1 前语
智能照明操控是在“以人为本”作为条件的条件下, 对照明用具实施主动操控(包含: 照度的主动调理、灯的主动开关以及部分区域照度的操控)的行为。它应该契合两个相对独立的要求:
(1)给人供给一个舒适的作业环境, 以确保作业人员具有较高的作业效率;
(2) 通过合理的办理以节约动力和下降运转费用。具体说来, 上班时刻, 智能照明操控体系主动调理光照度于最适宜的水平。在天晴时, 灯火主动调暗; 在天阴时, 灯火主动调亮。
一起, 运用红外及微波传感器勘探是否有人作业,当无人作业时, 主动转入“夜间”作业状况。其原理框图如图1 所示。为了使作业人员有一个舒适的作业环境, 运用调光电子镇流器调光, 以削减作业人员长时刻作业而引起眼睛的疲劳感。跟着时刻的推移, 灯具的老化和房间墙面反射率不断衰减而引起照度下降, 而规划时的照度值高于规范照度值。这样, 在运用初期时, 既糟蹋动力, 又缩短灯具的寿数。为了坚持照度保持根本不变而节约动力, 因而,能够通过智能操控来完成。可是, 该智能照明操控在工程施工中作业量大, 要求装置较多的传感器,特别是光传感器要散布在不同的当地。本文规划了一种依据图画处理技能的智能照明操控体系, 以处理上述问题。
2 依据图画处理技能的智能照明操控体系
图画处理技能是始于20 世纪50 时代, 1964 年美国喷发推动试验运用核算机对太空船送回的大批月球相片处理后得到了明晰传神的图画。70 时代初, 因为很多的研讨和运用, 图画处理技能已构成较完善的学科体系。数字图画信息可看成是一个二维数组f ( i , j) , 对图画各象素进行处理时, 输入图画F 上某象素的灰度值为f ( i , j) , 进行某种P 处理, 得到输出图画上该象素的灰度值为g ( i ,j) , 即:
g ( i , j) = p ( f ( i , j) )因而, 假如将某一区域内的光照度巨细的散布, 通过CCD 传感器变成一幅图画的象素灰度值, 那么,就能够将该区域的光照度巨细的散布输出为一个待处理的二维数组f ( i , j) , 满意如下联系:
f ( i , j) = p ( z ( x , y) )式中, z ( x , y) 为区域内的光照度散布函数;f ( i , j) 为该区域内的象素灰度值构成的数组元素;p ( z) 为改换联系。
假定该数组的元素为: aij , 表明某矩形区域单位面积的照度值。并假定该数组为: m ×n (即m行n 列) 。f ( i , j) 称为照度矩阵:
可知: 该区域的均匀照度为:
当该区域的均匀照度值处在所要求的照度值范围内时, 执行机构保持现状不变; 不然该区域的均匀照度值不满意规划要求, 通过执行机构将该区域的照度值加大或减小, 以满意规划需求。
依据图画处理技能的智能照明操控体系的框图如图2 所示。其作业原理是:
CCD 传感器将某一区域的照度值传送给图画处理操控器, 操控器将获取的数据进行运算。即核算区域的均匀照度, 依据运用要求判别某象素值或某部分区域象素均匀值是否在要求的域值内, 假如是在要求的域值内, 则以为照度适宜; 反之, 阐明照度过大或过小。操控器依据需求操控执行机构进行调光, 到达适宜的照度要求停止。判别是否有人走动的办法是: 将过道(人走动所通过的) 区域的图画切割出来, 该区域的象素值在没有人走动时根本不变或改变很小。当有人走动时, 该区域的象素值改变较大。假定t0 时刻没有人走动时, 该区域象素值散布为f t0 ( x , y) , 通过δt (如: 1 S ) 时刻后,该区域的象素值散布为f t1 ( x , y) , 核算差值: δf( x , y) = f t1 ( x , y) – f t0 ( x , y) 。假如δf ( x ,y) 内各象素值的绝对值之和较大, 能够以为是有人在走动; 假如δf ( x , y) 内各象素值的绝对值之和较小或为零时, 则能够为没有人走动。然后操控灯火的有无。图画处理操控器的原理框图如图3 所示。
明显, 处理器处理象素的速度要尽或许地快。
因而, 为了进步处理速度, 在进行图画处理核算时,不是一个一个象素的处理, 而是选用先将图画进行切割成更小块的图画进行处理的办法进行。因为DSP 技能在数字图画的处理方面有其共同的优势,所以选用DSP 技能进行数字图画的滤波以改进图画的信噪比。此外, 相邻象素之间具有必定的相关性,运用图画相邻象素之间的相联系数来提取亮域和暗域之间的鸿沟。进步操控的准确度, 大大地延长了灯具的运用寿数。
依据图画处理技能的智能照明体系因为选用了CCD 摄相传感, 在工程布线以及传感装置上, 大大下降了作业量, 可靠性高。选用光传感器有必要要求在各操控点装置传感器, 布线极为杂乱, 可靠性不高。
依据图画处理的程序流程图如图4 所示。初始化体系后, 通过收集图画数据, 将收集来的数据进行核算: 先进行图画切割, 然后进行图画特征提取,区别亮区和暗区, 核算均匀照度。判别照度值是否契合要求: 假如照度值契合要求, 重复采样图画数据; 假如照度值不契合要求, 就输出操控信号来调理灯的亮度, 之后, 重复采样图画数据, 进行下一个循环。
3 定论
将图画处理技能运用于智能照明操控为智能照明操控规划供给了一条有用的途径。本文在理论上进行了讨论, 并在图画处理上做了一些根底作业。
关于智能照明的照度与象素之间的联系以及更简练的算法还有待往后进一步研讨。
