基于机器视觉技术的教室照明节能控制系统

：ｍ ； ； ； ； Ｋ ｅ ｗ ｏ ｒ ｄ ｓ ａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｖ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ ｅ ｎ ｅ ｒ ｓ ａ ｖ ｉ ｎ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｌ ｉ ｈ ｔ ｅ ｎ ｉ ｎ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｉ ｍ ａ ｅ ｖ ｉ ｄ ｅ ｏ ｓ ｕ ｒ ｖ ｅ ｉ ｌ ｌ ａ ｎ ｃ ｅ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎ － ｇ ｙ ｇ ｇ ｇ ｇ ｐ ｇ ｙ
基于机器视觉技术的教室照明节能控制系统
李 震 ， 李骈臻 ， 邹绍源 ， 颜 旭 ， 洪添胜 ＋
（ ） 华南农业大学 工程学院 ， 广东 广州 ５ １ ０ ６ ４ ２
摘 要 ： 为解决教室照明用电浪费问题 ， 设计和制作了基于机器视觉技术 的 教 室 照 明 节 能 控 制 系 统 。 该 系 统 在 监 控 计 算 机 端采用帧差分与分段收敛的背景差分叠加法从监控录像中识别教室人员 ， 并根 据 室 内 人 员 情 况 控 制 教 室 照 明 设 备 的 开 启 或 关闭 。 系统硬件主要由图像采集模块 、 监控计算机 、 电气控制模块及教室电气线路等 ４ 部分组成 ； 系统软件基于 Ｍ ａ ｔ ｌ ａ ｂ开 发 ， 按功能可分为图像获取 、 图像处理 、 串口双向传输 、 图形用 户 界 面 及 数 据 库 等 ５ 部 分 。 室 内 人 员 检 测 实 验 结 果 表 明 ， ， 进行实时室内人员识别的帧速上限为 ５ 帧／ ； 当图像 中 不 包 含 和 包 含 人 员 时 ， 系 统 对 室 内 人 员 的 系统识别平均耗时 ０ ． ２ ｓ ｓ 检测准确率分别为 １ ０ ０％ 和 ９ ３％ 。 关键词 ： 机器视觉 ； 节能控制 ； 照明控制 ； 图像处理 ； 视频监控 ）０ 中图法分类号 ： Ｔ Ｐ ３ ９ １ 文献标识号 ：Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ０ ７ ０ ２ ４（ ２ ０ １ ２ ４ １ ６ ４ ８ ０ ５ － － －
１］ 。以 规章制度 、 减 少 开 放 教 室 数 量 、 派 专 人 定 期 巡 查 等 ［
上措施虽然在一 定 程 度 上 节 约 照 明 能 耗 ， 但 限 制 了 可 用 教 室数 ， 不利于调 动 学 生 的 学 习 积 极 性 ； 开 放 的 教 室 通 常 开 启所有照明设备 ， 未 根 据 室 内 人 员 情 况 和 光 线 强 弱 对 照 明 灯具进行自动控 制 和 智 能 化 的 科 学 管 理 ， 用 电 浪 费 现 象 依 然比较严重 。
０ 引 言
学校是重要 的 用 电 大 户 ， 其 用 电 量 占 社 会 总 用 电 量 的 ３ ０％ 以上 ， 而教室 用 电 量 在 学 校 的 用 电 总 量 中 又 占 有 较 大 比例 。 为解决教 室 照 明 用 电 浪 费 问 题 ， 教 学 单 位 采 取 的 节 能措施主要 包 括 ： 加 强 节 能 意 识 宣 传 、 规 范 教 室 用 电 相 关
＋ ， ， ， ，ＨＯＮＧ Ｌ Ｉ Ｚ ｈ ｅ ｎ Ｌ Ｉ Ｐ ｉ ａ ｎ ｚ ｈ ｅ ｎ Ｚ ＯＵ Ｓ ｈ ａ ｏ ｕ ａ ｎ ＹＡＮ Ｘ ｕ Ｔ ｉ ａ ｎ ｓ ｈ ｅ ｎ － －ｙ － ｇ
（ ， ， ） Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｅ ｏ ｆ Ｅ ｎ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ Ｓ ｏ ｕ ｔ ｈ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ａ ｒ ｉ ｃ ｕ ｌ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ Ｇ ｕ ａ ｎ ｚ ｈ ｏ ｕ ５ １ ０ ６ ４ ２， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ｇ ｇ ｇ ｇ ｙ ｇ
： ， Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ｒ ｏ ｂ ｌ ｅ ｍ Ｉ ｎ ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ｔ ｏ ｓ ｏ ｌ ｖ ｅ ｔ ｈ ｅ ｅ ｎ ｅ ｒ ｗ ａ ｓ ｔ ｅ ｏ ｆ ｃ ｌ ａ ｓ ｓ ｒ ｏ ｏ ｍ ｌ ｉ ｈ ｔ ｅ ｎ ｉ ｎ ａ ｃ ｌ ａ ｓ ｓ ｒ ｏ ｏ ｍ ｌ ｉ ｈ ｔ ｅ ｎ ｉ ｎ ｅ ｎ ｅ ｒ ｓ ａ ｖ ｉ ｎ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｓ ｓ － － ｐ ｇ ｙ ｇ ｇ ｇ ｇ ｇ ｙ ｇ ｙ ｔ ｅ ｍ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｍ ａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｖ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｕ ｅ ｓ ｉ ｓ ｄ ｅ ｓ ｉ ｎ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｅ ｄ ． Ｐ ｅ ｏ ｌ ｅ ｉ ｎ ｓ ｉ ｄ ｅ ａ ｃ ｌ ａ ｓ ｓ ｒ ｏ ｏ ｍ ｃ ｏ ｕ ｌ ｄ ｂ ｅ ｉ ｄ ｅ ｎ ｔ ｉ ｆ ｉ ｅ ｄ ｆ ｒ ｏ ｍ ｓ ｕ ｒ ｖ ｅ ｉ ｌ ｌ ａ ｎ ｃ ｅ ｑ ｇ ｐ ｐ ｖ ｉ ｄ ｅ ｏ ｕ ｓ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｓ ｕ ｅ ｒ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｆ ｒ ａ ｍ ｅ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ ｓ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｃ ｏ ｎ ｖ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｂ ａ ｃ ｋ ｒ ｏ ｕ ｎ ｄ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｌ ｏ ｒ ｉ ｔ ｈ ｍ ｓ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｇ ｐ ｐ ｇ ｇ ｇ ｓ ｓ ｔ ｅ ｍ ｓ ｍ ｏ ｎ ｉ ｔ ｏ ｒ ｉ ｎ ｃ ｏ ｍ ｕ ｔ ｅ ｒ ． Ｌ ｉ ｈ ｔ ｅ ｎ ｉ ｎ ｅ ｕ ｉ ｍ ｅ ｎ ｔ ｓ ｗ ｉ ｔ ｈ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｃ ｌ ａ ｓ ｓ ｒ ｏ ｏ ｍ ｃ ｏ ｕ ｌ ｄ ｂ ｅ ｌ ｉ ｈ ｔ ｅ ｎ ｅ ｄ ｏ ｒ ｓ ｈ ｕ ｔ ｄ ｏ ｗ ｎ ａ ｃ ｃ ｏ ｒ ｄ ｉ ｎ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｙ ｇ ｐ ｇ ｇ ｑ ｐ ｇ ｇ ， ， ｒ ｏ ｏ ｍ ｅ ｒ ｓ ｏ ｎ ｎ ｅ ｌ ｓ ｉ ｔ ｕ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ． Ｔ ｈ ｅ ｓ ｓ ｔ ｅ ｍ ｈ ａ ｒ ｄ ｗ ａ ｒ ｅ ｉ ｓ ｃ ｏ ｍ ｏ ｓ ｅ ｄ ｏ ｆ ｉ ｍ ａ ｅ ａ ｃ ｕ ｉ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍ ｏ ｄ ｕ ｌ ｅ ｍ ｏ ｎ ｉ ｔ ｏ ｒ ｉ ｎ ｃ ｏ ｍ ｕ ｔ ｅ ｒ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｐ ｙ ｐ ｇ ｑ ｇ ｐ ｍ ｏ ｄ ｕ ｌ ｅ ａ ｎ ｄ ｃ ｌ ａ ｓ ｓ ｒ ｏ ｏ ｍ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ ｗ ｉ ｒ ｉ ｎ ． Ｔ ｈ ｅ ｓ ｓ ｔ ｅ ｍ ｓ ｏ ｆ ｔ ｗ ａ ｒ ｅ ｉ ｓ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｅ ｄ ｕ ｓ ｉ ｎ ＭＡ Ｔ Ｌ Ａ Ｂ ａ ｎ ｄ ｃ ｏ ｕ ｌ ｄ ｂ ｅ ｄ ｉ ｖ ｉ ｄ ｅ ｄ ｉ ｎ ｔ ｏ ｆ ｉ ｖ ｅ ａ ｓ ａ ｒ ｔ ｓ ｇ ｙ ｐ ｇ ｐ ， ， ， ｉ ｍ ａ ｅ ａ ｃ ｕ ｉ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｍ ａ ｅ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎ ｓ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｍ ｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｒ ａ ｈ ｉ ｃ ａ ｌ ｕ ｓ ｅ ｒ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｆ ａ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ ｄ ａ ｔ ａ ｂ ａ ｓ ｅ ａ ｃ ｃ ｏ ｒ ｄ ｉ ｎ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｉ ｒ ｆ ｕ ｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ． ｇ ｑ ｇ ｐ ｇ ｇ ｐ ｇ ： ， ｅ ｒ ｓ ｏ ｎ ｎ ｅ ｌ Ｒ ｏ ｏ ｍ ｄ ｅ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｃ ｃ ｕ ｒ ａ ｃ ｅ ｘ ｅ ｒ ｉ ｍ ｅ ｎ ｔ ａ ｌ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｉ ｎ ｄ ｉ ｃ ａ ｔ ｅ ｔ ｈ ａ ｔ ａ ｖ ｅ ｒ ａ ｅ ｄ ｓ ｓ ｔ ｅ ｍ ｄ ｅ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｉ ｍ ｅ ｉ ｓ ０ ． ２ ｓ ｔ ｈ ｅ ｆ ｒ ａ ｍ ｅ ｓ ｅ ｅ ｄ ｐ ｙ ｐ ｇ ｙ ｐ ， ， ｆ ｏ ｒ ｅ ｒ ｓ ｏ ｎ ｎ ｅ ｌ ｄ ｅ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｓ ｆ ｉ ｖ ｅ ｆ ｒ ａ ｍ ｅ ｓ ｅ ｒ ｓ ｅ ｃ ｏ ｎ ｄ ｗ ｈ ｅ ｎ ｔ ｈ ｅ ｖ ｉ ｄ ｅ ｏ ｆ ｒ ａ ｍ ｅ ｄ ｉ ｄ ｎ ｏ ｔ ｃ ｏ ｎ ｔ ａ ｉ ｎ ａ ｎ ｄ ｉ ｎ ｃ ｌ ｕ ｄ ｅ ｄ ｅ ｒ ｓ ｏ ｎ ｎ ｅ ｌ ｔ ｈ ｅ ｓ ｓ ｔ ｅ ｍ ｓ ｌ ｉ ｍ ｉ ｔ ｐ ｐ ｐ ｙ ｒ ｏ ｏ ｍ ｅ ｒ ｓ ｏ ｎ ｎ ｅ ｌ ｄ ｅ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｃ ｃ ｕ ｒ ａ ｃ ｉ ｓ １ ０ ０％ ａ ｎ ｄ ９ ３％ ， ｒ ｅ ｓ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｌ ． ｐ ｙ ｐ ｙ
Ｃ ｌ ａ ｓ ｓ ｒ ｏ ｏ ｍ ｌ ｉ ｈ ｔ ｅ ｎ ｉ ｎ ｅ ｎ ｅ ｒ ｓ ａ ｖ ｉ ｎ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｓ ｓ ｔ ｅ ｍ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｍ ａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ － ｇ ｇ ｇ ｙ ｇ ｙ ｖ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｕ ｅ ｓ ｑ
２ ０ １ ２年４月 第３ ３卷 第４期
计算机工程与设计
Ｃ ＯＭＰ ＵＴ Ｅ Ｒ Ｅ ＮＧ Ｉ Ｎ Ｅ Ｅ Ｒ Ｉ ＮＧ ＡＮ Ｄ Ｄ Ｅ Ｓ Ｉ ＧＮ
Байду номын сангаас
Ａ ｒ ． ２ ０ １ ２ ｐ Ｖ ｏ ｌ ． ３ ３ Ｎ ｏ ． ４

已有视频监控设备 进 行 节 能 控 制 是 近 年 来 兴 起 的 一 个 新 的 研究方向 ， 监 控 设 备 根 据 人 员 情 况 、 光 线 强 弱 、 空 气 温 湿 度等信息 ， 自 动 开 启 或 关 闭 空 调 、 照 明 及 通 风 设 备 。 由 于 该技术可在小幅 投 入 的 同 时 ， 提 高 监 控 设 备 利 用 率 和 降 低 能耗 ， 已 在 空 调 节 能 和 城 市 道 路 照 明 控 制 等 方 面 得 到 应
； 修订日期 ：２ 收稿日期 ：２ ０ １ １ ０ ７ ２ ８ ０ １ １ ０ ９ ２ ９ － － － － ） ； 华南农业大学博士启动基金项目 （ ） 基金项目 ： 广东省科技计划基金项目 （ ２ ０ １ １ Ｂ ０ ２ ０ ３ ０ ８ ０ ０ ９ ４ ５ ０ ０ １ ０ ０ ５ ６ －Ｋ ， 男 ， 广东广州人 ， 博士 ， 讲师 ， 研究方 向 为 电 子 与 信 息 技 术 应 用 ； 李 骈 臻 （ ， 男， 广 东 佛 山 人， 研 究 方 作者简介 ： 李震 （ １ ９ ８ １ １ ９ ８ ９ －） －） ， 男 ， 广东佛山人 ， 研究方 向 为 计 算 机 图 像 处 理 ； 颜 旭 （ ， 男， 广 东 茂 名 人， 研 究 方 向 为 电 向为计算机图像处理 ； 邹绍源 （ １ ９ ８ ８ １ ９ ８ ９ －） －） ， 男 ， 广东梅州人 ， 博士 ， 教授 ， 博士生导师 ， 研究方向为机电一体化和信息技术应用 。 子线路设计 ；＋ 通讯作者 ： 洪添胜 （ １ ９ ５ ５ －） ： Ｅ－ｍ ａ ｉ ｌ ｔ ｓ ｈ ｏ ｎ ｃ ａ ｕ ． ｅ ｄ ｕ ． ｃ ｎ ＠ｓ ｇ
第３ ３ 卷 第 ４ 期 李震 ， 李骈臻 ， 邹绍源 ， 等 ：基于机器视觉技术的教室照明节能控制系统 随着计算机 和 图 像 处 理 技 术 的 发 展 ， 机 器 视 觉 和 视 频
］ ２ ４ － 。基 于 检测技术已被应用于交 通 监 测 、 织 物 检 测 等 领 域 ［
·１ ６ ４ ９·