一种基于图像分析的宿舍环境智能监测系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于智能家居相关应用领域，具体涉及智能家居环境下的智能监测技术应 用。
【背景技术】
[0002] 随着人们生活水平和消费能力的不断提高，对智能家居的需求日益强烈，越来越 迫切的的希望能够智能化远程的控制家电设备，所以"智能家居"更是被炒得炙手可热。但 几年过去了，智能家居却主要集中电器的智能和远程控制，而在居家环境的应用领域却没 有进行充分的研究和发展。而本系统设计主要是针对高校学生宿舍这个特殊的应用环境展 开的，因为高校宿舍人口密度大，目前的管理模式总体较为陈旧，学生宿舍的环境卫生、作 息规则与公共秩序等难以有效管理和维护，为使脏乱差的宿舍环境能得到及时监管并加强 维护，避免因宿舍环境卫生引发疾病传播、不良习惯恶性循环等，本设计旨在研发智能家居 相关的技术应用，针对如何有效地监测学生宿舍的环境，并对其进行有效智能的分析，最后 给学生管理部门提供一套解决方案，智能地为优化学生宿舍环境管理提供参考方案，最终 实现远程多方位、人性化及相对智能化的宿舍管理新方案。
【发明内容】
[0003] 针对现有被商业热捧的智能家居应用主要局限于高档社区环境，且整体应用面较 窄，缺乏具有很强实际针对性的系统设计与产品应用。另外，我国目前从高等学校到中小 学的学生宿舍管理仍然采用传统模式，总体存在智能监控程度较低、应急管理及预警措施 不足等主要弱点，本发明提供了一套基于图像分析的宿舍环境监测系统，旨在自动地检测 学生宿舍的居住环境，并生成对应的智能监控、安全提示、优化管理等方案，同时将这些数 据保存到数据库存储模块中，便于通过互联网实现远程查询、访问、监控等后续辅助管理使 用。
[0004] 为实现上述目的，采用了以下技术过程：首先通过0V7670摄像头对宿舍进行基于 RGB颜色空间的图像取样，所采集的图像经无线传输模块将图像信息传输至电脑控制端，然 后采用计算机图像分析模块根据图像的矩、直方图、亮度等信息对采集图像进行特征提取、 图像分割以及后续的分块加权对比处理，得出宿舍环境情况，并通过预存数据对比，输出环 境情况分析值，最后提供相应的宿舍管理参考建议。同时，将监测数据与分析结果保存至数 据库存储模块，便于通过互联网或内部网络实现人工查询、访问、抽查等辅助管理手段。
[0005] -种基于图像分析的宿舍环境智能监测系统，其特征在于包括：图像采集模块、无 线数据传输模块、PC端图像分析模块以及数据库存储模块；通过摄像头收集原始的宿舍环 境图像，经无线数据传输将收集到的图片记录传输到电脑端，再经过特征值提取、分块、对 比的分析手段对图像的不同区域进行加权检测，通过计算图像的相似度计算评估宿舍内部 的环境状况，最后自动生成对应提示及优化方案，同时将这些数据都保存至数据库存储模 块，便于通过互联网访问查询。
[0006] 所述宿舍环境图像的采集是指通过0V7670摄像头实现。
[0007] 所述的无线数据传输模块是通过WIFI模块及辅助电路实现。
[0008] 所述特征值提取、分块、对比的分析手段，是首先通过图像直方图实现特征提取， 再通过区域分裂合并算法实现图像区域的分块，然后通过直方图匹配方法进行分块区域的 对比，其中分块区域的对比具体是通过计算直方图均值、标准方差来获取图像的相似度实 现，最后基于对比结果实现对不同区域进行加权检测。
[0009] 所述特征值提取、分块、对比的分析手段是基于图像的矩、直方图、亮度实现特征 提取，通过区域分裂合并算法实现图像区域分割，通过直方图匹配方法进行分块区域对比， 计算直方图均值、标准方差、平滑度、三阶矩、熵来获取图像的相似度。
[0010] 所述的优化方案生成是指预先分析宿舍中出现的各种情况，并将这些情况的解决 方案预存于数据库对应位置，将分析结果和数据库中内容进行综合匹配，再调出对应解决 方案。
[0011] 所述的互联网访问、查询是指将数据将存储到数据库后，通过互联网接入，实现管 理人员对宿舍的远程监控和管理。
[0012] 由上述的技术方案可见，本发明将对宿舍内部的环境进行图像收集，并将收集到 的图像经过图像特征值提取、分块、对比分析，对图像的不同区域进行加权检测，最后得出 宿舍内部的环境状况，并据此自动生成一套优化方案，从而极大地方便宿舍环境的管理，为 同学们美化宿舍出谋划策，避免不良卫生习惯的恶性循环，同时将这些数据保存到数据库 存储模块，供宿舍管理方方便地进行远程监控。
【附图说明】
[0013] 图1为本发明的一种基于图像分析的宿舍环境智能监测与管理系统的各个模块 及流程示意图；
[0014] 图2为本发明中所采用的基于区域分割的分裂合并算法示意图。
【具体实施方式】
[0015] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的【具体实施方式】，仅仅用以解释本发 明，并不限定本发明的保护范围。
[0016] 如图1所示，本发明的一种基于图像分析的宿舍环境智能监测系统包括各模块及 相应的实施步骤如下：
[0017] 步骤S101、首先，对宿舍进行统一地标准化整理，并将所有宿舍的标准化图像氏预 存至数据库中，形成一个标准库，目的是为后续图像H的分析及优化管理方案提供参考；其 中，H s表示初始时期采集的标准化图像，H表示后续采集到的系列图像；
[0018] 步骤S102、与之同时，预先统计分析宿舍中可能出现的各类环境状况，并将这些情 况的解决方案预存至数据库中，形成对应的提示及解决方案库；
[0019] 步骤S103、其次，采用0V7670摄像头作为采集模块，实现所有图像氏及H的采集， 对宿舍进行定期拍照取样，包括收集不同时间段内的宿舍环境原始图像氏及后续环境状况 发生改变后的定期图像H ;
[0020] 步骤S104、然后通过无线数据传输模块，后续定期将收集到的图像H发送到下位 机；
[0021] 步骤S105、这时，下位机电脑对接收到的图像H进行系统的分析，判定宿舍环境的 变化情况，通过特征值检测，比对前后图形H以及与标准图