人体热源识别方法、装置及具有该装置的设备与流程

本发明涉及自动控制技术领域，尤其涉及一种人体热源识别方法、装置及具有该装置的设备。

背景技术：

随着人们生活水平的提高，包括空调器、加湿除湿机或空气净化器在内的生活电器已经成为人们日常生活中的必备品。但目前绝大部分生活电器无人体热源识别功能，或者人体热源识别模式单一，以空调为例，常规空调人体热源识别模式单一，识别精确度低，易检测出错，从而反馈发出错误的操作控制，人体舒适性体验效果差。由于人体热源的识别精确度低，无法对人体热源所在区域有针对性地实施控制操作，无法保证人体热源所在区域环境的舒适度，难以满足用户的需求。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供了一种人体热源识别方法、装置及具有该装置的设备，以解决由于人体热源识别精度低而导致反馈错误进而影响使用舒适度的问题。

本发明一方面提供了一种人体热源识别方法，包括：图像获取步骤，用于通过设置在待检测区域的红外人感检测器获取热红外图像；热源分析步骤，用于对所述获取的热红外图像中的热源进行分析，当所述热红外图像中的热源特征满足预设条件时，将所述热源确定为人体热源；所述预设条件包括：热源温度大于等于正常人体温下限值且小于等于正常人体温上限值，并且热源核心温度与背景温度的差值大于等于预设的温差阈值。

可选地，所述预设条件还包括：热源检测面积s检测≥a×b，其中热源检测面积s检测为实际检测到的热源面积，a取值范围为600mm-700mm，b取值范围为280mm-300mm。

可选地，所述预设条件还包括：热源等效面积s等效≥a×b，其中：a取值范围为600mm-700mm，b取值范围为280mm-300mm，热源等效面积s等效为在实际检测到的热源面积s检测的基础上经过误差修正的等效的热源面积。

可选地，所述热源等效面积s等效＝(1+k)×s检测，s检测为实际检测到的热源面积，k为修正系数，k的值与热源和红外人感检测器的距离d有关：当d≤d时，k＝0；当d＞d时，k的取值范围是0.1-0.8，且在d增大时k的取值也相应增大,d的取值范围是2m-2.5m。

可选地，还包括根据检测到的温度、风速计算热源pmv值；所述预设条件还包括：热源pmv值满足：-3≤pmv≤3。

可选地，所述正常人体温下限值的取值范围是25℃-28℃，所述正常人体温上限值的取值范围是37℃-38℃。

可选地，所述热源核心温度为在热源区域中温度最高的像素点的温度值；所述背景温度为非热源区域温度的算术平均值；所述温差阈值的取值范围是1℃-3℃。

可选地，所述热源分析步骤还包括：根据热源的位置和温度识别窗、天花板和/或照明灯，并将所述识别出的窗、天花板和/或照明灯确定为非人体热源。

可选地，所述图像获取步骤还包括：在待检测区域扫描n个周期，每个扫描周期后更新所述获取的热红外图像，n的取值范围是2-5。

可选地，还包括：经过预设的时间阈值时间之后，重新执行所述图像获取步骤和所述热源分析步骤。

可选地，还包括设置所述红外人感检测器的安装高度和检测角度使检测范围涵盖人体热源的活动区域；和/或设置可转动的红外人感检测器以扩大检测范围。

可选地，所述红外人感检测器的安装高度h取值范围为2.2m-2.5m；和/或所述红外人感检测器的竖直检测角度α取值范围为55°-65°；和/或所述红外人感检测器的水平检测角度γ≥θ，θ的取值范围为135°-145°；和/或所述红外人感检测器可上下转动角度β，β取值范围为10°-12°；和/或所述红外人感检测器的有效检测半径r≥r，r取值范围为6m-6.5m；和/或所述红外人感检测器的近地面检测盲区长度l1≤s，s取值范围为0.65m-0.8m。

本发明的另一方面又提供了一种人体热源识别装置，包括：图像获取单元，用于通过设置在待检测区域的红外人感检测器获取热红外图像；热源分析单元，用于对所述获取的热红外图像中的热源进行分析，当所述热红外图像中的热源特征满足预设条件时，将所述热源确定为人体热源；所述预设条件包括：热源温度大于等于正常人体温下限值且小于等于正常人体温上限值，并且热源核心温度与背景温度的差值大于等于预设的温差阈值。

可选地，所述预设条件还包括：热源检测面积s检测≥a×b，其中热源检测面积s检测为实际检测到的热源面积，a取值范围为600mm-700mm，b取值范围为280mm-300mm。

可选地，所述预设条件还包括：热源等效面积s等效≥a×b，其中：a取值范围为600mm-700mm，b取值范围为280mm-300mm，热源等效面积s等效为在实际检测到的热源面积s检测的基础上经过误差修正的等效的热源面积。

可选地，所述热源等效面积s等效＝(1+k)×s检测，s检测为实际检测到的热源面积，k为修正系数，k的值与热源和红外人感检测器的距离d有关：当d≤d时，k＝0；当d＞d时，k的取值范围是0.1-0.8，且在d增大时k的取值也相应增大,d的取值范围是2m-2.5m。

可选地，还包括pmv计算单元，用于根据检测到的温度、风速计算热源pmv值；所述预设条件还包括：热源pmv值满足：-3≤pmv≤3。

可选地，所述正常人体温下限值的取值范围是25℃-28℃，所述正常人体温上限值的取值范围是37℃-38℃。

可选地，所述热源核心温度为在热源区域中温度最高的像素点的温度值；所述背景温度为非热源区域温度的算术平均值；所述温差阈值的取值范围是1℃-3℃。

可选地，所述热源分析单元还用于：根据热源的位置和温度识别窗、天花板和/或照明灯，并将所述识别出的窗、天花板和/或照明灯确定为非人体热源。

可选地，所述图像获取单元还用于：在待检测区域扫描n个周期，每个扫描周期后更新所述获取的热红外图像，n的取值范围是2-5。

可选地，还包括：经过预设的时间阈值时间之后，重新执行所述图像获取单元和所述热源分析单元所执行的功能。

可选地，还包括设置所述红外人感检测器的安装高度和检测角度使检测范围涵盖人体热源的活动区域；和/或所述红外人感检测器可转动设置以扩大检测范围。

可选地，所述红外人感检测器的安装高度h取值范围为2.2m-2.5m；和/或所述红外人感检测器的竖直检测角度α取值范围为55°-65°；和/或所述红外人感检测器的水平检测角度γ≥θ，θ的取值范围为135°-145°；和/或所述红外人感检测器可上下转动角度β，β取值范围为10°-12°；和/或所述红外人感检测器的有效检测半径r≥r，r取值范围为6m-6.5m；和/或所述红外人感检测器的近地面检测盲区长度l1≤s，s取值范围为0.65m-0.8m。

本发明的又一方面又提供了一种设备，具有上述任一项所述的装置。

可选地，所述设备为空调器、加湿除湿机或空气净化器。

本发明的技术方案能够准确识别人体热源，实时监控人体位置，识别精度高，从而准确反馈人体热源的位置信息以便能够时刻保持人体热源区域拥有良好的舒适度体验效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明提供的人体热源识别方法的整体框架图；

图2是本发明提供的人体热源识别方法的红外人感检测器的安装结构左视图；

图3是本发明提供的人体热源识别方法的红外人感检测器的安装结构俯视图；

图4是本发明提供的人体热源识别装置的整体结构图；

图5是本发明提供的人体热源识别装置的一种优选实施例的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本发明提供了一种人体热源识别方法。图1是本发明提供的人体热源识别方法的整体框架图。如图1所示，本发明人体热源识别方法包括：步骤s110，图像获取步骤，用于通过设置在待检测区域的红外人感检测器获取热红外图像；步骤s120，热源分析步骤，用于对所述获取的热红外图像中的热源进行分析，当所述热红外图像中的热源特征满足预设条件时，将所述热源确定为人体热源；所述预设条件包括：热源温度大于等于正常人体温下限值且小于等于正常人体温上限值，并且热源核心温度与背景温度的差值大于等于预设的温差阈值。在上述预设条件中，所述正常人体温下限值的取值范围是25℃-28℃，所述正常人体温上限值的取值范围是37℃-38℃；所述热源核心温度为在热源区域中温度最高的像素点的温度值；所述背景温度为非热源区域温度的算术平均值；所述温差阈值的取值范围是1℃-3℃。

本发明提供的人体热源识别方法可应用于空调器、加湿除湿机或空气净化器或其他生活电器。以空调为例，常规空调人体热源识别模式单一，识别精度低，易检测出错，从而反馈发出错误的指令，或不发指令，人体舒适性体验效果差。通常情况下常规空调人体热源识别模式仅考虑到人体热源温度的正常范围，这样容易把温度与人体体温接近的热源都误判成为人体热源，误判率较高。而本发明的技术方案还考虑到人体热源核心温度与背景温度的差值的特征，即通常情况下人体热源核心温度与背景温度的差值是1℃-3℃，通过这个预设的判定条件将温度与人体体温接近的非人体热源排除掉，大大地减小了误判率。相比之下，本发明能够准确判定人体热源，识别精度高，从而准确反馈，发出正确的操作指令，时刻保持人体热源区域拥有良好的舒适度体验效果。

根据本发明人体热源识别方法的一种实施方式，还包括设置所述红外人感检测器的安装高度和检测角度使检测范围涵盖人体热源的活动区域；和/或设置可转动的红外人感检测器以扩大检测范围。本发明提供的人体热源识别方式基于红外热成像技术，红外人感检测器可以安装在电器设备中，也可以单独安装且与电器设备相连接并通过网络将热红外图像信息传送给电器设备。图2和图3以空调为例示出了红外人感检测器的安装结构。图2是本发明提供的人体热源识别方法的红外人感检测器的安装结构左视图；图3是本发明提供的人体热源识别方法的红外人感检测器的安装结构俯视图。图2和图3中所示的图示标号如下：在图3中，1为空调，2为墙壁，3为红外人感检测器，γ为水平有效检测角度；在图2中，5为天花板，6为地面，7为视角中心线，8所示的阴影部分面积为为检测盲区，α为可检测视角，β为人感检测器可转动角度，r为有效检测半径，h为安装高度，h1为人体高度，d为热源和红外人感检测器的距离，l1为近地面检测盲区长度，l为房间总长度。

在图2中，人感检测器安装高度h取值范围为2.2m-2.5m，优选地取值2.3m，人体高度h1取1.8m进行计算，以涵盖绝大部分人群。房间剖面视图中，人感检测器可检测视角为α，该取值范围为55°-65°，以保证足够的有效检测面积。人感检测器可上下转动一定角度β，该取值范围为10°-12°，以扩大检测范围。综合考虑检测器安装高度，检测范围及人体高度等因素，得出人感有效检测半径r，需确保r≥r，r取值范围为6m-6.5m；近地面检测盲区长度l1≤s，s取值范围为0.65m-0.8m。在图3中，人感检测器水平有效检测角度γ≥θ，θ的取值范围为135°-145°。

根据本发明人体热源识别方法的一种实施方式，所述预设条件还包括：热源检测面积s检测≥a×b，其中热源检测面积s检测为实际检测到的热源面积，a取值范围为600mm-700mm，b取值范围为280mm-300mm。除了上面提到的人体热源温度的正常范围、人体热源核心温度与背景温度的差值这两个特征之外，人体热源还有第三个特征，就是热源面积。适当设定人体热源面积的大小，与之相比面积太大或者面积太小的热源可以确定不是人体热源。在预设条件中增加热源面积的判定条件，在原来的基础上进一步又将热源面积特征与人体热源面积不符的非人体热源排除在外，更进一步地减少了误判率，提高了识别精度。

根据本发明人体热源识别方法的一种实施方式，所述预设条件还包括：热源等效面积s等效≥a×b，其中：a取值范围为600mm-700mm，b取值范围为280mm-300mm，热源等效面积s等效为在实际检测到的热源面积s检测的基础上经过误差修正的等效的热源面积。在一种实施方式中，所述热源等效面积s等效＝(1+k)×s检测，s检测为实际检测到的热源面积，k为修正系数，k的值与热源和红外人感检测器的距离d有关：当d≤d时，k＝0；当d＞d时，k的取值范围是0.1-0.8，且在d增大时k的取值也相应增大,d的取值范围是2m-2.5m。由于检测器检测时存在检测盲区，如图2所示，当距离较远时，人体热源检测到范围较真实的人体热源面积偏小，距离越远检测盲区范围越大，误差值越大，因此需要调大修正系数，以提高识别的精确度。修正系数k与热源和红外人感检测器的距离d是单调增加关系，例如：二者是线性关系(特殊数量关系情况下二者可能成正比)；或者修正系数k与热源和红外人感检测器的距离d的平方是线性关系。修正系数k的设定可根据具体情况如安装环境和红外热水器的参数而定。

根据本发明人体热源识别方法的一种实施方式，还包括根据检测到的温度、风速计算热源pmv(predictedmeanvote，平均热感觉指数)值；所述预设条件还包括：热源pmv值满足：-3≤pmv≤3。pmv值是表征人体热反应(冷热感)的评价指标，代表了同一环境中大多数人的冷热感觉的平均。在计算热源pmv值时，除温度和风速之外，还可以考虑其它相关参数，如湿度和人体服装热阻等，根据这些信息综合分析做出更准确的计算。若计算出的热源pmv值不在大于等于-3且小于等于3的范围内，确定为非人体热源，将其排除掉。另外，pmv的值也可以作为电器设备发出控制指令的依据，比如根据pmv的值来控制空调的运行模式，包括风量大小、出风角度，出风温度等。

根据本发明人体热源识别方法的一种实施方式，所述热源分析步骤还包括：根据热源的位置和温度识别窗、天花板和/或照明灯，并将所述识别出的窗、天花板和/或照明灯确定为非人体热源。根据热源物体的高度、温度、热源面积识别天花板、照明灯。当热源高度为检测器检测到的最大值时，判断为天花板或照明灯。进一步根据热源面积大小，及热源温度区分为天花板或者照明灯，即面积大、温度低的热源区域为天花板，反之为照明灯。还有，根据热源的位置、温度识别窗。当热源位置为检测范围的边界值时(房间的墙壁处)，且热源温度与边界值附近相邻区域(墙体)热源温度差的绝对值大于δt时，判断为窗，δt取值范围为1℃-3℃。识别出窗、天花板和照明灯，以便将这些已确定的热源排除在人体热源之外，提高人体热源识别精确度。

根据本发明人体热源识别方法的一种实施方式，所述图像获取步骤还包括：在待检测区域扫描n个周期，每个扫描周期后更新所述获取的热红外图像，n的取值范围是2-5。在图像获取步骤中，如在电器设备每次开机启动时需要获取热红外图像作为下一步实施控制指令的依据，每次开机运行扫描n个周期，因为人体可能在活动，位置可能是实时变化的，所以要扫描一次就更新一次内容，更新的内容就是人体热源的位置，更新的作用是能够实时监控人体热源位置，精确识别。

根据本发明人体热源识别方法的一种实施方式，还包括：经过预设的时间阈值时间之后，重新执行所述图像获取步骤和所述热源分析步骤。因为人体热源位置可能是实时变化的，所以经过一段时间之后重新执行上述人体热源识别方法，然后根据人体热源的实时位置重新调整控制指令，确保人体热源所在区域的良好舒适度体验。

本发明的另一方面又提供了一种人体热源识别装置。图4是本发明提供的人体热源识别装置的整体结构图。如图4所示，本发明人体热源识别装置包括：图像获取单元100，用于通过设置在待检测区域的红外人感检测器获取热红外图像；热源分析单元200，用于对所述获取的热红外图像中的热源进行分析，当所述热红外图像中的热源特征满足预设条件时，将所述热源确定为人体热源；所述预设条件包括：热源温度大于等于正常人体温下限值且小于等于正常人体温上限值，并且热源核心温度与背景温度的差值大于等于预设的温差阈值。

根据本发明人体热源识别装置的一种实施方式，所述预设条件还包括：热源检测面积s检测≥a×b，其中热源检测面积s检测为实际检测到的热源面积，a取值范围为600mm-700mm，b取值范围为280mm-300mm。

根据本发明人体热源识别装置的一种实施方式，所述预设条件还包括：热源等效面积s等效≥a×b，其中：a取值范围为600mm-700mm，b取值范围为280mm-300mm，热源等效面积s等效为在实际检测到的热源面积s检测的基础上经过误差修正的等效的热源面积。在一种实施方式中，所述热源等效面积s等效＝(1+k)×s检测，s检测为实际检测到的热源面积，k为修正系数，k的值与热源和红外人感检测器的距离d有关：当d≤d时，k＝0；当d＞d时，k的取值范围是0.1-0.8，且在d增大时k的取值也相应增大,d的取值范围是2m-2.5m。

图5是本发明提供的人体热源识别装置的一种优选实施例的结构示意图。如图5所示，根据本发明人体热源识别装置的一种实施方式，还包括pmv计算单元300，用于根据检测到的温度、风速计算热源pmv值；所述预设条件还包括：热源pmv值满足：-3≤pmv≤3。

根据本发明人体热源识别装置的一种实施方式，所述正常人体温下限值的取值范围是25℃-28℃，所述正常人体温上限值的取值范围是37℃-38℃。

根据本发明人体热源识别装置的一种实施方式，所述热源核心温度为在热源区域中温度最高的像素点的温度值；所述背景温度为非热源区域温度的算术平均值；所述温差阈值的取值范围是1℃-3℃。

根据本发明人体热源识别装置的一种实施方式，所述热源分析单元200还用于：根据热源的位置和温度识别窗、天花板和/或照明灯，并将所述识别出的窗、天花板和/或照明灯确定为非人体热源。

根据本发明人体热源识别装置的一种实施方式，所述图像获取单元100还用于：在待检测区域扫描n个周期，每个扫描周期后更新所述获取的热红外图像，n的取值范围是2-5。

根据本发明人体热源识别装置的一种实施方式，还包括：经过预设的时间阈值时间之后，重新执行所述图像获取单元100和所述热源分析单元200所执行的功能。

根据本发明人体热源识别装置的一种实施方式，参见图2和图3，还包括设置所述红外人感检测器的安装高度和检测角度使检测范围涵盖人体热源的活动区域；和/或所述红外人感检测器可转动设置以扩大检测范围。所述红外人感检测器的安装高度h取值范围为2.2m-2.5m；和/或所述红外人感检测器的竖直检测角度α取值范围为55°-65°；和/或所述红外人感检测器的水平检测角度γ≥θ，θ的取值范围为135°-145°；和/或所述红外人感检测器可上下转动角度β，β取值范围为10°-12°；和/或所述红外人感检测器的有效检测半径r≥r，r取值范围为6m-6.5m；和/或所述红外人感检测器的近地面检测盲区长度l1≤s，s取值范围为0.65m-0.8m。

本发明的又一方面又提供了一种设备，具有上述任一项所述的人体热源识别装置。所述设备为空调器、加湿除湿机或空气净化器，这些电器设备都需要针对人体所在区域实施温度、湿度或空气质量等方面的控制，对于这类电器而言，人体热源识别的精确度高低直接影响到电器的使用效果，精确识别到人体所在位置才能准确反馈，使电器设备发出正确的操作指令，实现更精准地控制。

本发明的技术方案能够准确识别人体热源，实时监控人体位置，识别精度高，从而准确反馈人体热源的位置信息以便能够时刻保持人体热源区域拥有良好的舒适度体验效果。

本文中所描述的功能可在硬件、由处理器执行的软件、固件或其任何组合中实施。如果在由处理器执行的软件中实施，那么可将功能作为一或多个指令或代码存储于计算机可读媒体上或经由计算机可读媒体予以传输。其它实例及实施方案在本发明及所附权利要求书的范围及精神内。举例来说，归因于软件的性质，上文所描述的功能可使用由处理器、硬件、固件、硬连线或这些中的任何者的组合执行的软件实施。此外，各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为控制装置的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。