基于圖像處理技術(shù)的智能照明

趙佑銘 吉林省石油化工設(shè)計(jì)研究院

在如今智能照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，往往要求設(shè)計(jì)以及技術(shù)人員可以考慮加強(qiáng)圖像處理技術(shù)的應(yīng)用，因?yàn)檫@關(guān)系著圖像處理技術(shù)的應(yīng)用效果，同時(shí)對(duì)于最終照明效果具有一定的影響，只有加強(qiáng)圖像處理技術(shù)的應(yīng)用，才能提高照明系統(tǒng)的功能性，達(dá)到預(yù)期的系統(tǒng)設(shè)計(jì)目的。然而，如何有效的利用圖像處理技術(shù)加強(qiáng)照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)就成為了設(shè)計(jì)人員所思考的問題，這就要求設(shè)計(jì)人員提高對(duì)于圖像處理技術(shù)的認(rèn)識(shí)，并結(jié)合自身經(jīng)驗(yàn)，了解其基礎(chǔ)原理的同時(shí)，合理加以融合應(yīng)用，以便解決傳統(tǒng)照明控制方法的不足之處。

一、常見的照明控制方法

（一）手動(dòng)方式。手動(dòng)方式即通過手動(dòng)操作加以控制，也是常見照明控制方法之一，一般表現(xiàn)為通過開關(guān)進(jìn)行手動(dòng)控制。開關(guān)主要分為以下三種：一是標(biāo)準(zhǔn)墻壁開關(guān)，僅僅有開啟與關(guān)閉兩個(gè)功能。二是安裝按鍵控制按鈕進(jìn)行無極調(diào)節(jié)與有級(jí)調(diào)節(jié)控制。三是遙控開關(guān)，遙控開關(guān)主要依靠無線發(fā)射與接受裝置加以控制，進(jìn)而達(dá)到預(yù)期照明的目的。

（二）自動(dòng)方式。伴隨自然光源以及自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，照明控制方式也變得多樣，自動(dòng)化照明功能的便捷性也有所凸顯。常見的自動(dòng)照明方式體現(xiàn)在以下兩點(diǎn)：首先，以自然光為主的照明控制方式，例如，太陽(yáng)光等，取得較好的自動(dòng)照明效果。其次，以技術(shù)為主的照明控制方式，例如，紅外探測(cè)器以及自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用，使得光照裝置可以自動(dòng)變明變暗，方便進(jìn)行照度控制。

二、圖像處理技術(shù)

圖像處理技術(shù)，顧名思義，主要指的是利用計(jì)算機(jī)編輯圖像以及處理數(shù)據(jù)的先進(jìn)技術(shù)，具體包含圖像增強(qiáng)和復(fù)原、數(shù)據(jù)編碼、分割以及像識(shí)別等。就圖像處理技術(shù)發(fā)展歷程而言，主要起源于上個(gè)時(shí)代中期，美國(guó)噴射推進(jìn)實(shí)驗(yàn)中利用計(jì)算機(jī)技術(shù)針對(duì)月球照片加以處理，最終得到清晰度較高的圖像，實(shí)現(xiàn)了圖像的基本處理。而在70年代左右，圖像處理方面的研究越來愈多，當(dāng)前圖像處理技術(shù)主要包含點(diǎn)處理、組處理、幾何處理以及幀處理等方法，相關(guān)技術(shù)已經(jīng)形成較為系統(tǒng)的學(xué)科體系。目前而言，圖像處理技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域，智能照明控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，該技術(shù)的應(yīng)用也具有重要意義。傳統(tǒng)紅外技術(shù)以及傳感技術(shù)很難達(dá)到龐大照明條件的要求，而且需要安裝很多傳感器，增加人力物力財(cái)力，而圖像處理技術(shù)的應(yīng)用可以解決這類問題，取得燈光智能控制與節(jié)能的效果。

三、基于圖像處理技術(shù)的智能照明系統(tǒng)

（一）智能照度控制系統(tǒng)

1.控制結(jié)構(gòu)。智能照度控制系統(tǒng)用于調(diào)節(jié)光線明暗，包括以下幾方面：一是照明燈具，由大量電路構(gòu)成，可以改變照度值。二是現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)裝置，安裝在照明燈具內(nèi)部，通過傳感器接收外界信息。三是信號(hào)采集及測(cè)量電路。現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)裝置利用傳感器檢測(cè)出信號(hào)以后，會(huì)將信號(hào)傳入到測(cè)量電路，采集信號(hào)后展開合理的計(jì)算機(jī)比較，最終傳入到控制器內(nèi)部。四是控制器?？刂破魇侵悄苷斩瓤刂葡到y(tǒng)的核心，可以轉(zhuǎn)換傳感器信號(hào)，通過控制鍵完成信號(hào)轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)對(duì)光源電路的調(diào)節(jié)控制，更改為需要的照度值。五是控制按鈕。照明系統(tǒng)上設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)及按鍵，使用者可以結(jié)合自身需求采取手動(dòng)控制或者遙控控制的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)照明系統(tǒng)的開啟關(guān)閉。2.智能照度控制系統(tǒng)控制策略。該照明控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)管線，可以節(jié)省大量的照明能源。在檢測(cè)到房間有人或者自然光要求較高的情況，會(huì)自動(dòng)開啟人工光源，可以手動(dòng)光比。此外，由于系統(tǒng)設(shè)置了安裝控制單元，所以可以認(rèn)為切斷自動(dòng)控制，可以結(jié)合實(shí)際需求調(diào)整照明程度，可以滿足人工控制和自動(dòng)控制兩種需求。房間照度由兩大因素決定，一個(gè)就是自然光照，另一個(gè)為人工光照，自然光照較差時(shí)，會(huì)自動(dòng)輔以人工光照，反之也一樣。當(dāng)自然光超出設(shè)定值，理論上應(yīng)該立即關(guān)閉人工燈管，為了避免系統(tǒng)在自然光短暫變化間隙出現(xiàn)反映，需要設(shè)定照度閾值，假定該數(shù)值為25%，一旦超出該極限，并且時(shí)間持續(xù)15min，就會(huì)自動(dòng)關(guān)閉人工光照，等待自然光減弱到最低值，重新打開人工照度系統(tǒng)。

（二）基于圖像處理技術(shù)的智能照明控制系統(tǒng)?；趫D像處理技術(shù)的智能照明控制系統(tǒng)的框圖如圖1所示。其中CCD傳感器的作用在于將某一區(qū)域的照度值傳送給圖像處理控制器，而后控制器再進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算，控制照度，方便進(jìn)行調(diào)光。為提高圖像器的處理效率，圖像處理計(jì)算方式也有所不同，主要將圖像進(jìn)行分割成更小塊的圖像，而后一一快捷處理。最后利用圖像相鄰像素之間的相關(guān)系數(shù)來提取亮域和暗域之間的邊界。提高控制的準(zhǔn)確度,大大地延長(zhǎng)了燈具的使用壽命。

圖1 基于數(shù)字圖像處理技術(shù)的智能照明系統(tǒng)

結(jié)語(yǔ)：伴隨信息時(shí)代的變化與發(fā)展，技術(shù)已經(jīng)成為智能化社會(huì)發(fā)展的持續(xù)動(dòng)力，在技術(shù)變革的背景下，圖像處理技術(shù)得以誕生，被人們應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域階段?，F(xiàn)階段，智能照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，部分設(shè)計(jì)人員就已經(jīng)加強(qiáng)圖像處理技術(shù)的應(yīng)用，主要采用CCD攝像傳感，并利用傳感器等實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化照明等功能，不僅降低了工作量，還能進(jìn)一步提高照明的可靠性。由此可見，圖像處理技術(shù)在智能照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及控制中起著極為關(guān)鍵的作用，該技術(shù)值得加以推廣和應(yīng)用，有利于加快我國(guó)智能化社會(huì)的建設(shè)。