一种基于大数据的数字化多功能展厅智能控制系统的制作方法

本发明涉及展厅智能控制技术领域，涉及到一种基于大数据的数字化多功能展厅智能控制系统。

背景技术：

展厅是文化、商品等的重要展示方式，现在大到博物馆小到企业都会设置展厅来展示产品或是提升自身品牌形象。随着信息技术的不断发展，展厅也朝着现代化、智能化发展，同时来参展的人越来越多，人们对展厅参展的体验需求与日俱增，人员年龄段也不仅局限于中青年人，现在有些固定团体也会有一些老年团、少年团来参展，增长知识，提高见识。

展厅的灯光系统是展厅的重要组成部分，但是现有的展厅的灯光系统布局单一，不够灵活，没有考虑到参展人数和不同年龄段的参展人对灯光的体验需求不同，当某一展台参展人过多时，会出现遮光现象；而不同年龄段的人对不同光色度心里感受不同，如老年人由于自身身体体质的原因，对一些暖色光比较敏感；目前展厅的灯光调节多为人工控制的方式，而且并未将不同年龄段的人对于光照亮度与光色度的不同偏爱喜好，为了提高参数人数量和不同年龄段参展人对展厅灯光的体验需求以及参展人参展时的大多数人的体验舒适度，本发明提供了一种基于大数据的数字化多功能展厅智能控制系统。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于大数据的数字化多功能展厅智能控制系统，通过展厅内安装光环境传感器和摄像头，分别采集展厅内的光照强度、光色度和聚集在某一块展台的人流聚集图像并进行处理，分析该展台的参展人数量和年龄段分布，统计人流密度等级和展台整体年龄段，然后结合人流密度等级与光照强度的对应关系和各年龄段与光色度的映射对应关系，调节展台灯光系统达到该人流密度等级和整体年龄段适宜的光照强度和光色度，提高了参展人的灯光体验感受和参展舒适度，解决了背景技术中存在的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种基于大数据的数字化多功能展厅智能控制系统，包括信息采集模块、信息处理模块、图像特征匹配模块、特征资源库、中央处理器、灯控执行端和显示器；

信息采集模块与信息处理模块和显示器连接，图像特征匹配模块分别与信息处理模块、资源库、中央处理器连接，中央处理器分别与特征资源库、图片特征匹配模块、灯控执行端和显示器连接；

信息采集模块包括光环境参数采集单元和图像采集单元，所述光环境参数采集单元包括若干光环境传感器，其安置在展厅内，用于采集展厅内灯光的原始光照强度和光色度，其分别记做i0和p0，所述图像采集单元，包括若干摄像头，其安置在展厅内展台的上方，每隔固定时间对展厅内进行拍摄，以获取展厅内聚集在某一块展台的人流聚集图像，信息采集模块将采集到的图像信息发送至信息处理模块；

信息处理模块用于接收信息采集模块发送的某块展台的人流聚集图像，并对接收的人流聚集图像进行滤除噪声、提高对比度、增强边缘及几何校正处理，得到初级图像，进而对初级图像中的人脸进行计数，根据人脸计数统计参展人数量，然后将初级图像按照每个参展人员进行划分，划分成若干个参展人脸图像，形成参展人脸图像集合f(f1,f2,...,fk,...,fn)，k＝1,2,3,4…,n，k表示为第k个参展人，n表示为参展人总数量,fk表示为第k个参展人的人脸图像元素，信息采集模块将参展人数量发送至中央处理器和显示器，并将参展人脸图像集合发送至图像特征匹配单元；

特征资源库存储不同参展人数量对应的人流密度等级及不同人流密度等级对应的光照强度最小阈值，同时还存储预设的不同年龄段对应的人脸特征模板及不同年龄段与光色度的映射对应关系，不同年龄段包括老年、中青年和少年,不同光色度包括冷色度、中性色度和暖色度；

图像特征匹配模块用于接收信息处理模块发送的参展人脸图像集合，对接收的参展人脸图像集合中每个人脸图像的人脸特征分量进行抓取，将抓取的人脸特征分量与特征资源库中的各年龄段对应的人脸特征模板进行逐一对比匹配，并统计抓取的特征分量与特征资源库中存储的各年龄段对应的人脸特征模板的相似度，筛选相似度最大的年龄段，当筛选的最大相似度大于设定的相似度阈值，则输出相似度最大的年龄段，当筛选的最大相似度小于设定的相似度阈值，则不进行图像的处理，参展人脸图像集合中每个人脸图像元素都按照以上方法筛选年龄段，得到人脸年龄段集合fa(fa1,fa2,...,fak,...,fan)，fgk表示为第k个人脸对应的年龄段，g表示为年龄段，a＝a1,a2,a3,a1,a2,a3分别表示为老年段、中青年段、少年段，图像特征匹配模块将人脸年龄段集合发送至中央处理器；

中央处理器用于接收信息处理模块发送的参展人数量，根据接收的参展人数量，提取特征资源库中不同参展人数量对应的人流密度等级及不同人流密度等级对应的光照强度最小阈值，筛选出该参展人数量对应的人流密度等级，进而得到其对应的光照强度最小阈值i，与信息采集模块采集的原始光照强度i0进行对比，得到对比值δi,δi＝i-i0，当δi＝0时，不发送控制信号至灯控执行端，反之发送控制信号至灯控执行端；

同时中央处理器接收图像特征匹配模块发送的人脸年龄段集合，根据接收的人脸年龄段集合，统计参展人的年龄段分布情况，得到参展人年龄段分布集合am(a1m1,a2m2,a3m3)，a1m1表示为处于a1段的参展人数量是m1，a2m2表示为处于a2段的参展人数量是m2，a3m3表示为处于a3段的参展人数量m3，且m1+m2+m3＝n，根据整体年龄段判定规则，判定该展台聚集人流的整体年龄段，提取特征资源库中预设的不同年龄段与光色度的映射对应关系，筛选出该整体年龄段对应的光亮度p，与信息采集模块采集的原始光色度p0进行对比；当p与p0相同时，不发送控制信号至灯控执行端，反之发送控制信号至灯控执行端；

灯控执行端用于接收中央处理器发送的光照强度控制信号，根据接收的δi的数值符号控制灯的光照强度，当δi＞0时，调大展台灯的光照强度，直至调到δi＝0，当δi＜0时，调小展台灯的光照强度，直至调到δi＝0；同时接收中央处理器发送的光色度控制信号，调节展台灯的光色度，直至达到p；

显示器用于接收信息采集模块采集的展厅原始光照强度、光色度和信息处理模块发送的某一展台的参展人数量。

进一步地，所述特征资源库还包括预设的整体年龄段判定规则，整体年龄段的判定规则如下：

当max(m1,m2,m3)＝m1时，整体年龄段为a1,

当max(m1,m2,m3)＝m2时，整体年龄段为a2,

当max(m1,m2,m3)＝m3时，整体年龄段为a3，

当m1＝m2＝m3时，整体年龄段为a1，

当m1＝m3＞m2时，整体年龄段为a1，

当m1＝m2＞m3时，整体年龄段为a1，

当m1＜m2＝m3时，整体年龄段为a3。

其中m1、m2、m3分别表示为处于老年段、中青年段、少年段的参展人数量，a1、a2、a3分别表示为老年段、中青年段、少年段。

有益效果：

(1)本发明提供的一种基于大数据的数字化多功能展厅智能控制系统，通过在展厅内安装光环境传感器和摄像头，分别采集展厅内的光照强度、光色度和聚集在某一块展台的人流聚集图像并进行处理，分析该展台的参展人数量和年龄段分布，统计人流密度等级和展台整体年龄段，然后结合人流密度等级与光照强度的对应关系和各年龄段与光色度的映射对应关系，调节展台灯光系统达到该人流密度等级和整体年龄段适宜的光照强度和光色度，提高了参展人的灯光体验感受和参展舒适度，且摄像头每隔固定时间对展厅内进行拍摄，能够根据参展人数量变化和年龄段变化进行灵活控制，更加智能化。

(2)本发明提供的一种基于大数据的数字化多功能展厅智能控制系统，结合不同年龄段参展人对灯光的色度认知不同，心里感受不同的特点，设置不同年龄段对光色度的映射对应关系，同时对参展人中各年龄段人数都较多时，设定人群整体年龄段判定规则，该规则通过结合少数服从多数的原则，当参展人数较多时，处于哪一年龄段人数较多的人作为整体参展人的年龄段，再进一步结合尊老爱幼的原则，具体为当参展人中各年龄段人数均等分布时，参展人的整体年龄为老年段，当参展人中老年段与中青年段或与少年段人数均等分布且人数多于另一年龄段时，参展人的整体年龄为老年段，当参展人中中青年段与少年段人数均等分布且人数多于老年段时，参展人的整体年龄段为少年段，使展厅的灯控系统更具人性化。

(3)本发明提供的一种基于大数据的数字化多功能展厅智能控制系统，其图像特征匹配方法，采用基于知识的表征方法，主要是根据人脸器官的形状描述以及他们之间的距离特性来获得有助于人脸分类的特征数据，其特征分量通常包括特征点间的欧氏距离、曲率和角度等；人脸由眼睛、鼻子、嘴、下巴等局部构成，提取的人脸图像的特征分量与特征资源库中存储的人脸年龄特征模板进行搜索匹配，通过设定一个阈值，当相似度超过这一阈值，则把匹配得到的人脸年龄段输出，该方法提高了图像识别的准确性和效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明各模块的连接示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1所示，一种基于大数据的数字化多功能展厅智能控制系统，包括信息采集模块、信息处理模块、图像特征匹配模块、特征资源库、中央处理器、灯控执行端和显示器。

信息采集模块与信息处理模块和显示器连接，图像对比分析模块分别与信息处理模块、资源库、中央处理器连接，中央处理器分别与特征资源库、图片对比分析模块、灯控执行端和显示器连接；

信息采集模块包括光环境参数采集单元和图像采集单元，所述光环境参数采集单元包括若干光环境传感器，其安置在展厅内，用于采集展厅内灯光的原始光照强度和光色度，其分别记做i0和p0，所述图像采集单元，包括若干摄像头，其安置在展厅内展台的上方，每隔固定时间对展厅内进行拍摄，以获取展厅内聚集在某一块展台的人流聚集图像，信息采集模块将采集到的图像信息发送至信息处理模块；

信息处理模块用于接收信息采集模块发送的某块展台的人流聚集图像，并对接收的人流聚集图像进行滤除噪声、提高对比度、增强边缘及几何校正处理，得到初级图像，进而对初级图像中的人脸进行计数，根据人脸计数统计参展人数量，然后将初级图像按照每个参展人员进行划分，划分成若干个参展人脸图像，形成参展人脸图像集合f(f1,f2,...,fk,...,fn)，k＝1,2,3,4…,n，k表示为第k个参展人，n表示为参展人总数量,fk表示为第k个参展人的人脸图像元素，信息采集模块将参展人数量发送至中央处理器和显示器，并将参展人脸图像集合发送至图像对比分析单元；

特征资源库存储不同参展人数量对应的人流密度等级及不同人流密度等级对应的光照强度最小阈值，同时还存储预设的不同年龄段对应的人脸特征模板及不同年龄段与光色度的映射对应关系，不同年龄段包括老年、中青年和少年,不同光色度包括冷色度、中性色度和暖色度；

图像特征匹配模块用于接收信息处理模块发送的参展人脸图像集合，对接收的参展人脸图像集合中每个人脸图像的人脸特征分量进行抓取，人脸特征分量包括特征点间的欧氏距离、曲率和角度等，将抓取的人脸特征分量与特征资源库中的各年龄段对应的人脸特征模板进行逐一对比匹配，并统计抓取的特征分量与特征资源库中存储的各年龄段对应的人脸特征模板的相似度，筛选相似度最大的年龄段，当筛选的最大相似度大于设定的相似度阈值，则输出相似度最大的年龄段，当筛选的最大相似度小于设定的相似度阈值，则不进行图像的处理，参展人脸图像集合中每个人脸图像元素都按照以上方法筛选年龄段，得到人脸年龄段集合fa(fa1,fa2,...,fak,...,fan)，fgk表示为第k个人脸对应的年龄段，g表示为年龄段，a＝a1,a2,a3,a1,a2,a3分别表示为老年段、中青年段、少年段，图像特征匹配模块将人脸年龄段集合发送至中央处理器；

中央处理器用于接收信息处理模块发送的参展人数量，根据接收的参展人数量，提取特征资源库中不同参展人数量对应的人流密度等级及不同人流密度等级对应的光照强度最小阈值，筛选出该参展人数量对应的人流密度等级，进而得到其对应的光照强度最小阈值i，与信息采集模块采集的原始光照强度i0进行对比，得到对比值δi,δi＝i-i0，当δi＝0时，不发送控制信号至灯控执行端，反之发送控制信号至灯控执行端；

同时中央处理器接收图像特征匹配模块发送的人脸年龄段集合，根据接收的人脸年龄段集合，统计参展人的年龄段分布情况，得到参展人年龄段分布集合am(a1m1,a2m2,a3m3)，a1m1表示为处于a1段的参展人数量是m1，a2m2表示为处于a2段的参展人数量是m2，a3m3表示为处于a3段的参展人数量m3，且m1+m2+m3＝n，根据整体年龄段判定规则，判定该展台聚集人流的整体年龄段，整体年龄段的判定规则如下：

当max(m1,m2,m3)＝m1时，整体年龄段为a1,

当max(m1,m2,m3)＝m2时，整体年龄段为a2,

当max(m1,m2,m3)＝m3时，整体年龄段为a3，

当m1＝m2＝m3时，整体年龄段为a1，

当m1＝m3＞m2时，整体年龄段为a1，

当m1＝m2＞m3时，整体年龄段为a1，

当m1＜m2＝m3时，整体年龄段为a3。

其中m1、m2、m3分别表示为处于老年段、中青年段、少年段的参展人数量，a1、a2、a3分别表示为老年段、中青年段、少年段。

根据整体年龄段，提取特征资源库中预设的不同年龄段与光色度的映射对应关系，筛选出该整体年龄段对应的光亮度p，与信息采集模块采集的原始光色度p0进行对比；当p与p0相同时，不发送控制信号至灯控执行端，反之发送控制信号至灯控执行端；

灯控执行端用于接收中央处理器发送的光照强度控制信号，根据接收的δi的数值符号控制灯的光照强度，当δi＞0时，调大展台灯的光照强度，直至调到δi＝0，当δi＜0时，调小展台灯的光照强度，直至调到δi＝0；同时接收中央处理器发送的光色度控制信号，调节展台灯的光色度，直至达到p；

显示器用于接收信息采集模块采集的展厅原始光照强度、光色度和信息处理模块发送的某一展台的参展人数量。

其中，本实施例提出一种整体年龄段与光色度的映射对应关系，映射对应关系如下：

a1表示为老年段，a2表示为中青年段，a3表示为少年段，p1表示为冷色度，p2表示为中性色度，p3表示为暖色度。

本发明在展厅内安装光环境传感器和摄像头，分别采集展厅内的光照强度、光色度和聚集在某一块展台的人流聚集图像并进行处理，分析该展台的参展人数量和年龄段分布，统计人流密度等级和展台整体年龄段，然后结合人流密度等级与光照强度的对应关系和各年龄段与光色度的映射对应关系，调节展台灯光系统达到该人流密度等级和整体年龄段适宜的光照强度和光色度，提高了参展人的灯光体验感受和参展舒适度，且摄像头每隔固定时间对展厅内进行拍摄，能够根据参展人数量变化和年龄段变化进行灵活控制，更加智能化、人性化。

以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。