一种基于视频图像处理的照明灯智能控制方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电子控制领域，特别涉及一种基于视频图像处理的照明灯智能控制方 法及系统。 技术背景
[0002] 从上世纪开始，社会已经开始关注能源消耗的问题了，如今，人们再一次提出节约 型社会的概念，提倡一种节能环保的理念。灯光照明系统在人类社会中必不可少，是人类生 活的重要组成部分，但是光照系统也会因为人们节能意识不够强烈，导致在没有人的环境 下，灯具仍然保持通路状态，加上我国人口密集，灯具数量庞大，浪费的电量成为危害社会 发展的重要因素。因节能需要，照明系统控制方式有人手控制，声音控制，感光控制，声光控 制这几种控制方法。这些方法虽然一定程度上解决了照明系统浪费电量大的问题，但是仍 然存在极大不足。
[0003] 人为控制方式，离开光照范围时候人手关闭照明系统，可以减少一定电量的损耗， 但是因为人节能意识不强，或者人没办法及时知道哪里存在耗费电量的灯具系统，因此这 样并不要能根本上解决这个问题。
[0004] 感光控制方式，利用光敏电阻光照条件下电阻低，黑暗条件下电阻高的特点，当环 境范围内光照强度增强，照明系统自动关闭，环境内光照强度减弱，照明系统自动开启。但 是该方法不能有效解决光照范围内没有人时候造成的光照浪费问题，而且容易受到闪电等 环境因素的干扰，造成照明系统不正常开关。
[0005] 声音控制照明系统方式，根据声响判断是否有人进入光照范围内，虽然可以减少 电量耗费。但是声响十分容易受到环境因素影响，导致照明系统误开错开，并且不能识别到 光照强度变化，到了白天需要人为关灯。
[0006] 兼顾上面情况，出现声光控制的方式，可把声控与光控的优点结合在一起，一定程 度上解决缺点，但是这种控制方式不适合应用于在一些工厂等噪声比较吵杂的地方。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于视频图像处理的照 明灯智能控制方法。
[0008] 本发明的另一目的在于提供一种基于视频图像处理的照明灯智能控制系统。
[0009] 本发明的目的通过如下技术方案实现：
[0010] 一种基于图像视频处理的照明灯智能控制方法，包括如下步骤：
[0011] S1、对摄像头获取的视频流序列运用动态行人检测算法检测动态行人，若判定无 动态行人则继续执行步骤S1，若判定有动态行人则发出开灯指令，执行步骤S3 ;
[0012] S2、当视频流没有检测到动态行人时，则运用静态行人检测算法检测静态行人，若 判定有静态行人则继续执行步骤S2 ;若判定无静态行人则发出关灯指令，进入步骤S3 ;
[0013] S3、串口通信模块不断监控照明灯控制指令并及时发送到单片机控制照明灯的亮 灭，执行关灯指令后进入步骤S1，执行开灯指令后进入步骤S2。
[0014] 所述步骤S1中，所述动态行人检测算法为基于帧差法的OpenCv运动物体检测算 法。
[0015] 所述步骤S1具体包括以下步骤：
[0016] S11、运用运动物体检测算法检测当前视频流中是否有运动物体，若有则进行步骤 S12,若不满足则继续执行步骤S11 ;
[0017] S12、将当前视频流中的运动物体用方形框标出，并判断方形框的面积是否满足 大于面积阈值K，若满足则判定为当前捕获视频流中可能有动态行人存在，进行步骤S13， 不满足则判定为环境干扰，继续执行步骤S11 ;
[0018] S13、统计当前视频帧中标示出的运动物体方形框面积大于面积阈值K的个数X并 判断X是否超过个数阈值M，若超过则标记为检测到运动的人存在，发出开灯指令并写入本 地txt文本，同时将X的值初始化为0,继续执行步骤S13 ;若没超过则判定为环境干扰，继 续执行步骤S11。
[0019] 所述静态行人检测算法为基于H0G特征提取的静态行人检测算法。
[0020] 所述步骤S2具体包括以下步骤：
[0021] S21、将当前每一帧视频流转换成分辨率为64*128大小的jpg格式图片保存在本 地；
[0022] S22、对该图片提取H0G特征向量，运用行人检测算法检测当前视频帧转换而成的 图片中是否有人存在，统计连续没有检测到行人的次数C是否到达阈值A，若达到阈值A，则 执行步骤S23,否则判定为当前只是人暂走开，不发出关灯指令，执行步骤S21 ;
[0023] S23、判定当前视频流序列中没有人存在，发出关灯指令并写入本地txt文本，同 时将C的值初始化为0。
[0024] 步骤S3中，所述串口通信模块开启线程不断检测本地写入照明灯控制信息的txt 文本，单片机不断检测串口发送过来的数据，当所述动态行人检测算法与静态行人检测算 法检测到行人发出照明灯控制指令时，即txt文本内的照明灯状态信息发生改变时，串口 通信模块能及时向单片机发出关灯指令信息，单片机收到关灯指令立即关闭照明灯。
[0025] 本发明的另一目的通过以下的技术方案来实现：
[0026] -种基于图像视频处理的照明灯智能控制方法的系统，包括摄像头、算法控制模 块、单片机和串口通信模块，其中摄像头获取视频流序列并将所述视频流序列传输给算法 控制模块，算法控制模块根据视频流序列自动选择动态行人检测算法或者静态行检测人算 法检测行人，并根据所选择的算法检测后的结果发出控制指令，串口通信模块将算法控制 模块发出的控制指令传递给单片机，单片机根据控制指令控制照明灯模块的亮灭。
[0027] 本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
[0028] 1、本发明的控制方式尊重原照明系统的实际，实现节能降耗，同时大幅度降低维 护管理成本，实施对照明系统智能控制。
[0029] 2、本发明提供了一种高效智能的低成本照明灯控制方法，特别适合工厂等本身具 备摄像头且噪声干扰严重的场合，具有广泛的市场前景和实际意义。
【附图说明】
[0030] 图1是本发明所述的基于OpenCv视频图像处理的照明灯智能控制方法流程图；
[0031] 图2为图1所述方法所采用的动态行人检测算法流程图；
[0032] 图3为图1所述方法所采用的静态行人检测算法流程图。
【具体实施方式】
[0033] 下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限 于此。如图1，本发明采用的技术方案主要包括：一种基于图像视频处理的照明灯智能控制 方法的系统，包括摄像头、算法控制模块、单片机和串口通信模块，其中摄像头获取视频流 序列并将所述视频流序列传输给算法控制模块，算法控制模块根据视频流序列自动选择动 态行人检测算法或者静态行检测人算法检测行人，并根据所选择的算法检测后的结果发出 控制指令，串口通信模块将算法控制模块发出的控制指令传递给单片机，单片机根据控制 指令控制照明灯模块的亮灭。其中动态算法为基于OpenCv运动物体检测的动态行人检测 算法，静态算法为基于H0G特征提取的静态行人检测算法，算法控制模块控制二者之间的 切换，单片机通过串口通信模块时刻检测照明灯控制指令控制照明灯的亮灭，具体如下：
[0034] S1、基于OpenCv运动物体检测的动态行人检测算法。
[0035] 基于帧差法的OpenCv运动物体检测算法可以通过将当前捕获到的视频流序列相 邻两帧进行差分运算得到差分视频流序列，然后对差分视频流序列进行二值化得到前景图 像，并对前景图像进行形态学滤波处理。在环境亮度变化不大的情况下，如果处理后的前景 图像某区域对应像素值变化小于事先设定的阈值时，可以认为此处为背景像素，如果前景 图像某区域的像素值变化很大，可以认为这是由图像中运动的物体引起的，将这些区域标 记为前景像素，利用标记的像素区域可以确定运动目标在图像中的位置。
[0036] 基于上述的运动物体检测算法，本发明提出了一种基于OpenCv运动物体检测的 动态行人检测算法，如图2所示。令k表示摄像头捕获到的视频序列的第k帧，则k-1表示 视频序列的第k-1帧，则第k帧与第k-1帧图像之间的差别：
[0037] Dx(x, y) = | fk (x, y)-fk j (x, y) (1)
[0038] 其中，fk(x，y)和fkl(x，y)是两帧连续的视频序列，D k是差分后的视频序列，得到 差分序列队后，对D ,进行二值化处理：
[0039] (2)
[0040] 其中，T是二值化设定的分割阈值，Tx(x，y)为前景图像。
[0041] 由于检测出来的二值化前景图像往往含有孤立的噪点和目标空洞，故采用形态学 方法对前景图像进行处理。数学形态学上的滤波处理中的腐蚀算子可以去除图像中的孤立 噪点，而膨胀算子可以填补由于各种原因造成的目标区域的空洞。
[0042] 对于经过形态学处理后的目标图像，如果检测到视频流序列中有运动物体存在， 则可以用方形框标出目标视频帧中运动物体所在的区域，方框面积代表运动物体的大小。 为了能够将运动物体检测算法应用在检测动态行