CN111031628B

CN111031628B - 基于大数据的智能照明控制系统

Info

Publication number: CN111031628B
Application number: CN201911326749.4A
Authority: CN
Inventors: 崔超; 朱全胜; 耿虎; 周三银; 杨秀秀; 常先久
Original assignee: Wansn Technology Co ltd
Current assignee: Wansn Technology Co ltd
Priority date: 2019-12-20
Filing date: 2019-12-20
Publication date: 2021-05-04
Anticipated expiration: 2039-12-20
Also published as: CN111031628A

Abstract

本发明公开了基于大数据的智能照明控制系统，通过使用现有的物联网照明设备，如RGB LED智能灯，并将其接入物联网，配合无线数据传输的方式，与其他物联网智能设备如智能显示终端、声源定位模块、图像采集模块、色彩分析模块以及灯光控制模块作为大数据的采集装置等进行联动，采集智能显示终端的最外圈的显示区域的显示参数、智能显示终端在房间内的位置信息、应用程序的分类信息等，构成大数据并进行处理分析得到各个LED智能灯的照明参数。在娱乐时实现更好的沉浸体验，且无需人工设置，可实时调节灯的显示位置以及色彩效果。且无需靠近墙壁，使用位置更加灵活。

Description

基于大数据的智能照明控制系统

技术领域

本发明涉及照明控制领域，具体涉及基于大数据的智能照明控制系统。

背景技术

氛围灯又称为LED氛围灯，是LED智能灯中一种为主题公园、酒店、家居、展会、商业以及艺术照明的完美选择，为人们生活创造需求的氛围。

现有的氛围灯智能程度不高，无法根据智能显示设备的显示内容实时改变颜色，同时现有的氛围灯多是将灯光投向墙壁，使用位置受限，若智能显示终端不靠近墙壁，则氛围渲染的效果会明显下降，且由于氛围灯的安装位置，导致通常是作为单独渲染氛围的设备使用，利用率低，使用成本较高。

而智能灯泡是新的灯泡产品形式。采用嵌入式物联网核心技术，将互通核心模块嵌入到节能灯泡，依托云服务平台支撑，构成居室照明和电力部署的可联动。

公开号为CN109764281A的专利申请文件公开了一种可根据环境改变色彩的LED氛围灯，包括内置安装板，所述内置安装板底端安装有承载板，所述承载板底端安装有两组一号侧板与两组二号侧板，所述一号侧板与二号侧板底端安装有灯罩，所述灯罩上设置有透光镜片，所述二号侧板两侧分别设置有一号滑块与二号滑块，所述内置安装板两侧分别安装有一号缓冲垫板与二号缓冲垫板，所述一号缓冲垫板外侧安装有一号散热板；能够根据不同环境更换不同灯珠发光，以展现不同的灯光效果，营造不同的灯光氛围，适用性较强，能够预防水通过氛围灯外壳间隙流至灯珠板，防水效果极佳，且散热性较好，组装便捷，但并不能与其他显示设备进行智能的联动，来提升使用的沉浸感。

公开号为CN107255233A的专利申请文件公开了一种护眼游戏氛围灯装置，属于电子游戏设备外设周边技术领域，包括主体，底座，发光部，开关控制部，与电子游戏装置的连接线，连接线的端口，所述护眼游戏氛围灯装置在使用的时候根据游戏内容和控制程序设计进行摆放，分布在电子游戏装置的主体周边，也可以附加在电子游戏装置的主体/显示装置上，通过连接线与电子游戏装置相连接，受到电子游戏装置的控制，与电子游戏装置的显示内容相配合用于实现辅助照明作用或者游戏氛围的烘托。

但上述方法无法在现有的物联网智能照明设备的基础上改进，且不够智能，沉浸感较差，由于氛围灯通常照射向墙壁，使用位置受限，且无法作为正常照明设备使用，导致使用率较低。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明的目的在于提供基于大数据的智能照明控制系统，通过使用现有的物联网智能照明设备，如RGB LED智能灯，获取智能显示终端显示画面来调节RGB值，并在智能显示终端的周围投射出与画面色彩相配合的矩形照明区，能够在娱乐时实现更好的沉浸体验。同时通过将声源定位模块接入物联网，识别智能显示终端在房间内的位置信息，无需人工设置，可实时调节灯的显示位置以及色彩效果。且无需靠近墙壁，使用位置更加灵活。还通过将应用分析单元接入物联网，分析出在用户使用适配的应用时，自动启动RGB LED智能灯的灯光色彩调节，在使用不适配的应用时，也可通过手动进行开启。使用难度进一步降低。

本发明所要解决的技术问题为：

A.如何通过对现有的物联网智能照明设备进行改进，如RGB LED智能灯泡，解决氛围灯带需要投射至墙壁上，导致的显示设备使用位置不灵活，使用率较低，且无法智能控制氛围灯开启的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

基于大数据的智能照明控制系统，包括可接入物联网的智能显示终端以及由横纵数量为n*m且均匀分布在房间的天花板的LED智能灯构成的RGB LED阵列，该系统还包括声源定位模块、图像采集模块、色彩分析模块以及灯光控制模块；

所述灯光控制模块包括房间分区单元以及灯光参数调节单元；

所述房间分区单元用于将房间划分为n*m个矩形的照明区域，并计算各个照明区域的区域位置信息；所述区域位置信息包括照明区域的坐标范围和面积；所述灯光参数调节单元用于根据灯光控制指令调节RGB LED阵列中各个LED智能灯的RGB值；

所述声源定位模块用于计算智能显示终端在房间内的位置信息；

所述图像采集模块包括图像分区单元、应用分析单元以及显示参数采集单元；所述图像分区单元用于将智能显示终端的显示画面划分为横纵数量为b*d个显示区域，且b和d的取值分别不大于n和m；

所述应用分析单元用于获取当前置顶的应用程序，并获取应用程序的分类信息；所述分类信息包括FPS游戏和非FPS游戏；

所述显示参数采集单元用于根据分类信息控制实时采集智能显示终端的最外圈的显示区域的显示参数，所述显示参数为显示区域内各个像素点的RGB值；

所述色彩分析模块包括大数据计算单元以及灯光控制指令生成单元；

所述大数据计算单元用于根据智能显示终端的位置信息以及显示参数计算出RGBLED阵列中各个LED智能灯的照明参数，所述照明参数包括RGB值；

所述灯光控制指令生成单元用于根据各个LED智能灯的照明参数生成灯光控制指令，并将灯光控制指令发送至灯光控制模块。

进一步的，所述声源定位模块包括定位音源发生单元、麦克风阵列单元以及设备定位单元；所述定位音源发生单元与智能显示终端通信连接，用于通过智能显示终端的扬声器发出定位音源；所述麦克风阵列单元设置在房间的天花板中心，且由多个麦克风构成，每个麦克风均用于接收同一定位音源；所述设备定位单元用于根据每个麦克风接收的定位音源的时间对智能显示终端进行定位，得到终端位置信息。

进一步的，所述显示参数采集单元在分类信息为FPS游戏时，自动执行显示参数的采集，在分类信息为非FPS游戏时，通过用户人工启动显示参数的采集。

进一步的，所述显示参数采集单元用于根据分类信息控制实时采集智能显示终端的最外圈的显示区域的显示参数的具体步骤如下：

获取各个显示区域中像素点的RGB值，当任意RGB值的占比大于60％时,则将该RGB值作为显示区域的显示参数，当不存在RGB值的占比大于60％时，则用拾色器获取该显示区域中心处的RGB值作为显示参数。

进一步的，所述大数据计算单元用于根据智能显示终端的位置信息以及显示参数计算出RGB LED阵列中各个LED智能灯的照明参数的具体步骤如下：

先筛选出横纵排布为b*d的照明区域作为渲染区域，其中终端位置信息距渲染区域的上下边距离的差值最小，且终端位置信息距渲染区域的左右两侧边距离的差值最小，若存在多个差值最小的渲染区域，则随机选择其一；

再将渲染区域左侧的一列照明区域对应的LED智能灯的RGB值与智能显示终端最左侧一列的显示区域的RGB值从上至下依次匹配；

再将渲染区域顶部的一排照明区域对应的LED智能灯的RGB值与智能显示终端顶部的一排显示区域的RGB值从左至右依次匹配；

再将渲染区域顶部的右侧的一列照明区域对应的LED智能灯的RGB值与智能显示终端最右侧一列的显示区域的RGB值从上至下依次匹配；

最后将渲染区域底部的一排照明区域对应的LED智能灯的RGB值与智能显示终端底部的一排显示区域的RGB值从左至右依次匹配。

进一步的，所述应用分析单元获取分类信息的具体步骤如下：

获取置顶的应用程序的名称，并从应用数据库中搜索该应用程序对应的标签，若有FPS的标签，则将分类信息标注为FPS游戏，若没有FPS的标签，则将分类信息标注为非FPS游戏。

进一步的，所述显示参数采集单元实时采集显示参数的采样率与智能显示终端的刷新率相同。

本发明的有益效果：

(1)通过使用现有的物联网照明设备，如RGB LED智能灯，并将其接入物联网，配合无线数据传输的方式，与其他物联网智能设备如智能显示终端、声源定位模块、图像采集模块、色彩分析模块以及灯光控制模块等进行联动，采集智能显示终端的最外圈的显示区域的显示参数、智能显示终端在房间内的位置信息、应用程序的分类信息等，构成大数据并进行处理分析得到各个LED智能灯的照明参数，在智能显示终端的周围投射出与画面色彩相配合的矩形照明区，在娱乐时实现更好的沉浸体验。

(2)通过将声源定位模块接入物联网，识别智能显示终端在房间内的位置信息，无需人工设置，可实时调节灯的显示位置以及色彩效果。且无需靠近墙壁，使用位置更加灵活。

(3)通过将应用分析单元接入物联网，在用户使用适配的应用时，自动启动灯光色彩的调节，在使用不适配的应用时，也可通过手动进行开启。使用难度进一步降低。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明的系统框图；

图2是图像分区单元将智能显示终端的显示画面划分显示区域的示意图；

图3是大数据计算单元计算出RGB LED阵列中各个LED智能灯的照明参数的俯视角示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1所示，本实施例提供了基于大数据的智能照明控制系统，包括智能显示终端以及由横纵数量为n*m且均匀分布在房间的天花板的LED智能灯构成的RGB LED阵列，该系统还包括声源定位模块、图像采集模块、色彩分析模块以及灯光控制模块；智能显示终端如智能电视、显示屏、平板电脑、笔记本电脑等。

所述显示参数采集单元用于根据分类信息控制实时采集智能显示终端的最外圈的显示区域的显示参数，所述显示参数为显示区域内各个像素点的RGB值；所述显示参数采集单元实时采集显示参数的采样率与智能显示终端的刷新率相同。如智能显示终端的刷新率为240Hz，则每秒需要处理240次显示参数。

所述声源定位模块包括定位音源发生单元、麦克风阵列单元以及设备定位单元；所述定位音源发生单元与智能显示终端通信连接，用于通过智能显示终端的扬声器发出定位音源；所述麦克风阵列单元设置在房间的天花板中心，且由多个麦克风构成，每个麦克风均用于接收同一定位音源；所述设备定位单元用于根据每个麦克风接收的定位音源的时间对智能显示终端进行定位，得到终端位置信息。

所述显示参数采集单元在分类信息为FPS游戏时，自动执行显示参数的采集，在分类信息为非FPS游戏时，通过用户人工启动显示参数的采集。

所述显示参数采集单元用于根据分类信息控制实时采集智能显示终端的最外圈的显示区域的显示参数的具体步骤如下：

所述大数据计算单元用于根据智能显示终端的位置信息以及显示参数计算出RGBLED阵列中各个LED智能灯的照明参数的具体步骤如下：

所述应用分析单元获取分类信息的具体步骤如下：

本实施例的具体工作过程如下：

S1、房间分区单元将房间划分为若干个照明区域：具体为获取房间的长宽数值，并获取RGB LED阵列的分布情况，即n与m的值，将房间划分为n*m个照明区域，n和m的数值越大，氛围渲染越准确，沉浸感也越好，但处理的数据量也越大，使每个照明区域对应一个LED智能灯，根据长宽数值计算出每个照明区域的面积大小，进而确定每个照明区域的区域位置信息，为了保证照明效果，每个照明区域的边长控制在0.1至0.3m。。

而每个照明区域均对应有一个呈LxHy形式的标记，以左上角的照明区域为原点，各列从左至右依次为L1、L2、L3…，各排从上至下依次为H1、H2、H3…,则左上角的照明区域可记为L1H1，L1 H1右侧的照明区域记为L2H1，L1H1下方的照明区域记为L1H2，且由于单个照明区域的长宽可求，即L_照明区域＝L_房间/n，H_照明区域＝H_房间/m，S_照明区域＝(L_房间/n)*(H_房间/m)，即L1H1的四个顶点的坐标(x，y)的取值分别为(0，0)、(L_房间/n，0)、(0，H_房间/m)、(L_房间/n，H_房间/m)，作为L1H1的坐标范围，L2H1的四个顶点的坐标分别为(L_房间/n，0)、(2*L_房间/n，0)、(L_房间/n，2*H_房间/m)、(2*L_房间/n，2*H_房间/m)，同理，可计算出每个照明区域的区域位置信息；

S2、声源定位模块对智能显示终端进行定位：声源定位模块的定位音源发生单元发出定位音源，并由位于房间的天花板中心的麦克风阵列单元接收后传输至设备定位单元，设备定位单元利用声达时间差(TDOA)的定位技术确定智能显示终端的定位数据，配合照明区域的区域位置信息得到对应的终端位置信息，所述终端位置信息为智能显示终端所在的照明区域；

其中，声达时间差(TDOA)的定位技术一般分为二个步骤进行，先进行声达时间差估计，并从中获取传声器阵列中阵元间的声延迟(TDOA)；再利用获取的声达时间差，结合已知的传声器阵列的空间位置进一步定出声源的位置。这种方法的计算量较小，更利于实时处理，适合于近场，单一音源，而且不是重复性的信号，例如麦克风阵列采用4个间距不等的一维麦克风阵列。

S3、图像采集模块实时采集智能显示终端的最外圈的显示区域的显示参数：应用分析单元获取置顶的应用程序的名称，并从应用数据库中搜索该应用程序对应的标签，应用数据库可采用各个应用市场，若有FPS的标签，则将分类信息标注为FPS游戏，若没有FPS的标签，则将分类信息标注为非FPS游戏；并在分类信息标注为FPS游戏自动启动显示参数采集单元进行采集；

如图2所示，图像分区单元将显示画面划分为横纵数量为n*m个显示区域，并进行编号，例如以左上角的显示区域为原点，各列从左至右依次为C1、C2、C3…，各排从上至下依次为G1、G2、G3…，则原点显示区域的编号为C1G1，C1G1右侧的显示区域编号为C2G1，C1G1右侧的显示区域编号为C1G2；以此类推，显示参数采集单元实时采集最外圈的显示区域的显示参数即RGB值；

其中，最外圈的显示区域呈矩形框，即为位于左侧的编号为C1 G1至C1Gd的显示区域组成的显示段，位于顶部的编号为C1G1至CbG1的显示区域组成的显示段，位于右侧的编号为CbG1至CbGd的显示区域组成的显示段，位于底部的编号为C1Gd至CbGd的显示区域组成的显示段，作为优选的方案，b和d的取值应使最外圈的显示区域面积与显示面积的占比P应在5％-35％的范围内,即5％＜P＝[2*(b+d+1)]/(b*d)＜35％，且b和d的取值应分别小于n和m，且取值越大，色彩采集越准确，沉浸感就越强，例如b＝16，d＝9。显示参数采集单元对显示参数的获取方法为获取各个显示区域中像素点的RGB值，当任意RGB值的占比大于60％时,则将该RGB值作为显示区域的显示参数，当不存在RGB值的占比大于60％时，则用拾色器获取该显示区域中心处的RGB值作为显示参数。

S4、对于FPS类的游戏应用，显示画面中，顶端多为远景，底端多为近景，从因此为了正确还原各个RGB的相对位置，如图3所示，中心的阴影处表示智能显示终端对应的终端位置信息，且智能显示终端朝向下方，矩形框阴影为渲染区域在所有照明区域的位置，大数据计算单元根据智能显示终端的位置信息以及显示参数计算出RGB LED阵列中各个LED智能灯的照明参数：为了使智能显示终端尽可能位于渲染区域的中心处，先筛选出横纵排布为b*d的照明区域作为渲染区域，其中终端位置信息距渲染区域的上下边距离的差值最小，且终端位置信息距渲染区域的左右两侧边距离的差值最小，由于b和d可以是单数或是双数，因此得到的渲染区域个数不一定，当b和d均为单数时，得到的渲染区域个数为1个，而当b和d中任意一个为双数时，得到的渲染区域个数最多为2个，当b和d均为双数时，则得到的渲染区域的个数最多为4个，因此若存在多个差值最小的渲染区域，则随机选择其一。例如，n＝20，m＝12，且b＝16，d＝9，且终端位置信息对应的照明区域为L10H6时，由于d为单数，因此此时终端位置信息到渲染区域上下两边距离差值最小0，此时渲染区域的上边与下边分别位于H2和H10，而由于b为双数，终端位置信息到渲染区域左右两边距离差值最小为一个照明区域的横向距离，即L_照明区域，渲染区域的左边与右边分别位于L2和L17，或是L3和L18，因此可得到2个渲染区域，两个渲染区域只是在左右位置上存在偏移，影响不大，因此任意选择其中一个即可。

且渲染区域左侧的一列照明区域对应的LED智能灯从上至下依次获取C1G1至C1Gd的显示区域的显示参数；渲染区域顶部的一排照明区域对应的LED智能灯从左至右依次获取C1G1至CbG1的显示区域的显示参数；渲染区域右侧的一列照明区域对应的LED智能灯从上至下依次获取CbG1至CbGd的显示区域的显示参数；渲染区域底部的一排照明区域对应的LED智能灯从左至右依次获取C1 Gd至CbGd的显示区域的显示参数；即渲染区域与采集的RGB值一一对应。

S5、灯光控制指令生成单元根据S4中计算得到的LED智能灯的RGB值生成灯光控制指令；

S6、灯光控制模块的灯光参数调节单元按照灯光控制指令调节照明区域对应的LED智能灯的RGB值，其余的照明区域对应的LED智能灯关闭。

以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims

1.基于大数据的智能照明控制系统，包括智能显示终端以及由横纵数量为n*m且均匀分布在房间的天花板的LED智能灯构成的RGB LED阵列，其特征在于，该系统还包括声源定位模块、图像采集模块、色彩分析模块以及灯光控制模块；所述灯光控制模块包括房间分区单元以及灯光参数调节单元；

所述图像采集模块包括图像分区单元、应用分析单元以及显示参数采集单元；所述图像分区单元用于将智能显示终端的显示画面划分为横纵数量为b*d个显示区域，且b和d的取值分别不大于n和m；所述应用分析单元用于获取当前置顶的应用程序，并获取应用程序的分类信息；所述分类信息包括FPS游戏和非FPS游戏；所述显示参数采集单元用于根据分类信息控制实时采集智能显示终端的最外圈的显示区域的显示参数，所述显示参数为显示区域内各个像素点的RGB值；

所述色彩分析模块包括大数据计算单元以及灯光控制指令生成单元；所述大数据计算单元用于根据智能显示终端的位置信息以及显示参数计算出RGB LED阵列中各个LED智能灯的照明参数，所述照明参数包括RGB值；所述灯光控制指令生成单元用于根据各个LED智能灯的照明参数生成灯光控制指令，并将灯光控制指令发送至灯光控制模块。

2.根据权利要求1所述的基于大数据的智能照明控制系统，其特征在于，所述声源定位模块包括定位音源发生单元、麦克风阵列单元以及设备定位单元；所述定位音源发生单元与智能显示终端通信连接，用于通过智能显示终端的扬声器发出定位音源；所述麦克风阵列单元设置在房间的天花板中心，且由多个麦克风构成，每个麦克风均用于接收同一定位音源；所述设备定位单元用于根据每个麦克风接收的定位音源的时间对智能显示终端进行定位，得到终端位置信息。

3.根据权利要求1所述的基于大数据的智能照明控制系统，其特征在于，所述显示参数采集单元在分类信息为FPS游戏时，自动执行显示参数的采集，在分类信息为非FPS游戏时，通过用户人工启动显示参数的采集。

4.根据权利要求1所述的基于大数据的智能照明控制系统，其特征在于，所述显示参数采集单元用于根据分类信息控制实时采集智能显示终端的最外圈的显示区域的显示参数的具体步骤如下：

5.根据权利要求1所述的基于大数据的智能照明控制系统，其特征在于，所述大数据计算单元用于根据智能显示终端的位置信息以及显示参数计算出RGB LED阵列中各个LED智能灯的照明参数的具体步骤如下：

6.根据权利要求1所述的基于大数据的智能照明控制系统，其特征在于，所述应用分析单元获取分类信息的具体步骤如下：

7.根据权利要求1所述的基于大数据的智能照明控制系统，其特征在于，所述显示参数采集单元实时采集显示参数的采样率与智能显示终端的刷新率相同。