TWI386769B

TWI386769B - Control method and system of indoor environment state of image monitoring

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Publication number: TWI386769B
Application number: TW98132595A
Authority: TW
Original assignee: Nat Univ Chin Yi Technology
Priority date: 2009-09-25
Filing date: 2009-09-25
Publication date: 2013-02-21
Also published as: TW201111930A

Description

影像監控室內環境狀態之控制方法及系統

本發明係有關一種影像監控室內環境狀態之控制方法及系統，尤指一種可以監控室內各區間的環境狀態，俾能依據各區間之各別環境所處狀態來控制各區間的照明與空調狀態者。

一般於較為廣闊之室內空間如禮堂、體育館、展覽會場或是博物館等室內場所，其所設置的空調設備與照明設備多是依靠人力來操控，因此，管理人員僅能以目視或是以經驗以及依據室內人數及分佈情況來做出室內空調溫度、照明亮度的相關控制。當現場人數突然暴增或是人群流動較為迅速或是動向較為複雜難測時，管理人員則較無法於第一時間對空調與照明做出較佳的因應調整，因此，該習用結構不僅需耗費人力資源，而且容易讓進入該室內場所之人員較易有不適感之情事產生。

依據所知，上述室內空間之天花板上多會均勻分佈設置複數組燈組以及與中央空調設備連通的出風孔蓋，並於室內空間之壁面設置複數個用以控制燈組啟、閉的控制開關以及用以控制出風孔蓋之風量、溫、溼度的控制器，讓使用者得以依據實際需求來控制調節現場空間的室溫及照明亮度。雖然中央空調設備大多具有一用以感測現場溫度的溫度感測器，以作為中央空調設備調節室內溫度的依據。然而，溫度感測器並非均勻密佈地設於各室內空間內，因此，無溫度感測器偵測的室內區域則無法因應室內狀態的改變而調節至較佳化的空調效果，因而造成人員的不適感產生。

再者，管理人員或使用者較無法即時掌握人員留置分佈於室內區域狀態，倘若某些室內區域無人員留置時，則無法於較佳的適當時機控制室內空調及照明，因而造成照明及空調所需電能無謂地耗費，而且容易造成現場人員的不適感及困擾產生。

另有一種習知技術如本國發明專利第386223號『空調管理資訊顯示方法及空調管理裝置』，其係在顯示器上顯示配置於樓層之各房間內的空氣調和裝置之動作狀況資料，集中管理這些空氣調和裝置的空調管理裝置中，包括記憶前述樓層的佈局影像的影像記憶裝置；從記憶於影像記憶裝置上的佈局影像中抽出部分影像，在此部分影像上附加動作狀況資料，並顯示於顯示器上的影像表示裝置；及以房間為單位，移動從佈局影像中抽出的部分影像的抽出位置移動裝置。

該習用結構主要將配置有樓層之各房間內的空調設備之動作狀況資料與佈局影像附加於顯示器上做一整合顯示，雖然可供管理人員知悉樓層之各房間內之空調狀況，以做出適當的空調操控；惟，其並無影像監控環境狀態之比對機制的設置，以控制空調與照明設備，因此，該習用結構無法隨著各區間所處的環境狀態變化來自動調整各區間的空調與照明狀態，亦即其無法做出最佳化的空調與照明，因而造成照明及空調所需電能無謂地耗費，而且容易造成現場人員的不適感及困擾產生，有鑑於此，本發明人等經不斷地努力研發下，終於研發出可以改善習用結構缺失的本發明。

本發明之主要目的在於提供一種影像監控室內環境狀態之控制方法及系統，主要係以影像方式監控室內之環境狀態變化如人數、分佈情形以及人群動向等狀態，而可自動因應調整室內各區間的空調與照明狀態，不僅可以簡化人力操控的程序，並可提供較佳化效能之空調與照明管控，以讓現場人員可以感受到較為舒適的空調與照明效果，因而得以大幅降低電能無謂的耗費情事，以達到節省電能之目的。

為達成上述功效，本發明之技術手段係於室內劃分的複數個區間分別設置燈組，並以空調設備對各區間的溫、濕度進行調節，再以影像擷取裝置擷取各區間環境狀態之影像，影像辨識模組將初始的該影像設定為基準區塊影像，並將即時擷取的影像設定為監控區塊影像，並對每一對應之監控區塊影像與基準區塊影像進行辨識比對，再以控制單元依據每一比對結果來控制各燈組與空調設備的運作，俾能依據各區間所處之環境狀態以控制照明與溫、濕度者。

壹.本明應用領域與技術概念

請參看第一、四圖及第五圖所示，本發明主要係應用在較為廣闊之室內空間中，如禮堂、博物館、展覽會場、機場、車站、船舶客艙、飛機客艙以及大型車廂等空調與照明自動控制的場所領域，以達到較佳化之室內空調反照明調節效果，以營造出一種較為舒適明亮的室內空間環境，並可達到環保節能之目的。

為達上述應用目的，本發明係透過一種影像監控辨識機制對室內各區間(1)之環境狀態(如人數、分佈情形或人群動向等狀態)進行影像監控與辨識，並且依據各區間(1)所處之環境狀態來控制室內之空調以及照明。而上述所指之區間(1)係為與區塊影像對應的虛擬區間(1)而言。

請參看第四圖所示，當室內某些區間(1)之環境狀態改變時，則驅使空調與照明設備使該區間(1)之照明增亮，同時降低該區間(1)的溫度，使處於該區間(1)的人員可以感受到較為舒適的環境狀態；另一方面，當某些區間(1)之環境狀態毫無改變時，則驅使空調與照明設備，使該區間(1)之照明變暗或是關閉，再將該區間(1)的溫度略為調高或是關閉，進而使空調與照明設備可以達到最佳化效能的控制，藉以達到節能減碳之目的。

貳.本明基本技術特 徵 2.1方法的技術特徵

請參看第一、四圖及第五圖所示，本發明主要係建構一套應用於寬闊室內空間的影像辨識控制空調與照明的機制，以達到較佳化之室內空調與照明效果，以提供現場人員較為舒適的照明與空調效果，為連上述功效之本發明方法基本技術特徵，係包括提供至少一影像擷取裝置(10)、一控制單元(20)、複數個燈組(30)及至少一空調設備(40)，其中，控制單元(20)包含一影像辨識模組(23)。

請參看第三至五圖所示，本發明係於室內劃分複數個區間(1)，並於所劃分的每一個區間(1)分別設置複數個燈組(30)，並以空調設備(40)來調節各區間(1)的溫度、濕度，同時以影像擷取裝置(10)擷取各區間(1)環境狀態的初始影像。影像辨識模組(23)將每個區間之初始影像設定為一基準區塊影像。再以影像擷取裝置擷取各區間環境狀態之即時影像，並將即時擷取的即時影像設定為監控區塊影像，以該影像辨識模組(23)將每一監控區塊影像與其對應之基準區塊影像進行辨識比對，再以控制單元(20)依據每一比對值所產生對應之一照明控制訊號及一空調控制訊號來控制各該燈組(30)與該空調設備(40)的運作，據此得以依據各區間(1)所處之環境狀態來控制各區間(1)之照明與溫度、濕度狀態。

2.2系統的技術特徵

請參看第一、四圖及第五圖所示，本發明主要係建構一套應用於寬闊室內空間的影像辨識控制空調與照明的機制，以達到較佳化之室內空調與照明效果，以提供現場人員較為舒適的照明與空調效果，為達上述功效之本發明系統基本技術特徵，係包括至少一影像擷取裝置(10)、一控制單元(20)、複數個燈組(30)及至少一空調設備(40)。

請參看第一至四圖所示，本發明之影像擷取裝置(10)主要係用以擷取各區間(1)環境狀態之影像，並於室內所劃分的複數個區間(1)中設置複數個燈組(30)，且以至少一空調設備(40)對各區間(1)的溫、濕度進行調節。

請參看第三至五圖所示，本發明控制單元(20)包含一影像辨識模組(23)，此影像辨識模組(23)將由影像擷取裝置(10)初始所擷取的影像設定為基準影像，並將由影像擷取裝置(10)即時擷取的影像設定為監控影像，再將基準影像與監控影像分別劃分成複數個與各區間(1)相應的區塊影像，並對每一對應之區塊影像進行辨識比對，使控制單元(20)得以依據每一比對結果來控制各燈組(30)與空調設備(40)的運作，而可依據各區間(1)所處之環境狀態，來分別控制各區間(1)之照明與溫、濕度。

參.本發明技術特徵之具體實施 3.1影像擷取裝置

請參看第一、四圖所示，本發明影像擷取裝置(10)之具體實施例係為一具備廣角攝像功能的數位攝影裝置，此攝影裝置係設置在室內之頂部尤其是天花板上，而得以俯視角度擷取各區間(1)環境狀態的影像。

3.2燈組與空調設備

請參看第一、四圖及第五圖所示，本發明燈組(30)之具體實施例可以是設在室內天花板上的LED燈組(30)、日光燈組(30)或是投射燈組(30)。於一種較佳實施例中，係於每一區間(1)設置至少一燈組(30)。

請參看第一、四圖及第五圖所示，本發明採用之空調設備(40)係為中央空調式的冷氣機組，此冷氣機組包含一設在各區間(1)頂部的出風孔蓋(41)以及複數個設在各區間(1)且與中央空調設備(40)電連接以調節風量與溫、溼度的控制器(42)。

3.3控制單元

請參看第一、二、四圖及第六圖所示，控制單元(20)為本發明影像擷取控制以及比對運算處理的核心裝置，於一種具體實施例中，係於影像辨識模組(23)建立一可供基準影像與監控影像儲存的影像資料庫(230)，且控制單元(20)包括一電腦(21)及一驅動裝置(22)，此電腦(21)又包含一顯示幕(210)及一I/O傳輸界面(211)，此顯示幕(210)可供顯示一包含各區間(1)的照明與空調狀態的顯示界面(231)，如第六圖所示，以及一供一使用者做微調或手動控制各區間(1)的照明與空調狀態的操控界面(232)。另驅動裝置(22)主要可受I/O傳輸界面(211)的觸發而控制各燈組(30)之明、滅與亮度，以及控制空調設備(40)之運轉，進而調節各區間(1)的溫、溼度及風量狀態，其中驅動裝置(22)之具體實施例則包含複數個與I/O傳輸界面(211)電連接的輸入點(DI)(220)，及複數個與照明、空調設備(40)之各控制器電連接的輸出點(DO)(221)。

3.4影像辨識模組

請參看第一、三圖及第四圖所示，本發明電腦(21)內建有作為影像辨識模組(23)的影像辨識軟體，當其中一組區塊影像之比對結果產生較大差距範圍時，此時影像辨識軟體則調節該區間(1)的照明亮度增亮、並降低溫度；當其中一組區塊影像無差距範圍產生時，影像辨識模組(23)則調節該區間(1)的照明亮度變暗、並提高溫度；當該組區塊影像再於一定時間內無差距範圍產生時，則關閉該區間(1)之照明設備與空調設備(40)，以節省電能之無謂耗費。

上述具體實施例中，該影像辨識模組(23)係為一內建於該電腦(21)內的影像辨識軟體，該影像辨識軟體包括一影像處理步驟，以將每一該以將每一該基準區塊影像及對應之該監控區塊影像由RGB格式轉換至YIQ平面，再使用該YIQ平面的I值，取閥值除去該區塊影像重疊的大部份影像，以保留差異影像，並對該差異影像之分佈數量與面積進行分析而轉換為一相應的參數值，使控制單元(20)解讀該參數值後產生相應的該控制訊號。且此YIQ平面係以灰階圖二值化的方式處理來取得該影像。

3.5環境狀態

請參看第四圖所示，本發明各區間(1)之環境狀態係指於各區間(1)內的人數、分佈情形與人群動向狀態；再請參看第五圖所示，或者可於各區間(1)內設一示溫、濕度貼紙，當各區間(1)之溫、溼度改變時，則會使示溫、濕度貼紙之顏色跟隨改變。或者可於各區間(1)內設一形狀記憶合金，當各區間(1)之溫度改變時，則會使形狀記憶合金之形狀跟隨改變。

肆.本發明之運作實施

請參看第一至四圖及第六圖所示，當管理人員將電腦(21)之影像辨識模組(23)啟動後，首先畫面顯示出是否要建立或更新基準影像，當管理人員確定建立或更新基準影像僅需按下確定鍵即可使影像擷取裝置(10)對室內之各區間(1)拍照，影像辨識模組(23)隨即將該影像劃分成複數個可供比對的區塊影像後儲存至影像資料庫中。此外，管理人員亦可對環境狀態如人群進入之區間(1)、少數人進入之區間(1)以及無人進入之區間(1)之空調溫度與照明亮度做預設值的設定，當上述操控設定作業完成時，管理人員則可將影像辨識模組(23)開啟設定為監控模式，如此影像辨識模組(23)則依據各區間(1)之環境狀態自動調節空調溫度與照明亮度。

請參看第四至六圖所示，當分佈在室內人群往多個區間(1)移動時，影像辨識模組(23)則將影像擷取裝置(10)即時擷取的監控影像予以劃分成複數區塊影像，並與基準影像之區塊影像進行逐一的比對辨識，當某些區塊影像之比對結果產生較大之差距範圍時，即代表該區間(1)人數較多以致該區間(1)溫度提升，所以控制單元(20)隨即調節上述區間(1)的照明亮度增亮、並降低空調溫度；反之，當某些區塊影像無差距範圍產生時，即代表該區間(1)並無人員進入，所以控制單元(20)隨即調節該區間(1)的照明亮度變暗、並提高空調溫度。再者，當上述區塊影像再於一定時間內仍然無差距範圍產生時，則關閉該區間(1)之照明設備與空調設備(40)，以節省電能之無謂耗費。

另一方面，管理人員隨時可透過顯示幕(210)上之顯示界面(231)所顯示的畫面來觀看室內各區間(1)之空調與照明之操控狀態，例如每一區間(1)的空調溫度及照明之光照度顯示，以讓管理人員充分知悉各區間(1)的空調溫度及照明狀態。此外，當管理人員可透過操控界面(232)以對各區間(1)的照明與空調狀態進行微調或手動的操控。

伍‧結論

因此，藉由上述之結構設置，使本發明可以影像方式監控室內之環境狀態變化如人數、分佈情形以及人群動向等狀態，而自動因應調整室內各區間的空調與照明狀態，不僅可以簡化人力操控的程序，並可提供較佳化效能之空調與照明管控，以讓現場人員可以感受到較為舒適的空調與照明效果，而且可以大幅降低電能無謂的耗費情事，以達到節省電能之目的。

以上所述，僅為本發明之一可行實施例，並非用以限定本發明之專利範圍，凡舉依據下列申請專利範圍所述之內容、特徵以及其精神而為之其他變化的等效實施，皆應包含於本發明之專利範圍內。本發明所具體界定於申請專利範圍之結構特徵，未見於同類物品，且具實用性與進步性，已符合發明專利要件，爰依法具文提出申請，謹請　鈞局依法核予專利，以維護本申請人合法之權益。

(1)．．．區間

(10)．．．影像擷取裝置

(20)．．．控制單元

(21)．．．電腦

(210)．．．顯示幕

(211)．．．I/O傳輸界面

(22)．．．驅動裝置

(220)．．．輸入點

(221)．．．輸出點

(23)．．．影像辨識模組

(230)．．．影像資料庫

(231)．．．顯示界面

(232)．．．操控界面

(30)．．．燈組

(40)．．．空調設備

(41)．．．出風孔蓋

(42)．．．控制器

第一圖係本發明基本架構之示意圖。

第二圖係本發明影像辨識模組架構之實施示意圖。

第三圖係本發明影像辨識模組作動流程實施示意圖。

第四圖係本發明於室內實施之俯視示意圖。

第五圖係本發明於室內另一實施之俯視示意圖。

第六圖係本發明顯示界面之畫面示意圖。