[發(fā)明專利]基于注意力因素的照明控制裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011561380.8
• 申請(qǐng)日: 2019-04-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112672475A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄒細(xì)勇;張維特;黃昌清;陳亮;楊凱
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)計(jì)量大學(xué)上虞高等研究院有限公司
• 主分類號(hào): H05B45/30
• 分類號(hào): H05B45/30;H05B45/18;H05B45/12;G06N3/04
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明公開(kāi)了基于注意力因素的照明控制裝置，其包括光色傳感單元、圖像采集單元、心率采集單元、調(diào)光映射單元、控制單元等，以工作面照度、色溫及持續(xù)學(xué)習(xí)時(shí)間等參數(shù)作為輸入量，以學(xué)習(xí)者的眼睛開(kāi)度、視線專注度、心率等體征參數(shù)及其各自對(duì)應(yīng)的注意力因素值作為輸出量，建立光照條件到注意力的映射模型，經(jīng)訓(xùn)練的映射模型在現(xiàn)場(chǎng)光環(huán)境中用來(lái)對(duì)注意力參數(shù)進(jìn)行預(yù)測(cè)，進(jìn)而基于多目標(biāo)優(yōu)化算法對(duì)光色參數(shù)進(jìn)行尋優(yōu)，尋優(yōu)結(jié)果基于查找表插值等被映射為燈組的驅(qū)動(dòng)電流值，燈組調(diào)光后能實(shí)現(xiàn)不同現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境下有助于學(xué)習(xí)者提高或保持注意力的照明。本發(fā)明還通過(guò)對(duì)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)的在線調(diào)節(jié)，使優(yōu)化出的光照更符合個(gè)體的照明偏好。

本申請(qǐng)為申請(qǐng)?zhí)?01910263082.1、申請(qǐng)日2019年04月02日、發(fā)明名稱“基于注意力因素的照明控制裝置與方法”的分案申請(qǐng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及智能照明與學(xué)習(xí)輔助領(lǐng)域，具體涉及一種基于注意力因素的照明控制裝 置。

背景技術(shù)

在人們?nèi)粘W(xué)習(xí)、工作中，環(huán)境照明對(duì)學(xué)習(xí)效率或工作效率有著直接影響。人眼有兩個(gè)功能，一是感光功能，即光線經(jīng)眼的光學(xué)系統(tǒng)抵達(dá)眼底在視網(wǎng)膜上形成物象；二是 視覺(jué)信號(hào)處理功能，即視網(wǎng)膜將物象的光能轉(zhuǎn)換并加工成神經(jīng)沖動(dòng)，經(jīng)由神經(jīng)節(jié)細(xì)胞將 沖動(dòng)傳入人眼，從而產(chǎn)生視覺(jué)和非視覺(jué)效應(yīng)。近年來(lái)，科研人員對(duì)人體在各種光照條件 下的生理變化進(jìn)行了跟蹤對(duì)比，研究結(jié)果表明照明環(huán)境不僅會(huì)對(duì)人員的各項(xiàng)生理參數(shù)， 例如血壓、心率、褪黑激素等產(chǎn)生影響，同時(shí)對(duì)人員的工作效率和視功能也具有顯著的 影響。光以多種參數(shù)形式來(lái)對(duì)人體造成影響，以照度為例，光環(huán)境照度水平會(huì)影響人員 注意力、喚醒水平及工作積極性，從而間接地對(duì)工作績(jī)效產(chǎn)生影響。

光照條件變化將對(duì)學(xué)習(xí)或工作效率造成什么影響，針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，學(xué)者們進(jìn)行了實(shí) 驗(yàn)研究和分析。例如，重慶大學(xué)的嚴(yán)永紅教授在《土木建筑與環(huán)境工程》2010年32卷第 4期發(fā)表的論文《教室熒光燈色溫對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)效率和生理節(jié)律的影響》指出，不同色溫的 熒光燈光源，其最佳照度值、最不利照度值均并不相同，并給出了幾種色溫與照度組合 的建議。而發(fā)表在《照明工程學(xué)報(bào)》2014年25卷第4期的論文《基于光生物效應(yīng)的LED 辦公照明環(huán)境研究》，在綜合多個(gè)人的作業(yè)測(cè)試和主觀評(píng)價(jià)后，推薦以500lx照度、 4500K相關(guān)色溫的LED照明條件為理想的照明環(huán)境。

目前，現(xiàn)有研究都期望推薦一個(gè)普遍適用的舒適照明條件，以有利于工作效率的提 高。但是，用戶周圍的照明環(huán)境不是固定的且難以預(yù)測(cè)和枚舉，而隨著自帶可調(diào)光功能的LED燈具的日益廣泛使用，以及用戶對(duì)個(gè)性化照明的追求，以往僅推薦一種或有限幾 種光環(huán)境的方式已不能滿足未來(lái)照明的需求。

基于以上原因，目前需要一種能能對(duì)各種不同光照條件下學(xué)習(xí)效率相關(guān)因素進(jìn)行自 動(dòng)檢測(cè)和判斷、進(jìn)而能根據(jù)光照對(duì)其影響自動(dòng)進(jìn)行照明優(yōu)化控制的裝置，以及為輔助學(xué)習(xí)而對(duì)照明環(huán)境進(jìn)行自動(dòng)優(yōu)化控制的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于注意力因素的照明控制裝置與方法，能通過(guò)非特別設(shè) 計(jì)的自然狀態(tài)下對(duì)各種光照條件下的人員注意力進(jìn)行檢判并從而在現(xiàn)場(chǎng)照明條件范圍內(nèi) 優(yōu)化出有助于提高注意力的光色條件并自動(dòng)調(diào)光實(shí)現(xiàn)該條件。同時(shí)要求該方法對(duì)注意力 的檢判要具有較強(qiáng)的泛化能力，以對(duì)未預(yù)先測(cè)試過(guò)的其他不同光照條件進(jìn)行注意力預(yù)測(cè) 與判定；從而，在向特定個(gè)體進(jìn)行光環(huán)境的推薦和自動(dòng)照明控制時(shí)，能獲得較高的注意力。

桌面學(xué)習(xí)相對(duì)于其他活動(dòng)如汽車駕駛而言，注意力因素關(guān)注的重點(diǎn)不在于學(xué)習(xí)者眼 睛開(kāi)度何時(shí)小到影響學(xué)習(xí)，而在于發(fā)現(xiàn)環(huán)境如光照條件改變對(duì)注意力因素表現(xiàn)出來(lái)的影 響。在不同光照條件下的桌面學(xué)習(xí)中，學(xué)習(xí)者的注意力差異不但包括在緩慢變化的眼睛開(kāi)度，還可以包括視線點(diǎn)的范圍、心率波動(dòng)、視線移動(dòng)速率等其他體征表現(xiàn)。

為了進(jìn)行學(xué)習(xí)或工作環(huán)境的自動(dòng)優(yōu)化照明，先要對(duì)光照條件與注意力之間的關(guān)系進(jìn) 行建模。為此，本發(fā)明首先通過(guò)傳感器來(lái)對(duì)學(xué)習(xí)者體征數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，獲得眼睛開(kāi)度、視線專注度、心率、視線移動(dòng)速率等參數(shù)，以這些參數(shù)來(lái)來(lái)作為注意力因素，從而對(duì)光 環(huán)境下學(xué)習(xí)者的注意力高低進(jìn)行評(píng)估。