智能家居空气自适应互动系统

摘要

本发明涉及一种智能家居空气自适应互动系统，所述互动系统设置在具有多个房间的房屋内，包括嵌入式处理设备和多个房间氧气浓度检测设备，每一个房间氧气浓度检测设备设置在一个房间内，用于检测对应房间内的氧气浓度，所述嵌入式处理设备和所述多个房间氧气浓度检测设备分别连接，基于接收到的多个房间内的氧气浓度确定对所述多个房间之间的空气自适应互动策略。通过本发明，能够在雾霾天气必须关窗的房屋环境下，实现房间之间的智能化空气互动，保证房屋内部人员的呼吸顺畅。

主权项

一种智能家居空气自适应互动系统，所述互动系统设置在具有多个房间的房屋内，包括嵌入式处理设备和多个房间氧气浓度检测设备，每一个房间氧气浓度检测设备设置在一个房间内，用于检测对应房间内的氧气浓度，所述嵌入式处理设备和所述多个房间氧气浓度检测设备分别连接，基于接收到的多个房间内的氧气浓度确定对所述多个房间之间的空气自适应互动策略；所述互动系统还包括：互动通风设备，包括一个通风电机和多个通风管道出口，在每一个房间内设置一个通风管道出口，所述通风电机在所述嵌入式处理设备的控制下通过所述多个通风管道出口对多个房间之间执行空气互动，以平衡多个房间之间的氧气浓度；多个红外摄像设备，每一个红外摄像设备设置在一个房间内，用于对对应房间进行拍摄，以获得红外房间图像；多个红外线检测设备，每一个红外线检测设备设置在一个房间内，用于检测对应房间内是否存在人员，在检测到人员时发出人员存在信号，在未检测到人员时发出人员不存在信号；USB输入接口，用于容纳外部U盘，以接收外部U盘内存储的预设灰度阈值、预设像素数量阈值、通风评定阈值、氧气浓度权重、红外图像权重、唇部上限灰度阈值和唇部下限灰度阈值，所述唇部上限灰度阈值和所述唇部下限灰度阈值用于将图像中的人员唇部与背景分离；移动硬盘，与所述USB输入接口连接，用于接收并存储所述预设灰度阈值、所述预设像素数量阈值、所述通风评定阈值、所述氧气浓度权重、所述红外图像权重、所述唇部上限灰度阈值和所述唇部下限灰度阈值；红外图像处理设备，与所述移动硬盘和所述多个红外摄像设备分别连接，包括多个图像处理子设备，每一个图像处理子设备与一个红外摄像设备连接以接收对应的红外房间图像，多个图像处理子设备用于分别并行处理多个房间的红外房间图像；每一个图像处理子设备包括对比度增强器、灰度化处理器、二值图像滤波器、唇部识别器和嘴部开合度识别器，所述对比度增强器与对应的红外摄像设备连接以接收对应的红外房间图像并对对应的红外房间图像进行对比度增强处理，获得红外增强图像，所述灰度化处理器与所述对比度增强器连接以对所述红外增强图像执行灰度化处理，获得红外灰度图像，所述二值图像滤波器与所述灰度化处理器和所述移动硬盘分别连接以对所述红外灰度图像执行基于区域连通的二值图像滤波，获得红外滤波图像，所述唇部识别器与所述二值图像滤波器和所述移动硬盘分别连接，将所述红外滤波图像中灰度值在所述唇部上限灰度阈值和所述唇部下限灰度阈值之间的像素组合以获得红外唇部子图案，所述嘴部开合度识别器与所述唇部识别器连接，基于所述红外唇部子图案确定对应的嘴部开合度并输出，其中，如果所述唇部识别器输出的红外唇部子图案为多个，则所述嘴部开合度识别器输出的嘴部开合度为多个红外唇部子图案对应的多个嘴部开合度的平均值；所述嵌入式处理设备与所述互动通风设备、所述移动硬盘、所述红外图像处理设备、所述多个房间氧气浓度检测设备、所述多个红外摄像设备和所述多个红外线检测设备分别连接，当接收到一个红外线检测设备发出的人员存在信号时，启动发出人员存在信号的红外线检测设备对应房间内的红外摄像设备和房间氧气浓度检测设备，以接收对应房间内氧气浓度和嘴部开合度，将氧气浓度权重与接收到的氧气浓度相乘，将红外图像权重与接收到的嘴部开合度的倒数相乘，将得到的两个乘积相加以获得决定是否启动互动通风的通风评定数值，当所述通风评定数值小于等于通风评定阈值时，所述嵌入式处理设备控制所述通风电机通过所述多个通风管道出口对多个房间之间执行空气互动，以平衡多个房间之间的氧气浓度；其中，所述对所述红外灰度图像执行基于区域连通的二值图像滤波具体包括：将所述红外灰度图像中每一个像素作为被检测像素，采用5×5像素滤波窗口建立以所述被检测像素为中心的连通区域，计算所述连通区域中灰度值大于预设灰度阈值的像素个数，如果计算的像素个数大于等于预设像素数量阈值，则所述被检测像素为非噪声点，保留所述被检测像素，如果计算的像素个数小于预设像素数量阈值，则所述被检测像素为噪声点，对所述被检测像素进行滤除；其中，所述对比度增强器、所述灰度化处理器、所述二值图像滤波器、所述唇部识别器和所述嘴部开合度识别器分别采用不同的FPGA芯片来实现；其中，所述嵌入式处理设备当接收到一个红外线检测设备发出的人员不存在信号时，关闭发出人员不存在信号的红外线检测设备对应房间内的红外摄像设备和房间氧气浓度检测设备；所述嵌入式处理设备为ARM11处理器；显示设备，与所述嵌入式处理设备连接，用于显示每一个房间内的氧气浓度和嘴部开合度。供电设备，包括太阳能供电器件、锂电池、切换开关和电压转换器，所述切换开关与所述太阳能供电器件和所述锂电池分别连接，根据锂电池的剩余电量决定是否切换到所述太阳能供电器件以由所述太阳能供电器件供电，所述电压转换器与所述切换开关连接，以将通过切换开关输入的5V电压转换为3.3V电压。