專利名稱：二維紅外人數(shù)傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型公開了提高人數(shù)識(shí)別精度的二維紅外人數(shù)傳感器裝置。屬于日用電器
控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
—些場(chǎng)合，需要統(tǒng)計(jì)室內(nèi)的人數(shù)。如在照明節(jié)能控制中，有一種分區(qū)控制的模式， 根據(jù)室內(nèi)人員的數(shù)量，決定開燈的區(qū)域和數(shù)量；在商場(chǎng)和車站，需要統(tǒng)計(jì)每天的客流量及流 量分布等。測(cè)量室內(nèi)的人數(shù)，一般的做法是在房間的各個(gè)大門處安裝人數(shù)傳感器，根據(jù)各傳 感器統(tǒng)計(jì)進(jìn)出人數(shù)的多少計(jì)算出室內(nèi)的人數(shù)。 常用的人數(shù)傳感器有基于紅外對(duì)射原理的對(duì)射式和基于雙元熱釋電紅外傳感器 的運(yùn)動(dòng)計(jì)數(shù)式兩大類。對(duì)射式傳感器的基本原理是利用人體通過兩束對(duì)射紅外光線的時(shí)間 不同和遮擋光線的脈沖個(gè)數(shù)來識(shí)別人體的運(yùn)動(dòng)方向和數(shù)量。運(yùn)動(dòng)計(jì)數(shù)型人數(shù)傳感器的基本 原理是利用人體通過雙元熱釋電傳感器兩個(gè)視區(qū)的方向不同，輸出電壓的極性不同來判斷 人體運(yùn)動(dòng)方向，脈沖的個(gè)數(shù)與通過的人數(shù)成正比來確定人數(shù)。 上述傳感器對(duì)人數(shù)的識(shí)別都是一維的，對(duì)射式傳感器只能識(shí)別人體遮擋紅外線的 那個(gè)側(cè)面，運(yùn)動(dòng)計(jì)數(shù)式只能識(shí)別人體進(jìn)入與步出視區(qū)瞬間的狀態(tài)。它們的共同特點(diǎn)是單獨(dú) 一個(gè)人出入時(shí)，識(shí)別率較高；兩人同時(shí)出入時(shí)，識(shí)別率開始降低，識(shí)別率隨同時(shí)出入的人數(shù) 成階乘關(guān)系降低。如單人通過識(shí)別率為l，兩人同時(shí)通過時(shí)，只有前后相距一定距離排列才 能正確識(shí)別，左右排列無法識(shí)別，識(shí)別率為1/2，三人同時(shí)進(jìn)入時(shí)，識(shí)別率為1/8，余此類推。 人員經(jīng)過大門的人數(shù)和排列是隨機(jī)的，因此， 一維傳感器在實(shí)際應(yīng)用的識(shí)別率很低，只能用 于一些對(duì)人數(shù)精度要求不高的場(chǎng)合，無法滿足正常使用的要求。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型針對(duì)已有技術(shù)的不足，提供一種提高人數(shù)識(shí)別精度的二維紅外人數(shù)傳 感器裝置。 本實(shí)用新型的二維紅外人數(shù)傳感器，包括兩個(gè)安裝在門框上方的紅外光電傳感器 陣列、使紅外光電傳感器陣列形成視區(qū)的紅外光學(xué)系統(tǒng)和處理并控制紅外光電傳感器陣列 的輸出信號(hào)且對(duì)處理后的信號(hào)進(jìn)行輸出的信號(hào)處理電路，所述的信號(hào)處理電路的輸出端連 接有接口電路，所述的傳感器裝置還包括進(jìn)行補(bǔ)充照明的紅外照明燈。 本實(shí)用新型的二維紅外人數(shù)傳感器，兩個(gè)紅外光電傳感器陣列的排列方向與人體 運(yùn)動(dòng)的方向垂直，紅外照明燈根據(jù)視頻信號(hào)的白信號(hào)的大小控制開啟和關(guān)閉，用于在環(huán)境 照度不足時(shí)，補(bǔ)充照明。 本實(shí)用新型的二維紅外人數(shù)傳感器，所述的信號(hào)處理電路包括A/D轉(zhuǎn)換器、與A/ D轉(zhuǎn)換器的輸出端相連接的數(shù)字信號(hào)處理器和與數(shù)字信號(hào)處理器的輸出端相連接的接口電 路，所述的A/D轉(zhuǎn)換器的信號(hào)輸入端連接有模擬開關(guān)，所述的數(shù)字信號(hào)處理器與模擬開關(guān) 的地址端口相連接，所述的數(shù)字信號(hào)處理器連接有紅外照明燈。
3[0009] 以下詳細(xì)介紹本實(shí)用新型的構(gòu)造和原理，兩個(gè)紅外光電傳感器陣列的排列方向與 人體運(yùn)動(dòng)的方向垂直，相當(dāng)于在門框的上方安裝了一臺(tái)低分辨率的紅外攝像機(jī)。紅外光學(xué) 系統(tǒng)使每個(gè)陣列單元(也稱為像素)在門口的地面上形成互不重疊或重疊很少的視區(qū)，人 體從視區(qū)通過時(shí)，反射的紅外線就會(huì)在相應(yīng)的光電管中產(chǎn)生變化的光電流。紅外照明燈用 于在環(huán)境光照度降低時(shí)，補(bǔ)充照明，保證全天候使用的要求。處理電路按照一定頻率重復(fù)掃 描兩個(gè)陣列單元，形成視頻信號(hào)，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后，變換成數(shù)字視頻信號(hào)，再通過數(shù)字信號(hào) 處理(DSP)和圖象識(shí)別等技術(shù)，從視頻信號(hào)中提取人體的數(shù)量和運(yùn)動(dòng)方向信息，計(jì)算出人 數(shù)。 本實(shí)用新型是從低分辨率的視頻信號(hào)中提取人數(shù)和方向信息，優(yōu)點(diǎn)是不受同時(shí)進(jìn) 出的人數(shù)、位置、姿勢(shì)和方向的限制，受環(huán)境和溫度變化的影響小，識(shí)別率達(dá)到很高的精度，
是真正意義上的人數(shù)傳感器。用于需要精確統(tǒng)計(jì)室內(nèi)人數(shù)的場(chǎng)合使用，具有廣泛的應(yīng)用前
旦 豕。

圖1為本實(shí)用新型的組成框圖；圖2為原理圖；圖3為處理電路組成框圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳述 圖1給出了本實(shí)用新型的組成框圖，圖2給出了本實(shí)用新型的原理圖，下面結(jié)合圖 1與圖2說明本實(shí)用新型的工作原理和組成，紅外光電傳感器的像素由門的寬度和分辨率 要求決定，像素值越小，圖像分辨率低，對(duì)處理器的要求低，但人體通過時(shí)，形成的有效像素 點(diǎn)少，給人體的輪廓識(shí)別帶來困難；像素值越大，圖像分辨率高，但要求處理器的運(yùn)算速度 高和運(yùn)算量大。需要從這兩個(gè)方面綜合考慮來確定像素?cái)?shù)量。人體的工程模型為20X50cm 的矩形，要正確識(shí)別人體，必須保證人側(cè)身進(jìn)入時(shí)，至少有兩個(gè)以上的像素點(diǎn)。每個(gè)陣列的 各自像素在門口形成各自的視區(qū)，為了保證正確確定人體的輪廓，各個(gè)像素形成的視區(qū)，要 求不能互相重疊或重疊很小，這是對(duì)光學(xué)系統(tǒng)的要求。兩個(gè)陣列視區(qū)之間的距離，不能太 大，否則門外的行人也可能造成干擾；也不能太小，否則，跑步進(jìn)入人體形成的信號(hào)幀數(shù)太 少，給人體識(shí)別帶來一定困難。 紅外光學(xué)系統(tǒng)除了保證形成所需的視區(qū)之外，還要求通光量大，以提高視頻信號(hào) 信噪比。紅外照明燈用于環(huán)境光照度降低后，補(bǔ)充照明。它由控制電路根據(jù)視頻信號(hào)的白 信號(hào)的大小決定開啟和關(guān)閉。 如圖1所示，處理電路由模擬開關(guān)、A/D轉(zhuǎn)換器和數(shù)字信號(hào)處理器組成。模擬開關(guān) 擔(dān)負(fù)像素掃描任務(wù)，由DSP電路控制開關(guān)地址，先掃瞄A陣列，再掃描B陣列，形成兩行視頻 信號(hào)，組成一幀視頻信號(hào)。A/D轉(zhuǎn)換器將模擬的視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，便于運(yùn)算和處理。 圖3中所示的數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)完成圖像信號(hào)的采集、運(yùn)算、人數(shù)識(shí)別和人體 運(yùn)動(dòng)方向識(shí)別整個(gè)處理過程，采用圖像處理方式和人體輪廓識(shí)別技術(shù)來進(jìn)行人數(shù)識(shí)別的。 在采集的視頻圖像信號(hào)中，每行信號(hào)中包含著同時(shí)進(jìn)出門的人數(shù)信息；幀內(nèi)兩行信號(hào)間包 含了人體運(yùn)動(dòng)方向信息；各個(gè)幀信號(hào)間包含了人體運(yùn)動(dòng)速度和間隔信息；信號(hào)的幅度包含 了人體不同部位信息。視頻信號(hào)是對(duì)進(jìn)出門口的人體，從俯視的角度進(jìn)行二維的紅外掃描，因此，稱為二維紅外人數(shù)傳感器。 接口電路負(fù)責(zé)數(shù)字信號(hào)處理器與上位機(jī)之間的通信，用于接收控制指令和上傳人 數(shù)信息。 在實(shí)際應(yīng)用中，圖像信號(hào)中還包含著各種噪聲和門的開啟和關(guān)閉信息；人體信號(hào) 中，也可能包含著懷抱或背負(fù)物體等信息。為了正確地計(jì)算人數(shù)，必須將采用輪廓識(shí)別技術(shù) 將這些干擾因素的影響降低到最低。 根據(jù)行信號(hào)像素灰度的變化和梯度，可以提取出一維水平的左右同時(shí)進(jìn)入的視區(qū) 的人體的輪廓模型；幀內(nèi)兩行信號(hào)進(jìn)行差分運(yùn)算，可以得到人體的運(yùn)動(dòng)方向信息；從各幀 信號(hào)相應(yīng)像素之間的灰度變化和梯度，可以提取一維垂直的人體輪廓模型，同時(shí)確定運(yùn)動(dòng) 方向改變、速度及人體前后間隔等信息。由于各像素噪聲的不相關(guān)，與人體運(yùn)動(dòng)輪廓差異較 大，可以容易地去除；門開啟與關(guān)閉形成的圖像有一定的排列規(guī)律，輪廓與人體也有一定差 異，也可以容易地識(shí)別出來。通過這些圖象識(shí)別技術(shù)的數(shù)字處理運(yùn)算，可以準(zhǔn)確無誤地識(shí)別 和計(jì)算出進(jìn)出的人數(shù)和方向。
權(quán)利要求一種用于提高人數(shù)識(shí)別精度的二維紅外人數(shù)傳感器，其特征在于包括兩個(gè)安裝在門框上方的紅外光電傳感器陣列、使紅外光電傳感器陣列形成視區(qū)的紅外光學(xué)系統(tǒng)和處理并控制紅外光電傳感器陣列的輸出信號(hào)且對(duì)處理后的信號(hào)進(jìn)行輸出的信號(hào)處理電路，所述的信號(hào)處理電路的輸出端連接有接口電路，所述的傳感器裝置還包括進(jìn)行補(bǔ)充照明的紅外照明燈。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維紅外人數(shù)傳感器，其特征在于兩個(gè)紅外光電傳感器陣 列的排列方向與人體運(yùn)動(dòng)的方向垂直，紅外照明燈根據(jù)視頻信號(hào)的白信號(hào)的大小控制開啟 和關(guān)閉，用于在環(huán)境照度不足時(shí)，補(bǔ)充照明。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維紅外人數(shù)傳感器，其特征在于所述的信號(hào)處理電路包 括A/D轉(zhuǎn)換器、與A/D轉(zhuǎn)換器的輸出端相連接的數(shù)字信號(hào)處理器和與數(shù)字信號(hào)處理器的輸出端相連接的接口電路，所述的A/D轉(zhuǎn)換器的信號(hào)輸入端連接有模擬開關(guān)，所述的數(shù)字信號(hào)處理器與模擬開關(guān)的地址端口相連接，所述的數(shù)字信號(hào)處理器連接有紅外照明燈。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種提高人數(shù)識(shí)別精度的二維紅外人數(shù)傳感器，包括兩個(gè)安裝在門框上方的紅外光電傳感器陣列、使紅外光電傳感器陣列形成視區(qū)的紅外光學(xué)系統(tǒng)和處理并控制紅外光電傳感器陣列的輸出信號(hào)且對(duì)處理后的信號(hào)進(jìn)行輸出的信號(hào)處理電路，所述的信號(hào)處理電路的輸出端連接有接口電路，所述的傳感器裝置還包括進(jìn)行補(bǔ)充照明的紅外照明燈。本實(shí)用新型的二維紅外人數(shù)傳感器裝置，可高精度的實(shí)現(xiàn)人數(shù)以及人員運(yùn)動(dòng)方向的識(shí)別，適于應(yīng)用在教室、辦公室、公共建筑等場(chǎng)所。
文檔編號(hào)G06K9/00GK201514662SQ20092002512
公開日2010年6月23日 申請(qǐng)日期2009年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月11日
發(fā)明者王勤, 黃程云 申請(qǐng)人:黃程云