CN111387865B - 一种智能马桶控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能马桶控制方法，包括步骤一、实时获取使用者与预定位置之间的实际距离矩阵；步骤二、将实际距离矩阵转化为水平距离矩阵；步骤三、判断使用者是否处于第一触发区域；步骤四、若使用者处于预设的第一触发区域内，则控制马桶座圈预加热；步骤五、若使用者到传感器之间的水平距离保持恒定并超过预设时间段或水平距离变大，则控制马桶座圈停止预加热；步骤六、若水平距离持续变小，则控制马桶座圈继续加热；步骤七、判断使用者是否处于第二触发区域；步骤八、若使用者处于预设的马桶第二触发区域内，则控制马桶上盖打开。本发明基于TOF传感器首次实现了区分人体是否需要使用马桶需求的马桶座圈加热及上盖的精确控制。

Description

一种智能马桶控制方法

技术领域

本发明属于智能马桶技术领域，尤其涉及一种智能马桶控制方法。

背景技术

现有技术中，智能马桶的智能控制多涉及马桶座圈自动加热，采用的技术通常都是基于红外传感器、压力传感器等对人体接触马桶时产生的传感信号进行相应的控制；现有技术中也有基于人体姿态进行马桶智能控制的方案；但是现有技术中的这些马桶智能控制方案基本都是基于传统的传感信号检测方式进行控制的，有的虽然使用了TOF传感器，但也仅仅是利用TOF传感检测原理得到人体的距离位置信息进行相关控制的，这种单纯的距离感应控制精度较低，经常容易出现错误的感应控制，随着智能化水平的发展，人们对智能家电的控制精度要求越来越高，尤其是智能马桶，对于其马桶盖及座圈加热的控制精度更是有着较高的要求，传统的仅依赖于TOF传感测距以及红外反射感应控制无法实现对智能马桶中马桶座圈加热的精准控制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种智能马桶控制方法，旨在解决现有技术中无法实现对智能马桶中马桶座圈加热和上盖精准控制的技术问题。

为实现上述目的，本发明实施例提供一种智能马桶控制方法，包括以下步骤：

步骤一、实时获取使用者与预定位置之间的实际距离矩阵；

步骤二、将步骤一得到的使用者与预定位置之间的实际距离矩阵转化为使用者相对于预定参考面的水平距离矩阵；

步骤三、将步骤二得到的使用者相对于预定参考面的水平距离矩阵与相对于所述预定参考面提前标定的第一标准距离矩阵数据进行比对分析；其中，所述第一标准距离矩阵数据包括使用者正常进入第一触发区域时，人体表面特征点相对于所述预定参考面的水平距离矩阵；

步骤四、若所述水平距离矩阵与所述第一标准距离矩阵数据相匹配，则控制马桶座圈预加热；

步骤五、若所述水平距离矩阵持续保持恒定并超过预设时间段或所述水平距离变大，则控制马桶座圈停止预加热；

步骤六、若所述水平距离持续变小，则控制马桶座圈继续加热；

步骤七、将步骤二得到的使用者相对于预定参考面的水平距离与相对于所述预定参考面提前标定的第二标准距离矩阵数据进行比对分析；其中，所述第二标准距离矩阵数据包括使用者正常进入第二触发区域时，人体表面特征点相对于所述预定参考面的水平距离矩阵；

步骤八、若所述水平距离与所述第二标准距离数据相匹配，则控制马桶上盖打开。

可选地，所述步骤一具体包括以下步骤：

(1)将光发射器和光学成像镜头安装于马桶背侧墙面，面向马桶正前方且保证不会被马桶自身阻挡；

(2)通过调制器向光发射器产生调制信号，由光发射器向外发射经调制的检测光束；

(3)光发射器发射的检测光束遇到使用者时，经使用者身体各部位反射向光学成像镜头；

(4)位于光学成像镜头后侧的感光探测器点阵通过光学成像镜头接收反射光束，并通过反射光束和发射光束之间的相位差和周期，基于公式

计算得到反射光束的使用者反光部位与接收该反射光束的感光探测器点阵中对应感光探测像素点之间的实际距离，该距离作为所述使用者与预定位置之间的实际距离。

可选地，所述步骤二具体包括以下步骤：

(1)将所述预定参考面选择为感光探测器点阵所在平面，并在所述预定参考面上建立平面坐标系，其中坐标原点为穿过光学成像镜头光学中心的法线与预定参考面的交点，坐标原点与光学中心之间的距离记为O`F；

(2)将反射光束的使用者反光部位与接收该反射光束的感光探测器点阵中对应感光探测像素点之间的实际距离通过如下公式转化为该使用者反光部位与所述预定参考面之间的水平距离：

其中，QQ`为反射光束的使用者反光部位与接收该反射光束的感光探测器点阵中对应感光探测像素点之间的实际距离，(x`，y`)为该对应感光探测像素点在预定参考面的平面坐标系中的位置坐标。

所述步骤三具体包括以下步骤：

在人体正常进入所述第一触发区域状态下，提前标定人体表面特征点相对于所述预定参考面的水平距离矩阵，作为所述第一标准距离矩阵数据；

将转化得到的使用者相对于预定参考面的水平距离矩阵与所述第一标准距离矩阵数据进行比对分析。

可选地，所述人体表面特征点包括人体正面、侧面以及背面的人体轮廓特征数据。

本发明还提供一种智能马桶控制方法，所述智能马桶控制方法基于智能马桶控制***进行，所述智能马桶控制***包括依次连接的距离检测计算单元、特征识别处理单元和座圈上盖控制单元，所述智能马桶控制方法具体包括以下步骤：

步骤一、通过所述距离检测计算单元计算得到使用者与预定位置之间的实际距离信息，并将其发送至所述特征识别处理单元；

步骤二、通过所述特征识别处理单元将步骤一得到的使用者与预定位置之间的实际距离矩阵信息转化为使用者相对于预定参考面的水平距离矩阵信息；

步骤三、通过所述特征识别处理单元将步骤二得到的使用者相对于预定参考面的水平距离矩阵信息与相对于所述预定参考面提前标定的第一标准距离矩阵数据信息进行比对分析，所述第一标准距离矩阵数据信息包括使用者正常进入所述第一触发区域时，人体表面特征点相对于所述预定参考面的水平距离矩阵信息；

步骤四、若所述特征识别处理单元判断所述水平距离矩阵信息与所述第一标准距离矩阵数据信息相匹配，则所述座圈上盖控制单元控制马桶座圈预加热；

步骤五、若所述特征识别处理单元判断所述水平距离矩阵信息持续保持恒定并超过预设时间段或所述水平距离变大，则控制马桶座圈停止预加热；

步骤六、若所述特征识别处理单元判断所述水平距离矩阵信息持续变小，则所述座圈上盖控制单元控制马桶座圈继续加热；

步骤七、若所述特征识别处理单元判断所述水平距离矩阵信息与相对于所述预定参考面提前标定的第二标准距离矩阵数据信息进行比对分析，所述第二标准距离矩阵数据信息包括人体需要使用马桶时，即使用者处于第二触发区域内时，人体表面特征点相对于所述预定参考面的水平距离矩阵信息；

步骤八、若所述特征识别处理单元判断所述水平距离信息与所述第二标准距离矩阵数据信息相匹配，则所述座圈上盖控制单元控制马桶上盖打开。

可选地，其中所述距离检测计算单元包括光发射器、调制器、光学成像镜头、感光探测器点阵、控制器和距离计算器，所述控制器连接于所述调制器和感光探测器点阵，所述调制器连接于所述光发射器和感光探测器点阵，所述光发射器用于发射经调制的检测光束，所述检测光束经作为使用者的被测物反射后入射至光学成像镜头，经光学成像镜头整形后输入至感光探测器点阵，所述感光探测器点阵设置于光学成像镜头正后方并连接于距离计算器，所述距离计算器基于感光探测器点阵接收的反射光束信息计算得到被测物与感光探测器点阵之间的实际距离信息，并将该实际距离信息连同感光探测器点阵固有信息传输给控制器，再由控制器将相关信息传输给特征识别处理单元；其中，所述感光探测器点阵具有多个呈矩阵阵列形式排列的感光探测像素点，每一个感光探测像素点作为一个独立的感光探测器元件，所述光发射器发射的调制检测光束被被测物表面多点反射后分别入射到感光探测器点阵的对应感光探测像素点上，感光探测器点阵的每一个感光探测像素点接收来自被测物表面一个对应反射点的反射光束，所述距离计算器计算得到的实际距离信息为对应于被测物各反射点位置的实际距离矩阵，所述特征识别处理单元转化实际距离信息所得到的水平距离信息为对应于感光探测器点阵的各感光探测像素点位置的水平距离矩阵；

所述特征识别处理单元包括距离转化器、特征比对处理器、通信接口模块、标准特征存储器和输出模块，所述通信接口模块连接于距离检测计算单元的控制器，所述距离转化器连接于通信接口模块，所述特征比对处理器连接于所述距离转化器，所述标准特征存储器连接于所述特征比对处理器，所述输出模块连接于所述特征比对处理器；所述距离转化器将使用者与传感器之间的实际距离矩阵转化为使用者相对于感光探测器点阵所在平面的水平距离矩阵，然后将所述水平距离矩阵传输给特征比对处理器；所述特征比对处理器则基于该水平距离矩阵得到使用者实际特征信息，所述特征比对处理器将所述使用者实际特征信息与标准特征存储器中预存的标准特征信息进行匹配性比对，若匹配程度达到预定水平时，由所述特征比对处理器生成与该标准特征信息对应的驱动控制信号，并通过输出模块传输给座圈上盖控制单元或上盖驱动控制单元。

可选地，所述光发射器发射的经调制的检测光束为正弦波、脉冲波或其它周期性调制波，所述距离计算器基于如下公式计算被测物某反射点与感光探测器点阵对应感光探测像素点之间的实际距离：

其中：c为光速，T为调制波周期，

为该对应感光探测像素点接收到的反射光束与光发射器发射的对应检测光束之间的相位差；

所述距离转化器具体通过以下方式将实际距离矩阵转化为水平距离矩阵：

首先，所述距离转化器将被测物表面每个反射点与对应感光探测像素点之间的实测距离按照如下公式转换为该被测物表面反射点相对于感光探测器点阵所在平面的水平距离：

其中，QQ`为被测物表面反射点与对应感光探测像素点之间的实测距离，由距离检测计算单元中的距离计算器计算得到；(x`，y`)为对应感光探测像素点在感光探测器点阵平面坐标体系内的位置坐标；O`F为光学成像镜头的光学中心与感光探测器点阵平面坐标体系中坐标原点之间的距离；d为被测物表面反射点相对于感光探测器点阵所在平面的水平距离；

其中，感光探测器点阵平面坐标体系是指：以穿过光学成像镜头光学中心的、垂直于感光探测器点阵所在平面的直线与感光探测器点阵所在平面的交点作为坐标原点，在感光探测器点阵所在平面内建立的坐标体系，每一个感光探测像素点在感光探测器点阵平面坐标体系内的位置坐标以及光学成像镜头的光学中心与坐标原点之间的距离属于已知量；

其次，所述距离转化器将转换得到的各水平距离与其对应感光探测像素点的位置相关联形成所述水平距离矩阵。

可选地，所述距离转化器通过提取水平距离矩阵中的人体表面特征曲线的特征数据得到使用者进入所述第一触发区域时，人体表面特征曲线相对于所述预定参考面的第一实际水平特征曲线信息；

所述距离转化器通过提取水平距离矩阵中的人体表面特征曲线的特征数据得到使用者进入第二智能控制触发范围后，人体表面特征曲线相对于所述预定参考面的第二实际水平特征曲线信息；

所述人体表面特征曲线的特征数据包括人体正面、侧面以及背面的人体轮廓特征数据；

所述第一标准距离矩阵数据信息包括提前标定好的使用者正常进入所述第一触发区域内时，人体表面特征曲线相对于所述预定参考面的水平距离矩阵信息；所述第二标准距离矩阵数据信息包括提前标定好的使用者需要使用马桶时，即使用者处于第二触发区域内时，人体表面特征曲线相对于所述预定参考面的水平距离矩阵信息。

可选地，若转化得到的使用者进入所述第一触发区域时，人体表面特征曲线相对于所述预定参考面的第一实际水平特征曲线信息与所述第一标准距离矩阵数据信息匹配时，则所述特征识别处理单元生成座圈加热控制信号，所述座圈上盖控制单元基于所述座圈加热控制信号控制座圈预加热；

若转化得到的使用者进入所述第二智能控制触发范围后，人体表面特征曲线相对于所述预定参考面的第二实际水平特征曲线信息与所述第二标准距离矩阵数据信息相匹配时，则所述特征识别处理单元生成上盖打开控制信号，所述上盖驱动控制单元基于所述上盖打开控制信号控制上盖打开。

本发明还提供一种智能马桶控制方法，具体包括以下步骤：

步骤一、将所述光发射器和光学成像镜头安装于预定位置，面向马桶正前方且保证不会被马桶自身阻挡；

步骤二、由调制器向光发射器产生调制信号，由光发射器向外发射经调制的检测光束；

步骤三、光发射器发射的检测光束遇到使用者时，被使用者反射向光学成像镜头；

步骤四、位于光学成像镜头后侧的感光探测器点阵通过光学成像镜头接收反射光束，并由距离计算器通过反射光束和发射光束的相位差和周期，基于公式：

计算得到使用者与感光探测器点阵的实际距离数据；

步骤五、距离计算器将计算得到的实际距离数据和感光探测器点阵相关信息传输给距离转化器，由距离转化器基于所述实际距离数据判定使用者是否处于马桶的智能控制触发范围之内，若是则执行步骤六；

步骤六、距离转化器将接收到的使用者与感光探测器点阵的实际距离数据基于公式

转化为使用者相对于感光探测器点阵平面的水平距离数据，并将其传输给特征比对处理器，其中QQ`为使用者与感光探测器点阵的实际距离数据，(x`，y`)和O`F为感光探测器点阵中的已知参数；

步骤七、所述特征比对处理器将距离转化器转化的使用者相对于感光探测器点阵平面的水平距离矩阵数据与相对于所述预定参考面提前标定的第一标准距离矩阵数据进行比对分析；其中，所述第一标准距离矩阵数据包括使用者正常进入第一触发区域时，人体表面特征点相对于所述预定参考面的水平距离矩阵；

步骤八、若所述特征比对处理器判断所述水平距离矩阵与所述第一标准距离矩阵数据相匹配，则所述特征比对处理器生成座圈加热控制信号，所述座圈上盖控制单元基于所述座圈加热控制信号控制马桶座圈预加热；

步骤九、若所述特征比对处理器判断所述水平距离持续保持恒定并超过预设时间段或所述水平距离变大，则所述特征比对处理器生成座圈停止加热信号，所述座圈上盖控制单元基于所述座圈停止加热信号控制马桶座圈停止加热；

步骤十、若所述特征比对处理器判断所述水平距离持续变小，则所述特征比对处理器生成座圈持续加热信号，所述座圈上盖控制单元基于所述座圈持续加热信号控制马桶座圈继续加热；

步骤十一、所述特征比对处理器将使用者相对于预定参考面的水平距离与相对于所述预定参考面提前标定的第二标准距离矩阵数据进行比对分析；其中，所述第二标准距离矩阵数据包括使用者正常进入第二触发区域时，人体表面特征点相对于所述预定参考面的水平距离矩阵；

步骤十二、若所述特征比对处理器判断所述水平距离矩阵与所述第二标准距离矩阵数据相匹配，则所述特征识别处理单元生成上盖打开控制信号，所述上盖驱动控制单元基于所述上盖打开控制信号控制上盖打开。。

本发明实施例提供的智能马桶控制方法中的上述一个或多个技术方案至少具有如下技术效果之一：

1)、本发明基于TOF传感器精确测量被测区域内被测对象与TOF传感器的距离信息，并将感测的实际距离信息转换为被测区域内被测对象对应的水平距离特征信息，基于水平距离特征信息与标准特征信息的比对来精确控制马桶座圈的加热，首次实现了区分人体是否需要使用马桶需求的马桶座圈加热精确控制。

2)、本发明所述控制技术除可应用于对马桶座圈加热的精准智能化控制，还可应用于智能马桶其他使用控制，具有广阔的推广应用前景。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所述智能马桶控制***的组成结构框图；

图2为本发明所述智能马桶控制***中距离检测计算单元的光束发射与反射探测的光路结构示意图；

图3为被测人体的被测点与感光探测器点阵的实测距离示意图；

图4为附图3所示实测距离转化为水平距离的示意图；

图5为被测空间的被测点与感光探测器点阵中的感光探测像素点之间的光路对应结构示意图；

图6为将被测空间被测点与感光探测像素点之间的实测距离转化为被测空间被测点与感光探测器点阵平面之间的水平距离的距离转化结构示意图；

图7为反映人体正面特征曲线的水平距离特征数据分布规律示意图；

图8为本发明所述智能马桶控制***的安装位置及触发阈值距离或角度示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明的实施例，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明实施例的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

在本发明的一个实施例中，如图1-图2所示，提供提供包括一种智能马桶冲水控制***，包括依次连接的距离检测计算单元、特征识别处理单元和座圈上盖控制单元。

如图8所示，所述距离检测计算单元安装于预定位置，本实施例中，所述距离检测计算单元安装于马桶水箱后侧墙面位置，面向马桶正前方发射和接收信号，且不会被马桶盖挡住。所述距离检测计算单元用于基于飞行时间原理检测使用者与距离检测计算单元之间的距离，所述距离为对应于多个位置点的多点距离，即检测使用者与预定位置之间的实际距离矩阵。

如图1所示，所述距离检测计算单元包括光发射器、调制器、光学成像镜头、感光探测器点阵、控制器和距离计算器，所述控制器连接于所述调制器和感光探测器点阵，用于向调制器提供调制控制信号，所述调制器连接于所述光发射器，用于向光发射器发射的光束提供调制信号，所述调制器进一步连接于所述感光探测器点阵，用于提供基本调制信息。所述光发射器优选的可为红外光发射器，用于向被测物发出经调制的光束，调制光束到达被测物表面后经被测物表面反射后入射至光学成像镜头，经光学成像镜头整形后输入至感光探测器点阵，所述感光探测器点阵连接于距离计算器，并将反射光束信号输出给距离计算器，所述距离计算器对该反射光束进行去噪滤波和A/D转换等必要处理后，计算得到反射该反射光束的被测物位置点距离接收该反射光束的感光探测器点阵中的感光探测像素点之间的距离信息，并将该距离信息连同该感光探测像素点相关位置信息一并传输给控制器，由控制器将相关信息进一步传输给特征识别处理单元。

其中，所述距离检测计算单元可采用3D传感器、TOF飞行时间传感器、DVS、结构光传感器等任一种实现，下面具体描述所述距离检测计算单元基于TOF飞行时间原理计算使用者与预定位置之间的实际距离矩阵的过程：

距离检测计算单元通过其光发射器产生调制红外光并向外发射该调制红外光，该调制红外光遇到被测物后会发生反射形成反射红外光，反射红外光经过距离检测计算单元的光学成像镜头后被其后的感光探测器点阵所接收。距离检测计算单元的发射调制红外光和反射红外光均为正弦波形式，可用函数形式表示为：发射调制红外光的函数表达式为：

反射红外光的函数表达式为：

其中：

t为时间参数；

A为调制红外光振幅；

T为正弦波周期；

kA为反射红外光振幅；

k为衰减系数；

为当前发射的调制红外光和接收的反射红外光的信号相位差；

n为接收到非本距离检测计算单元的光发射器光源反射的噪波。

所以，从发射调制红外光到接收到该调制红外光形成的反射红外光的延时时间，即该红外光所经过的飞行时间：

其中，T为调制红外光的调制周期。

从光发射器发射调制红外光到感光探测器接收到该调制红外光被被测物反射回的反射红外光该时间段内，所述红外光所飞行的路程：

其中：c为光速，即大约为3×10⁸m/s；

因此从光发射器发射调制红外光到感光探测器接收到该调制红外光被被测物反射回的反射红外光，反射该红外光的被测物到距离检测计算单元的感光探测器点阵之间的距离为：

这样基于调制红外光的正弦波周期和感光探测像素点接收到的反射红外光与光发射器发射的调制红外光的信号相位差即可计算被测物与感光探测器点阵之间的距离，感光探测器点阵将该正弦波周期和信号相位差传递给距离计算器，由距离计算器基于上述公式计算得到被测物与感光探测器点阵之间的实测距离矩阵，即测得使用者与预定位置之间的实际距离矩阵。

本发明中的距离检测计算单元中的感光探测器点阵具有多个呈矩阵阵列形式排列的感光探测像素点，每一个感光探测像素点可作为一个独立的感光探测器元件，这样光发射器每向外发射一次调制红外光，该调制红外光被被测物表面多点反射后分别入射到感光探测器点阵中的对应感光探测像素点上，也就是说感光探测器点阵中的每一个感光探测像素点均可以采集反射红外光，并且获得一个感测距离，最终感光探测器点阵所检测到的每一帧的实测距离信息都对应于一个距离矩阵，由被测物表面每个反射点与接收该点反射光的对应感光探测像素点之间的实测距离结合该反射点位置形成二维距离分布，如图2示意所示。

所述距离检测计算单元将得到的每一帧实测距离矩阵信息以及每个感光探测像素点对应的点阵位置信息传输给特征识别处理单元，由特征识别处理单元对该信息做进一步的处理以判定使用者所处的状态，进而生成对座圈上盖控制单元对应的控制信号。

如图1所示，所述特征识别处理单元包括通信接口模块、距离转化器、特征比对处理器、标准特征存储器和输出模块；

所述通信接口模块连接于所述距离检测计算单元的控制器，所述距离转化器连接于通信接口模块，所述特征比对处理器连接于所述距离转化器，所述标准特征存储器连接于所述特征比对处理器，所述输出模块连接于所述特征比对处理器。

所述通信接口模块用于接收由距离检测计算单元提供的被测物与各感光探测像素点之间的实测距离信息及各感光探测像素点的点阵位置信息，并将接收到的该信息传递给距离转化器；所述距离转化器基于每个感光探测像素点与被测物之间的实测距离信息和该感光探测像素点的位置信息将该实测距离信息转换为被测物相对于感光探测器点阵所在平面的水平距离信息，且该水平距离信息与其对应感光探测像素点的位置信息相关联形成水平距离矩阵分布；所述标准特征存储器中预存有大量预先标定和设置好的标准特征数据，所述特征比对处理器接收到距离转化器提供的水平距离数据信息后将其与标准特征存储器中存储的标准特征数据信息进行比对，若满足比对匹配条件则生成对应的控制信号给输出模块，由输出模块将控制信号提供给座圈上盖控制单元，以使所述座圈上盖控制单元基于控制信号采取对应的座圈加热操作。

具体地，本实施例中，所述标准特征存储器中预存有第一触发区域，以所述距离检测计算单元为圆心，以第一触发区域为半径向外延伸形成的空间范围为第一触发区域。

通过设置所述第一触发区域，提高了特征识别处理单元的智能化控制水平，具体地，当人体离TOF距离较远时，ToF传感器检测到的与被测人体的实际距离矩阵与转化后的水平距离矩阵差异不大，此时无法判断人体是否要使用马桶，此时可不启动水平距离矩阵转化运算，也不向特征比对处理器提供任何信号，进而不对冲水驱动控制电源输出控制信号。当人体离TOF距离较近时，ToF传感器检测到的与被测人体的实际距离矩阵与转化后的水平距离矩阵差异较大，此时启动对水平距离矩阵的转化运算，并将运算结果提供给特征比对处理器生成对应的控制驱动信号。在距离转化器中预设触发阈值距离，并基于接收到的被测人体与感光探测器点阵的实际距离与设定的触发阈值距离之间的关系确定是否有人员存在于ToF传感器的智能控制触发范围内，进而提供智能化水平；亦可选择在距离转化器中预设触发阈值角度，并基于接收到的被测人体相对于感光探测器点阵的实际张角与设定的触发阈值角度之间的关系确定是否有人员存在于ToF传感器的智能控制触发范围内，其中角度值可由对应于被测人体最高点的实测距离与光学中心线之间的距离换算得到。

当所述距离检测计算单元计算得到使用者与预定位置之间的实际距离矩阵信息，并将该信息发送至所述特征识别处理单元的特征比对单元后，所述特征比对单元将使用者与预定位置之间的实际距离矩阵信息与所述第一阈值距离信息作比对分析，当使用者与预定位置之间的实际距离矩阵信息小于所述第一阈值距离信息时，即此时有人进入到了所述第一触发区域，意味着有人可能会使用马桶。接着，所述特征识别处理单元中的所述距离转化器将使用者与预定位置之间的实际距离矩阵转化为使用者相对于预定参考面的水平距离矩阵。

下面具体说明所述距离转化器将使用者与预定位置之间的实际距离矩阵转化为使用者相对于预定参考面的水平距离矩阵的工作过程：

首先，所述距离检测计算单元所获取的实测距离为每一个被测点到距离检测计算单元中的对应感光探测像素点之间的直线距离，为便于理解可将整个距离检测计算单元看做一个圆心质点，因为实际中各类距离检测计算单元(如TOF传感器、3D传感器等)的自身大小相对于其与被测物之间的距离都是可以忽略的，为便于计算可以不考虑其内部的光学成像镜头、感光探测器点阵之间的细微距离，而直接将这种距离检测计算单元整体看做一个圆心质点。

如图3-图6所示，本实施例中，所述距离检测计算单元采用TOF传感器，可以将整个TOF传感器当做一个质点，从图中可以看出，当ToF传感器与人体被测区域夹角过大时，实测距离d1和d5都远大于d3。如果直接采用实测距离d1、d5进行人体识别则该距离所反映的特征与人体的实际特征差异较大，会造成人体识别精度的大幅降低，本发明创新的针对TOF传感器已获得的实测距离如d1、d5进行投影转化，将人体被测点与TOF传感器之间的实测距离转化为该人体被测点与TOF传感器所在平面之间的水平距离，如图4所示，这种转化后的水平距离与人体实际曲线特征点更加吻合，其中ToF传感器所在平面为TOF传感器中感光探测器点阵所在平面。

下面给出具体的距离转化过程，如图5-图6所示，经人体被测区域A中的每个被测点Qn反射的光束经光学成像镜头聚焦后入射至感光探测器点阵中对应的一个感光探测像素点，并由该感光探测像素点将相关相位、频率信息传递给距离计算器后可直接计算得到每个人体被测点Qn与对应感光探测像素点之间的距离，进一步的要将该人体被测点Qn与对应感光探测像素点之间的距离转化为该人体被测点Qn与感光探测器点阵平面之间的水平距离，则需要知道该人体被测点Qn与对应感光探测像素点之间的直线连线相对于感光探测器点阵平面的倾角，如图6给出的放大光路结构图中所示，光反射器发生的调制光束被位于人体被测区域A中的某一人体被测点Q反射后，经过距离检测计算单元中的光学成像镜头后聚焦于其后的感光探测器点阵中相对应的一个感光探测像素点Q`上，以感光探测器点阵所在的平面B作为水平距离参考平面，并将其延伸至平面B`。以光学成像镜头的光学中心F在感光探测器点阵平面B内的正投影中心点O`(也就是光学成像镜头的中心法线与感光探测器点阵平面B的交点)作为坐标原点，在感光探测器点阵所在平面B内建立坐标系X`O`Y`，其中FO`垂直于平面B，其中感光探测器点阵平面B内的每一个感光探测像素点在X`O`Y`平面坐标内的位置Q`(x`，y`)以及FO`之间的距离属于每一个距离检测计算单元中的已知量，因为每个距离检测单元的感光探测器点阵中的每个感光探测像素点的位置以及光学成像镜头与感光探测器点阵平面之间的距离都是固定且初始标定好的，在初始化过程中已写入具***置坐标信息和距离信息。而且每个距离检测计算单元都将其感光探测器点阵中的每个感光探测像素点的位置坐标信息以及光学成像镜头与感光探测器点阵平面之间的距离信息连同其测得的被测点与对应感光探测像素点之间的实际距离一并传输给特征识别处理单元的距离转化器。

这样可以按照以下公式将被测区域A中的某一人体被测点Q与对应感光探测像素点Q`之间的距离转化为该人体被测点Q与感光探测器点阵平面之间的水平距离d：

水平距离：d＝QC`＝QQ`·cos(a)；

其中，

如上所述，对于每一个距离检测计算单元其中每个感光探测像素点的位置坐标信息(x`，y`)以及光学成像镜头与感光探测器点阵平面之间的距离信息O`F都是距离检测计算单元的固有信息，属于已知信息参数，而每个人体被测点与对应感光探测像素点之间的距离QQ`则可以通过公式

由距离检测计算单元的距离计算器计算得到。距离检测计算单元将计算得到的距离QQ`以及对应感光探测像素点的位置坐标信息(x`，y`)和光学成像镜头与感光探测器点阵平面之间的距离信息O`F一并传输给特征识别处理单元后，由其中的距离转化器基于下述公式计算得到该人体被测点到感光探测器点阵平面上的水平距离：

该水平距离d与该感光探测像素点位置坐标信息(x`，y`)关联对应，这样每个感光探测像素点位置都对应有一个水平距离，最终对应于感光探测器点阵上所有感光探测像素点位置信息形成水平距离分布矩阵，因此当获取到距离检测计算单元检测到的一帧距离矩阵后，通过距离转化器可以获取到每个被测点到感光探测器点阵所在平面的水平距离矩阵，也就是将附图3中的各距离d1、d2、d3、d4……转化为附图4中对应的各距离d1`、d2`、d3`、d4`……，并结合各距离关联的对应感光像素点位置信息形成水平距离矩阵分布。

如此，经过如上距离转化运算后，所述特征识别处理单元中的距离转化器即可将使用者与预定位置之间的实际距离矩阵转化为使用者相对于预定参考面的水平距离矩阵，并将使用者相对于预定参考面的水平距离矩阵发送至所述特征对比处理器，所述特征对比处理器中预存有各种能够准确反映使用者正常进入第一触发区域内时，人体表面特征点相对于所述预定参考面的标准特征数据，如第一标准距离数据和第二标准距离数据，其中，所述第一标准距离数据包括提前标定好的使用者正常进入第一触发区域内时，人体表面特征点相对于所述预定参考面的水平距离矩阵；所述第二标准距离矩阵数据包括人体需要使用马桶时，人体表面特征点相对于所述预定参考面的水平距离矩阵。如图7中右图所示，当人体正面走向马桶时，所述距离检测计算单元计算得到的实际距离矩阵经特征识别处理单元的距离转化器转换为水平距离矩阵后，在水平距离矩阵中可以得到一条准确反映人体正面特征曲线的对应距离分布数据，如图7中左图所示，该人体正面特征曲线对应数据作为提前标定的一条对应于人体刚进入所述第一触发区域的标准特征数据存储于标准特征存储器中。

因此通过提前标定，使得标准存储器中存储有对应于人体走入所述第一触发区域时和进入所述第二智能控制触发范围后即将要使用马桶的各种标准特征数据，且这些标准特征数据通过大量实际使用姿态提前标定，且都进行过水平距离转换处理，使得精确度更高。对于距离检测计算单元使用ToF传感器时，其像素可达38K以上，并且精度可达2mm以下，且经过水平矩阵转化后可以十分精细、精准地解析出人体曲线的各种特征。

其中，所述人体表面特征点包括人体正面、侧面以及背面的人体轮廓特征数据。其中，所述人体正面的人体轮廓特征数据包括人体脸部鼻子、嘴巴、下巴和/或脖子、和/或人体脚部脚趾；人体侧面的人体轮廓特征数据包括各个角度的人体脸部鼻子、嘴巴、下巴和/或脖子、和/或人体肩部、和/或人体脚部脚趾；人体背面的人体轮廓特征数据包括人体头部背面、和/或人体颈部背面、和/或人体脚部脚后跟。

接着，所述特征识别处理单元中的特征比对处理器将转化得到的使用者相对于预定参考面的水平距离矩阵与相对于所述预定参考面提前标定的第一标准距离矩阵数据进行比对分析。

基于比对分析结果，若所述特征识别处理单元中的特征比对处理器判断所述水平距离矩阵与所述第一标准距离矩阵数据相匹配，则说明此时确实有人进入所述第一触发区域内并且可能会使用马桶，则所述特征比对处理器生成座圈加热控制信号，所述座圈上盖控制单元基于所述座圈加热控制信号控制马桶座圈预加热。

通过将使用者相对于预定参考面的水平距离矩阵与相对于所述预定参考面提前标定的第一标准距离矩阵数据进行比对分析，从而排除如宠物、扫地机器人等的非人体进入了所述第一触发区域之内，却并不是有可能去使用马桶造成的所述特征识别处理单元的误判，如此，提高了对马桶的智能化控制水平。

接着，所述特征识别处理单元中的特征比对处理器继续接收使用者相对于预定参考面的水平距离矩阵，并基于继续接收到的信息作进一步判断，以判断进入所述第一触发区域内的人是否真的去使用马桶。

具体地，当所述特征识别处理单元中的特征比对处理器判断接收到的使用者相对于预定参考面的水平距离矩阵持续保持恒定并超过预设时间段时，即此时使用者在所述第一触发区域内保持静止并且超过预设时间段，说明此时使用者在所述第一触发区域内没有继续靠近马桶，即使用者并非需要使用马桶。具体的应用场景如：当所述第一触发区域内还设有梳妆台时，使用者需要使用梳妆台梳妆时，此时使用者进入所述第一触发区域内并行至梳妆台，使用者在梳妆台进行梳妆的过程中，使用者的手将会发生动作，但是使用者的整体身体则保持相对静止，此时，使用者相对于预定参考面的水平距离矩阵保持持续恒定，因而此时使用者并不是真的即将去使用马桶。故当所述特征识别处理单元中的特征比对处理器判断接收到的使用者相对于预定参考面的水平距离持续保持恒定并超过预设时间段时，则所述特征比对处理器生成座圈停止加热信号，所述座圈上盖控制单元基于所述座圈停止加热信号控制马桶座圈停止加热。

或者，使用者只是路过所述第一触发区域，即使用者先进入所述第一触发区域内，接着又走出所述第一触发区域内，也不是真的需要使用马桶，此时也需要停止马桶的预热，即为当所述特征识别处理单元中的特征比对处理器判断接收到的使用者相对于预定参考面的水平距离变大时，亦可理解为所述特征识别处理单元中的特征比对处理器持续未接收到使用者相对于预定参考面的水平距离，即此时使用者已经离开所述第一触发区域，故此时，所述特征比对处理器亦生成座圈停止加热信号，以使所述座圈上盖控制单元基于所述座圈停止加热信号控制马桶座圈停止加热。

当然，若使用者真的需要使用马桶，则使用者一定会持续向马桶靠近，靠近的过程中，使用者相对于预定参考面的水平距离矩阵一定会发生变化并随着逐渐靠近马桶，所述水平距离一定会逐渐变小；故当所述特征识别处理单元中的特征比对处理器判断接收到的使用者相对于预定参考面的水平距离矩阵持续变小时，则所述特征比对处理器生成座圈持续加热信号，所述座圈上盖控制单元基于所述座圈持续加热信号控制马桶座圈继续加热。

进一步地，所述标准特征存储器中还预存有第二阈值距离，以所述距离检测计算单元为圆心，以第二阈值距离为半径向外延伸形成的空间范围为第二智能控制触发范围。

当所述特征识别处理单元的特征比对单元判断使用者相对于预定参考面的水平距离小于所述第二阈值距离时，即此时使用者已经进入所述第二智能控制触发范围内，意味着使用者极有可能需要使用马桶。

故，所述特征识别处理单元的特征比对单元将使用者相对于预定参考面的水平距离矩阵与相对于所述预定参考面提前标定的第二标准距离矩阵数据进行比对分析。

当所述特征识别处理单元的特征比对单元判断使用者相对于预定参考面的水平距离矩阵与所述第二标准距离矩阵数据相匹配时，说明此时使用者需要使用马桶，则所述特征识别处理单元生成上盖打开控制信号，所述座圈上盖控制单元基于所述上盖打开控制信号控制上盖打开，以方便使用者使用马桶。

本实施例中，所述座圈上盖控制单元包括马桶主控板、座圈加热器、上盖驱动机构和上盖，所述马桶主控板与所述特征识别处理单元的输出模块连接，所述座圈加热器和所述上盖驱动机构均与所述马桶主控板连接，所述上盖与所述上盖驱动机构连接。所述座圈上盖控制单元基于所述特征识别处理单元发送的信号对座圈加热的具体控制过程如下：

(1)当所述特征识别处理单元中的特征比对处理器判断所述水平距离矩阵与所述第一标准距离矩阵数据相匹配，所述特征比对处理器生成座圈加热控制信号，并通过所述输出模块将该信号发送至所述马桶主控板，所述马桶主控板基于所述座圈加热控制信号控制所述座圈加热器对座圈进行加热；

(2)当所述特征识别处理单元中的特征比对处理器判断接收到的使用者相对于预定参考面的水平距离矩阵持续保持恒定并超过预设时间段时或所述特征识别处理单元中的特征比对处理器判断接收到的使用者相对于预定参考面的水平距离矩阵变大时，所述特征比对处理器生成座圈停止加热信号，并通过所述输出模块将该信号发送至所述马桶主控板，所述马桶主控板基于所述座圈停止加热信号控制所述座圈加热器对座圈停止加热；

(3)当所述特征识别处理单元中的特征比对处理器判断接收到的使用者相对于预定参考面的水平距离矩阵持续变小时，则所述特征比对处理器生成座圈持续加热信号，并通过所述输出模块将该信号发送至所述马桶主控板，所述马桶主控板基于所述座圈持续加热信号控制所述座圈加热器对座圈继续加热；

(4)当所述特征识别处理单元的特征比对单元判断使用者相对于预定参考面的水平距离矩阵与所述第二标准距离矩阵数据相匹配时，所述特征识别处理单元生成上盖打开控制信号，并通过所述输出模块将该信号发送至所述马桶主控板，所述马桶主控板基于所述上盖打开控制信号控制所述上盖驱动机构打开上盖。

最后简要说明基于本发明的智能马桶控制***进行的智能马桶座圈控制方法：

步骤一、将所述光发射器和光学成像镜头安装于预定位置，面向马桶正前方且保证不会被马桶自身阻挡；

步骤二、由调制器向光发射器产生调制信号，由光发射器向外发射经调制的检测光束；

步骤三、光发射器发射的检测光束遇到使用者时，被使用者反射向光学成像镜头；

步骤四、位于光学成像镜头后侧的感光探测器点阵通过光学成像镜头接收反射光束，并由距离计算器通过反射光束和发射光束的相位差和周期，基于公式：

计算得到使用者与感光探测器点阵的实际距离数据；

步骤五、距离计算器将计算得到的实际距离数据和感光探测器点阵相关信息传输给距离转化器，由距离转化器基于所述实际距离数据判定使用者是否处于马桶的智能控制触发范围之内，若是则执行步骤六；

步骤六、距离转化器将接收到的使用者与感光探测器点阵的实际距离数据基于公式

转化为使用者相对于感光探测器点阵平面的水平距离数据，并将其传输给特征比对处理器，其中QQ`为使用者与感光探测器点阵的实际距离数据，(x`，y`)和O`F为感光探测器点阵中的已知参数；

步骤七、所述特征比对处理器将距离转化器转化的使用者相对于感光探测器点阵平面的水平距离矩阵数据与相对于所述预定参考面提前标定的第一标准距离矩阵数据进行比对分析；其中，所述第一标准距离矩阵数据包括使用者正常进入第一触发区域时，人体表面特征点相对于所述预定参考面的水平距离矩阵；

步骤八、若所述特征比对处理器判断所述水平距离矩阵与所述第一标准距离矩阵数据相匹配，则所述特征比对处理器生成座圈加热控制信号，所述座圈上盖控制单元基于所述座圈加热控制信号控制马桶座圈预加热；

步骤九、若所述特征比对处理器判断所述水平距离持续保持恒定并超过预设时间段或所述水平距离变大，则所述特征比对处理器生成座圈停止加热信号，所述座圈上盖控制单元基于所述座圈停止加热信号控制马桶座圈停止加热；

步骤十、若所述特征比对处理器判断所述水平距离持续变小，则所述特征比对处理器生成座圈持续加热信号，所述座圈上盖控制单元基于所述座圈持续加热信号控制马桶座圈继续加热；

步骤十一、所述特征比对处理器将使用者相对于预定参考面的水平距离与相对于所述预定参考面提前标定的第二标准距离矩阵数据进行比对分析；其中，所述第二标准距离矩阵数据包括使用者正常进入第二触发区域时，人体表面特征点相对于所述预定参考面的水平距离矩阵；

步骤十二、若所述特征比对处理器判断所述水平距离矩阵与所述第二标准距离矩阵数据相匹配，则所述特征识别处理单元生成上盖打开控制信号，所述上盖驱动控制单元基于所述上盖打开控制信号控制上盖打开。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种智能马桶控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、实时获取使用者与预定位置之间的实际距离矩阵；

步骤二、将步骤一得到的使用者与预定位置之间的实际距离矩阵转化为使用者相对于预定参考面的水平距离矩阵；

步骤三、将步骤二得到的使用者相对于预定参考面的水平距离矩阵与相对于所述预定参考面提前标定的第一标准距离矩阵数据进行比对分析；其中，所述第一标准距离矩阵数据包括使用者正常进入第一触发区域时，人体表面特征点相对于所述预定参考面的水平距离矩阵；

步骤四、若所述水平距离矩阵与所述第一标准距离矩阵数据相匹配，则控制马桶座圈预加热；

步骤五、若所述水平距离矩阵持续保持恒定并超过预设时间段或所述水平距离变大，则控制马桶座圈停止预加热；

步骤六、若所述水平距离持续变小，则控制马桶座圈继续加热；

步骤七、将步骤二得到的使用者相对于预定参考面的水平距离与相对于所述预定参考面提前标定的第二标准距离矩阵数据进行比对分析；其中，所述第二标准距离矩阵数据包括使用者正常进入第二触发区域时，人体表面特征点相对于所述预定参考面的水平距离矩阵；

步骤八、若所述水平距离与所述第二标准距离矩阵数据相匹配，则控制马桶上盖打开；

所述第一触发区域预先存储，所述第一触发区域以距离检测计算单元为圆心，以第一触发区域为半径向外延伸形成的空间范围为第一触发区域；

第二阈值距离预先存储，所述第二阈值距离以所述距离检测计算单元为圆心，以第二阈值距离为半径向外延伸形成的空间范围为第二智能控制触发范围；

基于特征识别处理单元，将已获得的实测距离进行投影转化，将人体被测点与TOF传感器之间的实测距离转化为该人体被测点与TOF传感器所在平面之间的水平距离，以使转化后的水平距离与人体实际曲线特征点更加吻合；

其中，所述步骤二具体包括以下步骤：

（1）将所述预定参考面选择为感光探测器点阵所在平面，并在所述预定参考面上建立平面坐标系，其中坐标原点为穿过光学成像镜头光学中心的法线与预定参考面的交点，坐标原点与光学中心之间的距离记为O`F；

（2）将反射光束的使用者反光部位与接收该反射光束的感光探测器点阵中对应感光探测像素点之间的实际距离通过如下公式转化为该使用者反光部位与所述预定参考面之间的水平距离：

其中，QQ`为反射光束的使用者反光部位与接收该反射光束的感光探测器点阵中对应感光探测像素点之间的实际距离，（x`， y`）为该对应感光探测像素点在预定参考面的平面坐标系中的位置坐标。

2.根据权利要求1所述的智能马桶控制方法，其特征在于，所述步骤一具体包括以下步骤：

（1）将光发射器和光学成像镜头安装于马桶背侧墙面，面向马桶正前方且保证不会被马桶自身阻挡；

（2）通过调制器向光发射器产生调制信号，由光发射器向外发射经调制的检测光束；

（3）光发射器发射的检测光束遇到使用者时，经使用者身体各部位反射向光学成像镜头；

（4）位于光学成像镜头后侧的感光探测器点阵通过光学成像镜头接收反射光束，并通过反射光束和发射光束之间的相位差和周期，基于公式

计算得到反射光束的使用者反光部位与接收该反射光束的感光探测器点阵中对应感光探测像素点之间的实际距离，该距离作为所述使用者与预定位置之间的实际距离；

其中，其中：c为光速，T为光波调制周期，

为该对应感光探测像素点接收到的反射光束与光发射器发射的对应检测光束之间的相位差。

3.根据权利要求1所述的智能马桶控制方法，其特征在于，所述步骤三具体包括以下步骤：

（1）在人体正常进入所述第一触发区域状态下，提前标定人体表面特征点相对于所述预定参考面的水平距离矩阵，作为所述第一标准距离矩阵数据；

（2）将转化得到的使用者相对于预定参考面的水平距离矩阵与所述第一标准距离矩阵数据进行比对分析。

4.根据权利要求3所述的智能马桶控制方法，其特征在于，所述人体表面特征点包括人体正面、侧面以及背面的人体轮廓特征数据。

5.一种智能马桶控制方法，其特征在于，所述智能马桶控制方法基于智能马桶控制***进行，所述智能马桶控制***包括依次连接的距离检测计算单元、特征识别处理单元和座圈上盖控制单元，所述智能马桶控制方法具体包括以下步骤：

步骤一、通过所述距离检测计算单元计算得到使用者与预定位置之间的实际距离信息，并将其发送至所述特征识别处理单元；

步骤二、通过所述特征识别处理单元将步骤一得到的使用者与预定位置之间的实际距离矩阵信息转化为使用者相对于预定参考面的水平距离矩阵信息；

步骤三、通过所述特征识别处理单元将步骤二得到的使用者相对于预定参考面的水平距离矩阵信息与相对于所述预定参考面提前标定的第一标准距离矩阵数据信息进行比对分析，所述第一标准距离矩阵数据信息包括使用者正常进入第一触发区域时，人体表面特征点相对于所述预定参考面的水平距离矩阵信息；

步骤四、若所述特征识别处理单元判断所述水平距离矩阵信息与所述第一标准距离矩阵数据信息相匹配，则所述座圈上盖控制单元控制马桶座圈预加热；

步骤五、若所述特征识别处理单元判断所述水平距离矩阵信息持续保持恒定并超过预设时间段或所述水平距离变大，则所述座圈上盖控制单元控制马桶座圈停止预加热；

步骤六、若所述特征识别处理单元判断所述水平距离矩阵信息持续变小，则所述座圈上盖控制单元控制马桶座圈继续加热；

步骤七、若所述特征识别处理单元判断所述水平距离矩阵信息与相对于所述预定参考面提前标定的第二标准距离矩阵数据信息进行比对分析，所述第二标准距离矩阵数据信息包括人体需要使用马桶时，即使用者处于第二触发区域内时，人体表面特征点相对于所述预定参考面的水平距离矩阵信息；

步骤八、若所述特征识别处理单元判断所述水平距离信息与所述第二标准距离矩阵数据信息相匹配，则所述座圈上盖控制单元控制马桶上盖打开；

其中所述距离检测计算单元包括光发射器、调制器、光学成像镜头、感光探测器点阵、控制器和距离计算器，所述控制器连接于所述调制器和感光探测器点阵，所述调制器连接于所述光发射器和感光探测器点阵，所述光发射器用于发射经调制的检测光束，所述检测光束经作为使用者的被测物反射后入射至光学成像镜头，经光学成像镜头整形后输入至感光探测器点阵，所述感光探测器点阵设置于光学成像镜头正后方并连接于距离计算器，所述距离计算器基于感光探测器点阵接收的反射光束信息计算得到被测物与感光探测器点阵之间的实际距离信息，并将该实际距离信息连同感光探测器点阵固有信息传输给控制器，再由控制器将相关信息传输给特征识别处理单元；其中，所述感光探测器点阵具有多个呈矩阵阵列形式排列的感光探测像素点，每一个感光探测像素点作为一个独立的感光探测器元件，所述光发射器发射的调制检测光束被被测物表面多点反射后分别入射到感光探测器点阵的对应感光探测像素点上，感光探测器点阵的每一个感光探测像素点接收来自被测物表面一个对应反射点的反射光束，所述距离计算器计算得到的实际距离信息为对应于被测物各反射点位置的实际距离矩阵，所述特征识别处理单元转化实际距离信息所得到的水平距离信息为对应于感光探测器点阵的各感光探测像素点位置的水平距离矩阵；

所述特征识别处理单元包括距离转化器、特征比对处理器、通信接口模块、标准特征存储器和输出模块，所述通信接口模块连接于距离检测计算单元的控制器，所述距离转化器连接于通信接口模块，所述特征比对处理器连接于所述距离转化器，所述标准特征存储器连接于所述特征比对处理器，所述输出模块连接于所述特征比对处理器；所述距离转化器将使用者与传感器之间的实际距离矩阵转化为使用者相对于感光探测器点阵所在平面的水平距离矩阵，然后将所述水平距离矩阵传输给特征比对处理器；所述特征比对处理器则基于该水平距离矩阵得到使用者实际特征信息，所述特征比对处理器将所述使用者实际特征信息与标准特征存储器中预存的标准特征信息进行匹配性比对，若匹配程度达到预定水平时，由所述特征比对处理器生成与该标准特征信息对应的驱动控制信号，并通过输出模块传输给座圈上盖控制单元或上盖驱动控制单元；

所述光发射器发射的经调制的检测光束为正弦波、脉冲波或其它周期性调制波，所述距离计算器基于如下公式计算被测物某反射点与感光探测器点阵对应感光探测像素点之间的实际距离：

；

其中：c为光速，T为调制波周期，

为该对应感光探测像素点接收到的反射光束与光发射器发射的对应检测光束之间的相位差；

所述距离转化器具体通过以下方式将实际距离矩阵转化为水平距离矩阵：

首先，所述距离转化器将被测物表面每个反射点与对应感光探测像素点之间的实测距离按照如下公式转换为该被测物表面反射点相对于感光探测器点阵所在平面的水平距离：

；

其中，QQ`为被测物表面反射点与对应感光探测像素点之间的实测距离，由距离检测计算单元中的距离计算器计算得到；（x`， y`）为对应感光探测像素点在感光探测器点阵平面坐标体系内的位置坐标；O`F为光学成像镜头的光学中心与感光探测器点阵平面坐标体系中坐标原点之间的距离；d为被测物表面反射点相对于感光探测器点阵所在平面的水平距离；

其中，感光探测器点阵平面坐标体系是指：以穿过光学成像镜头光学中心的、垂直于感光探测器点阵所在平面的直线与感光探测器点阵所在平面的交点作为坐标原点，在感光探测器点阵所在平面内建立的坐标体系，每一个感光探测像素点在感光探测器点阵平面坐标体系内的位置坐标以及光学成像镜头的光学中心与坐标原点之间的距离属于已知量；

其次，所述距离转化器将转换得到的各水平距离与其对应感光探测像素点的位置相关联形成所述水平距离矩阵；

所述距离转化器通过提取水平距离矩阵中的人体表面特征曲线的特征数据得到使用者进入所述第一触发区域时，人体表面特征曲线相对于所述预定参考面的第一实际水平特征曲线信息；

所述距离转化器通过提取水平距离矩阵中的人体表面特征曲线的特征数据得到使用者进入第二智能控制触发范围后，人体表面特征曲线相对于所述预定参考面的第二实际水平特征曲线信息；

所述人体表面特征曲线的特征数据包括人体正面、侧面以及背面的人体轮廓特征数据；

所述第一标准距离矩阵数据信息包括提前标定好的使用者正常进入所述第一触发区域内时，人体表面特征曲线相对于所述预定参考面的水平距离矩阵信息；所述第二标准距离矩阵数据信息包括提前标定好的使用者需要使用马桶时，即使用者处于第二触发区域内时，人体表面特征曲线相对于所述预定参考面的水平距离矩阵信息。

6.根据权利要求5所述的智能马桶控制方法，其特征在于，

使用者进入所述第一触发区域时，若人体表面特征曲线相对于所述预定参考面的第一实际水平特征曲线信息与所述第一标准距离矩阵数据信息匹配时，则所述特征识别处理单元生成座圈加热控制信号，所述座圈上盖控制单元基于所述座圈加热控制信号控制座圈预加热；

使用者进入所述第二智能控制触发范围后，若人体表面特征曲线相对于所述预定参考面的第二实际水平特征曲线信息与所述第二标准距离矩阵数据信息相匹配时，则所述特征识别处理单元生成上盖打开控制信号，所述上盖驱动控制单元基于所述上盖打开控制信号控制上盖打开。

7.根据权利要求6所述的智能马桶控制方法，其特征在于，所述智能马桶控制方法具体包括以下步骤：

步骤一、将光发射器和光学成像镜头安装于预定位置，面向马桶正前方且保证不会被马桶自身阻挡；

步骤二、由调制器向光发射器产生调制信号，由光发射器向外发射经调制的检测光束；

步骤三、光发射器发射的检测光束遇到使用者时，被使用者反射向光学成像镜头；

步骤四、位于光学成像镜头后侧的感光探测器点阵通过光学成像镜头接收反射光束，并由距离计算器通过反射光束和发射光束的相位差和周期，基于公式：

计算得到使用者与感光探测器点阵的实际距离数据；

步骤五、距离计算器将计算得到的实际距离数据和感光探测器点阵相关信息传输给距离转化器，由距离转化器基于所述实际距离数据判定使用者是否处于马桶的智能控制触发范围之内；

步骤六、距离转化器将接收到的使用者与感光探测器点阵的实际距离数据基于公式

转化为使用者相对于感光探测器点阵平面的水平距离数据，并将其传输给特征比对处理器，其中QQ`为使用者与感光探测器点阵的实际距离数据，（x`， y`）和O`F为感光探测器点阵中的已知参数；

步骤七、所述特征比对处理器将距离转化器转化的使用者相对于感光探测器点阵平面的水平距离矩阵数据与相对于所述预定参考面提前标定的第一标准距离矩阵数据进行比对分析；其中，所述第一标准距离矩阵数据包括使用者正常进入第一触发区域时，人体表面特征点相对于所述预定参考面的水平距离矩阵；

步骤八、若所述特征比对处理器判断所述水平距离矩阵与所述第一标准距离矩阵数据相匹配，则所述特征比对处理器生成座圈加热控制信号，所述座圈上盖控制单元基于所述座圈加热控制信号控制马桶座圈预加热；

步骤九、若所述特征比对处理器判断所述水平距离持续保持恒定并超过预设时间段或所述水平距离变大，则所述特征比对处理器生成座圈停止加热信号，所述座圈上盖控制单元基于所述座圈停止加热信号控制马桶座圈停止加热；

步骤十、若所述特征比对处理器判断所述水平距离持续变小，则所述特征比对处理器生成座圈持续加热信号，所述座圈上盖控制单元基于所述座圈持续加热信号控制马桶座圈继续加热；

步骤十一、所述特征比对处理器将使用者相对于预定参考面的水平距离与相对于所述预定参考面提前标定的第二标准距离矩阵数据进行比对分析；其中，所述第二标准距离矩阵数据包括使用者正常进入第二触发区域时，人体表面特征点相对于所述预定参考面的水平距离矩阵；

步骤十二、若所述特征比对处理器判断所述水平距离矩阵与所述第二标准距离矩阵数据相匹配，则所述特征识别处理单元生成上盖打开控制信号，所述上盖驱动控制单元基于所述上盖打开控制信号控制上盖打开。

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