[發(fā)明專利]一種基于紅外陣列傳感器的室內(nèi)人員占有率估計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810778106.2
• 申請日: 2018-07-16
• 公開（公告）號: CN108802845B
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發(fā)明（設計）人: 關新平;李新;袁亞洲;楊明;覃淞
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: G01V8/20
• 分類號: G01V8/20
• 代理公司: 北京挺立專利事務所(普通合伙) 11265
• 代理人: 劉陽

本發(fā)明涉及一種人員識別技術，具體涉及一種基于紅外陣列傳感器的室內(nèi)人員占有率估計方法。步驟1為構建數(shù)據(jù)集；步驟2為構建數(shù)據(jù)標簽；步驟3為對溫度數(shù)據(jù)抽樣并進行壓縮降維；步驟4為構建特征集向量；步驟5為數(shù)據(jù)訓練；步驟6為得到轉(zhuǎn)移概率矩陣A和初始概率矩陣Pi；步驟7為得到表現(xiàn)矩陣B；步驟8為構建非均勻馬爾可夫模型(IHMM)；步驟9為實現(xiàn)在線估計；步驟10實現(xiàn)離線估計；本發(fā)明實現(xiàn)了室內(nèi)人員占有率的在線估計和離線估計，相比于傳統(tǒng)的隱馬爾科夫模型，IHMM更符合室內(nèi)人員占有率隨時間動態(tài)變化的實際情況。

技術領域

本發(fā)明涉及一種人員識別技術，具體涉及一種基于紅外陣列傳感器的室內(nèi)人員占有率估計方法。

背景技術

目前，建筑物設施資源浪費比較嚴重，全球大約40％的能源消耗在建筑物中，其中大約一半的能源用于工業(yè)化國家的HVAC系統(tǒng)。HVAC系統(tǒng)的輸入量一般是設定量，不能隨著室內(nèi)人員占有率的變化進行調(diào)整，當建筑物內(nèi)人員數(shù)量比較少或者某個房間沒有人時，就會造成一定的能源浪費。如果能夠采用更有效的控制和管理策略對HVAC系統(tǒng)進行調(diào)控，可以節(jié)省大量的能源。占有率估計是實現(xiàn)這一目標的重要組成部分，首先，在HVAC以及照明系統(tǒng)的運行周期之內(nèi)，有效的控制策略要求實時的動態(tài)占有率估計作為關鍵輸入，能夠根據(jù)室內(nèi)人員占有率的多少對建筑物的溫度、通風、照明等進行合理調(diào)控，以節(jié)省能源。除此之外，在發(fā)生緊急情況時，動態(tài)占有率估計可以為建筑物內(nèi)人員的緊急撤離發(fā)揮重要的作用。除了實時的動態(tài)占有率估計，對建筑物占有率的長期監(jiān)測可用于空間和占有模型的適用分析。因此，進行室內(nèi)的占有率估計就顯得尤為重要。

目前，已經(jīng)有很多人利用多種環(huán)境傳感器進行室內(nèi)人員占有率估計，應用比較廣泛的是基于視頻的動態(tài)占有率估計，這些視頻數(shù)據(jù)不僅侵犯個人的隱私，而且在一些比較惡劣的環(huán)境下，沒有很好地光線，極大地限制了其應用范圍；基于RFID和可穿戴傳感器的占有率估計方法需要用戶的積極參與，并且這種傳感器具有一定的侵入性；椅子傳感器和檢測設備功耗的傳感器只能識別正在進行特定活動的居住者。現(xiàn)有的一些室內(nèi)人員占有率估計的方法應用了紅外陣列傳感器，中國專利申請?zhí)枮椋?01510042867.8，名稱為紅外陣列人數(shù)統(tǒng)計方法，通過安裝在房頂上的傳感器統(tǒng)計初始人數(shù)，房間門上的紅外陣列傳感器對進出人員進行計數(shù)，初始人數(shù)加減進出人數(shù)得室內(nèi)人數(shù)，該方法實施起來比較簡單，檢測效果也比較好，但是該方法只能實現(xiàn)實時的人數(shù)統(tǒng)計，并不能實現(xiàn)室內(nèi)人員占有率的在線預測估計和離線預測估計。中國專利申請?zhí)枮椋?01510800868.4，名為一種基于紅外陣列傳感器的室內(nèi)人數(shù)檢測方法，該發(fā)明雖然是基于紅外陣列傳感器通過分析連續(xù)3幀的溫度數(shù)據(jù)進行室內(nèi)人數(shù)檢測，但是該方法只能檢測靜止的人員數(shù)量，并不能實現(xiàn)動態(tài)環(huán)境下的人員占有率估計。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種基于紅外陣列傳感器的室內(nèi)人員占有率估計方法。因為一天中不同時間段室內(nèi)人員占有率是不同的，即室內(nèi)人員占有率對時間有一定的依賴性，所以該方法通過構建非均勻隱馬爾科夫模型(Inhomogeneous Hidden MarkovModel，IHMM)實現(xiàn)室內(nèi)人員占有率的在線估計和離線估計，相比于傳統(tǒng)的隱馬爾科夫模型，IHMM更符合室內(nèi)人員占有率隨時間動態(tài)變化的實際情況。

本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的：一種基于紅外陣列傳感器的室內(nèi)人員占有率估計方法，所述方法的具體步驟：

步驟1，利用紅外陣列傳感器在監(jiān)測區(qū)域下進行溫度采集，構建數(shù)據(jù)集；

步驟2，根據(jù)需要監(jiān)測區(qū)域?qū)嶋H人員數(shù)量進行等級劃分，構建數(shù)據(jù)標簽；

步驟3，對紅外陣列傳感器采集的溫度數(shù)據(jù)進行抽樣，利用非負矩陣分解(NMF)對抽樣后的溫度數(shù)據(jù)進行壓縮；

步驟4，將壓縮后的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為灰度值矩陣，并對灰度值矩陣數(shù)據(jù)進行特征提取，按分鐘構建特征集向量；