高低。
[0008]进一步地，所述图像处理模块包括依次连接的预处理单元、检测单元以及计算单元;所述预处理单元用于对所述环境热图像进行预处理，所述检测单元用于检测预处理后的环境热图像中目标人体的头部区域、目标人体的躯干区域以及背景区域，所述计算单元用于根据所述目标人体的头部区域分别获得目标人体的方位、目标人体的距离以及根据所述背景区域获得背景区域的热图像的温度分布信息。
[0009]进一步地，所述检测单元包括报警器，所述检测单元设有温度阈值，所述报警器用于在所述检测单元检测到所述背景区域中存在温度高于所述温度阈值的区域时发出蜂鸣声。
[0010]本发明还提供一种如上所述智能空调的温度调节方法，所述方法包括以下步骤:
[0011]热成像模块获取环境热图像，所述环境热图像包括目标人体的热图像以及背景区域的热图像；
[0012]图像处理模块接收所述环境热图形并对所述环境热图像进行处理得到环境参数；
[0013]主机接收所述环境参数并根据所述环境参数调节温度、出风方向以及出风大小。
[0014]进一步地，所述环境参数包括目标人体的方位、目标人体的距离以及背景区域的热图像的温度分布信息，所述图像处理模块中设有温度阈值；图像处理模块接收所述环境热图形并对所述环境热图像进行处理得到环境参数具体包括:
[0015]对所述环境热图像进行滤波；
[0016]对滤波后的环境热图像进行检测获得目标人体的头部区域、目标人体的躯干区域以及背景区域；
[0017]判断所述背景区域中是否存在温度高于所述温度阈值的区域，若存在，报警器发出蜂鸣声，若不存在，则执行下一步；
[0018]根据所述目标人体的头部区域分别获得目标人体的方位以及目标人体的距离、根据所述背景区域获得背景区域的热图像的温度分布信息。
[0019]进一步地，根据所述目标人体的头部区域获得目标人体的方位的具体步骤包括:
[0020]获取所述头部区域的中心点在所述环境热图像中的位置信息；
[0021]根据所述位置信息、所述环境热图像的大小以及所述热成像模块的垂直视角计算目标人体的垂直方位角；
[0022]根据所述位置信息、所述环境热图像的大小以及所述热成像模块的水平视角计算目标人体的水平方位角。
[0023]进一步地，根据所述目标人体的头部区域获得目标人体的距离的具体步骤包括:
[0024]计算不同的人体距离以及不同的水平方位角对应的人体头部区域的大小，得到关于水平方位角、人体距离以及头部区域的采样数据，其中，人体距离为人体的头部区域的中心点与所述热成像模块之间的距离；
[0025]根据所述采样数据、所述目标人体的水平方位角以及所述目标人体的头部区域得出所述目标人体的距离。
[0026]进一步地，主机接收所述环境参数并根据所述环境参数调节温度、出风大小以及出风方向的具体步骤包括
[0027]主机根据所述背景区域的热图像的温度分布信息调节温度、根据所述目标人体的方位调节出风方向以及根据所述目标人体的距离调节出风大小。
[0028]本发明提出的智能空调及其温度调节方法，通过热成像模块获取环境热图像，然后通过图像处理模块处理获得环境参数，主机再根据环境参数调节温度、出风方向以及出风大小，实现智能化的温度调节，提升了使用者舒适度，同时达到了节能的目的，而且，本发明还能够对异常热源进行实时监测和预警，有效避免危险的发生。
【附图说明】
[0029]通过结合附图进行的以下描述，本发明的实施例的上述和其它方面、特点和优点将变得更加清楚，附图中:
[0030]图1为智能空调模块示意图；
[0031 ]图2为智能空调的温度调节方法流程示意图；
[0032]图3为步骤S2的流程示意图；
[0033]图4为目标人体的垂直方位角示意图；
[0034]图5为水平方位角、人体距离以及头部区域的采样数据分布示意图。
【具体实施方式】
[0035]以下，将参照附图来详细描述本发明的实施例。然而，可以以许多不同的形式来实施本发明，并且本发明不应该被解释为限制于这里阐述的具体实施例。相反，提供这些实施例是为了解释本发明的原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够理解本发明的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改。
[0036]参照图1，本实施例提供一种智能空调，包括主机10、热成像模块20以及图像处理模块30。所述智能空调通过热成像模块20获取环境热图像，然后通过图像处理模块30对环境热图像进行处理得到目标人体的位置信息，再根据目标人体的位置信息通过主机10调节出风方向以及出风大小，同时结合背景区域的热图像信息来调节温度，从而实现智能化的温度调节，提升了使用者舒适度，同时达到了节能的目的。其中，本实施例中的智能空调既可以是壁挂式空调，也可以为立式空调，图像处理模块30可以通过硬件方式实现，也可以通过智能空调自身的操作系统以软件形式实现。
[0037]具体的，热成像模块20例如为红外热像仪，热成像模块20接收环境中各个物体发出的红外线并生成与之对应的环境热图像，通过环境热图像可以看出环境中的各个物体的温度分布，这里的环境热图像包括目标人体的热图像以及背景区域的热图像。在实际操作过程中，热成像模块20在接收环境热图像之前需要对其空间参数进行设定，可以根据实际需要在出厂之前对热成像模块20的空间参数进行设定。本实施例中的智能空调包括一个热成像模块20，在其他实施例中，为了能够获得更准确的目标人体信息，可以根据实际需要采用多个热成像模块20基于立体视觉原理来获得目标人体信息。
[0038]图像处理模块30与热成像模块20连接，用于对接收的环境热图像进行处理得到环境参数，其中，环境参数包括目标人体的方位、目标人体的距离以及背景区域的热图像的温度分布信息。图像处理模块30包括依次连接的预处理单元31、检测单元32以及计算单元33;预处理单元31与热成像模块20连接，用于对接收的环境热图像进行预处理，预处理主要是对环境热图像进行滤波，通过滤波可以去除环境热图像的噪声，其次，预处理还包括对去噪后的环境热图像进行增强，在实际处理过程中，预处理单元31首先需要对接收的环境热图像进行图像矫正，采用一般的图像矫正方法即可。
[0039]检测单元32用于检测预处理后的环境热图像中目标人体的头部区域、目标人体的躯干区域以及背景区域。在检测单元32中设有用于检测目标人体头部区域的第一温度阈值区间Tl以及用于检测目标人体的躯干区域的第二温度阈值期间T2，例如，Tl为35°?36°，T2为30°?32°。当检测单元32检测到环境热图像中部分区域的温度分布属于Tl时，则该区域属于目标人体的头部区域;当检测单元32检测到环境热图像中部分区域的温度分布属于T2时，则该区域属于目标人体的躯干区域，确定目标人体的头部区域、目标人体的躯干区域之后，背景区域即为环境热图像中除去目标人体的头部区域、目标人体的躯干区域之外的区域。
[0040]为了能够对异常热源进行实时监测和预警，检测单元32包括报警器320，检测单元32设有温度阈值，当检测单元32检测到背景区域中存在温度高于温度阈值的区域时，报警器320发出蜂鸣声用于提醒用户，有效避免了危险的发生。
[0041 ]计算单元33用于根据所述目标人体的头部区域分别获得目标人体的方位、目标人体的距离，同时，计算单元33还用于根据背景区域获得背景区域的热图像的温度分布信息。主机10与计算单元33连接，用于根据目标人体的方位调节出风方向实现定向出风以及根据目标人体的距离调节出风大小实现定量出风，除此之外，主机10还用于根据背景区域的热图像的温度分布信息调节温度实现节能的目的，例如，背景区域中人数比较多的情况下，主机10将温度调低;背景区域中人数较少的情况下，主机10将温度相对调高。
[0042]具体的，主机10包括分别与所述图像处理模块30连接的风速调节单元11、风向调节单元12以及温度调节单元13;风速调节单元11用于调节出风大小，风向调节单元12用于调节出风方向，温度调节单元13用于控制温度的高度。
[0043]参照图2，本实施例还提供一种如上所述智能空调的温度调节方法，所述方法包括以下步骤:
[0044]步骤S1、热成像模块20获取环境热图像，其中，环境热图像包括目标人体的热图像以及背景区域的热图像。
[0045]步骤S2、图像处理模块30接收所述环境热图形并对所述环境热图像进行处理得到环境参数，其中，环境参数包括目标人体的方位、目标人体的距离以及背景区域的热图像的温度分布信息，图像处理模块30中设有温度阈值。
[0046]参照图3，步骤S2具体包括以下步骤:
[0047]S21、对所述环境热图像进行预处理，其中，预处理包括对所述环境热图像进行图像矫正、滤波以及增强，例如，采用平滑滤波去除环境热图像的噪声，采用直方图拉伸的方法对环境热图像进行增强以提高其对比度。
[0048]S22、对预处理后的环境热图像进行检测获得目标人体的头部区域、目标人体的躯干区域以及背景区域，目标人体的头部区域为环境热图像中温度分布属于Tl的区域，目标人体的躯干区域为环境热图像中温度分布属于T2的区域，背景区域即为环境热图像中除去目标人体的头部区域、目标人体的躯干区域之外的区域。
[0049]为了能够对异常热源进行实时监测和预警，步骤S2还包括:
[0050]S23、判断所述背景区域中是否存在温度高于温度阈值的区域，若存在，则报警器发出蜂鸣声以提醒用户存在异常热源，若不存在，则执行步骤S24;
[0051 ] S24、根据目标人体的头部区域分别获得目标人体的方位以及目标人体的距离、根据所述背景区域获得背景区域的热图像的温度分布信息，统计背景区域的热图像的温度分布均值和均方差，通过所述均值和均方差得出背景区域的热图像的温度分布信息，其中，目标人体的方位包括目标人体的垂直方位角以及水平方位角。
[0052]具体的，步骤S24中根据目标人体的头部区域获得目标人体的方位包括:
[0053]S241、获取目标人体的头部区域的中心点在所述环境热图像中的位置信息；这里环境热图像的大小通过像素来表示，其中，W表示环境热图像的横向尺寸即横向像素点总数，H表示环境热图像的纵向尺寸即纵向像素点总数，以环境热图像中心点为原点，则可以确定目标人体的头部区域的中心点的位置坐标(x，y);
[0054]S242、根据位置坐标(X，y)、环境热图像的纵向尺寸H以及热成像模块20的垂直视角Θ计算目标人体的垂直方位角β。
[0055]参照图4，下面通过具体实例来描述垂直方位角β的计算过程。热成像模块20的镜头中心光轴为水平方向且通过环境热图像中心点，其中垂直方位角β为热成像模块和目标人体的头部区域的中心点连线与镜头中心光轴之间的夹角，D为热成像模块20与环境热图像中心点之间的距离，从图中可以得出tani3 = y/D，tan(0/2)=H/2D，则可以推导出垂直方位角P = arctan(2y/H*tan(9/2))。
[0056]S243、根据位置信息(x，y)、环境热图像的横向尺寸W以及热成像模块20的水平视角γ计算目标人体的水平方位角ω。水平方位角ω的计算方法类似于垂直方位角β的计算方法，经过计算可以得出水平方位角ω = arc tan (2x/ff*tan ( γ/2))。
[0057]具体的，步骤S24中根据目标人体的头部区域获得目标人体的距离包括:
[0058]S244、计算不同的人体距离以及不同的水平方位角对应的人体头部区域的大小，得到关于水平方位角、人体距离以及头部区域的采样数据，人体距离为人体的头部区域的中心点与热成像模块20之间的距离，如图5所示，例如，热成像模块20的工作距离为5米，热成像模块20的水平方位角为80°，首先，人体距离为I米，人体按照水平方位角度10度/次移动，每次移动后，热成像模块20获得人体热图像并检测出人体头部区域，计算出头部区域的热图像面积S，这样便可以获得7个关于水平方位角、人体距离以及头部区域的一组采样数据;然后，人体移动20厘米，重复上述步骤，直到人体距离为5米，这样便可以获得一个20 X 7的关于水平方位角、人体距离以及头部区域的采样数据矩阵；
[0059]S245、根据步骤S244中的采样数据矩阵，通过插值计算的方法估算出与目标人体的水平方位角以及目标人体的头部区域对应的目标人体的距离。
[0060]步骤S3、主机10根据目标人体的方位调节出风方向、根据目标人体的距离调节出风大小以及根据背景区域的热图像的温度分布信息调节温度。
[0061]以上所述仅是本申请的【具体实施方式】，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。
【主权项】
1.一种智能空调，其特征在于，包括主机、热成像模块以及图像处理模块； 所述热成像模块用于获取环境热图像； 所述图像处理模块与所述热成像模块连接，用于对接收的所述环境热图像进行处理得到环境参数； 所述主机与所述图像处理模块连接，用于根据所述环境参数调节温度、出风大小以及出风方向。2.根据权利要求1所述的智能空调，其特征在于，所述环境热图像包括目标人体的热图像以及背景区域的热图像;所述环境参数包括目标人体的方位、目标人体的距离以及背景区域的热图像的温度分布信息;所述主机用于根据所述目标人体的方位调节出风方向、根据所述目标人体的距离调节出风大小以及根据所述背景区域的热图像的温度分布信息调节温度。3.根据权利要求1或2所述的智能空调，其特征在于，所述主机包括分别与所述图像处理模块连接的风速调节单元、风向调节单元以及温度调节单元;所述风速调节单元用于调节出风大小，所述风向调节单元用于调节出风方向，所述温度调节单元用于控制温度的高低。4.根据权利要求1所述的智能空调，其特征在于，所述图像处理模块包括依次连接的预处理单元、检测单元以及计算单元;所述预处理单元用于对所述环境热图像进行预处理，所述检测单元用于检测预处理后的环境热图像中目标人体的头部区域、目标人体的躯干区域以及背景区域，所述计算单元用于根据所述目标人体的头部区域分别获得目标人体的方位、目标人体的距离以及根据所述背景区域获得背景区域的热图像的温度分布信息。5.根据权利要求4所述的智能空调，其特征在于，所述检测单元包括报警器，所述检测单元设有温度阈值，所述报警器用于在所述检测单元检测到所述背景区域中存在温度高于所述温度阈值的区域时发出蜂鸣声。6.—种如权利要求1?5任一所述智能空调的温度调节方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤: 热成像模块获取环境热图像，所述环境热图像包括目标人体的热图像以及背景区域的热图像； 图像处理模块接收所述环境热图形并对所述环境热图像进行处理得到环境参数； 主机接收所述环境参数并根据所述环境参数调节温度、出风方向以及出风大小。7.根据权利要求6所述的温度调节方法，其特征在于，所述环境参数包括目标人体的方位、目标人体的距离以及背景区域的热图像的温度分布信息，所述图像处理模块中设有温度阈值；图像处理模块接收所述环境热图形并对所述环境热图像进行处理得到环境参数具体包括: 对所述环境热图像进行滤波； 对滤波后的环境热图像进行检测获得目标人体的头部区域、目标人体的躯干区域以及背景区域； 判断所述背景区域中是否存在温度高于所述温度阈值的区域，若存在，报警器发出蜂鸣声，若不存在，则执行下一步； 根据所述目标人体的头部区域分别获得目标人体的方位以及目标人体的距离、根据所述背景区域获得背景区域的热图像的温度分布信息。8.根据权利要求7所述的温度调节方法，其特征在于，根据所述目标人体的头部区域获得目标人体的方位的具体步骤包括: 获取所述头部区域的中心点在所述环境热图像中的位置信息； 根据所述位置信息、所述环境热图像的大小以及所述热成像模块的垂直视角计算目标人体的垂直方位角； 根据所述位置信息、所述环境热图像的大小以及所述热成像模块的水平视角计算目标人体的水平方位角。9.根据权利要求7所述的温度调节方法，其特征在于，根据所述目标人体的头部区域获得目标人体的距离的具体步骤包括: 计算不同的人体距离以及不同的水平方位角对应的人体头部区域的大小，得到关于水平方位角、人体距离以及头部区域的采样数据，其中，人体距离为人体的头部区域的中心点与所述热成像模块之间的距离； 根据所述采样数据、所述目标人体的水平方位角以及所述目标人体的头部区域得出所述目标人体的距离。10.根据权利要求9所述的温度调节方法，其特征在于，主机接收所述环境参数并根据所述环境参数调节温度、出风大小以及出风方向的具体步骤包括: 主机根据所述背景区域的热图像的温度分布信息调节温度、根据所述目标人体的方位调节出风方向以及根据所述目标人体的距离调节出风大小。
【文档编号】G01J5/00GK105972765SQ201610357437
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年5月25日
【发明人】宋展
【申请人】深圳先进技术研究院