一種基于圖像分析的吸油煙機自動調速控制方法和控制系統技術方案

本發明專利技術公開了一種基于圖像分析的吸油煙機自動調速控制方法和控制系統，控制方法具體包括如下步驟：（1）圖像采集單元以固定頻率f采集燃氣灶上方的油煙氣圖像，（2）圖像處理單元將步驟（1）所采集到的油煙氣圖像與無油煙背景圖像的幀間差分圖像為信號源提取邊緣信息，（3）主控制器將圖像處理單元傳輸過來的邊緣信息作為圖像特征值進行量化分析，獲得變頻風機所需的頻率信號，（4）變頻風機根據接收到主控制器發送的頻率信號調整轉速；通過圖像分析手段實時檢測燃氣灶產生的油煙濃度大小，調節風機的轉速，實現閉環自動控制。

【技術實現步驟摘要】
一種基于圖像分析的吸油煙機自動調速控制方法
本專利技術涉及吸油煙機自動調速
，尤其是涉及一種基于圖像分析的吸油煙機自動調速控制方法和控制系統。
技術介紹
廚房烹飪過程中，油煙量大小變化異常頻繁，如果將油煙機置于高速運轉狀態，風機高速轉動形成的噪聲巨大，而將油煙機置于低速運轉狀態，則當油煙量在油炸、煎、炒等烹飪過程中增大時，不能被及時排出，均會危害人體健康。因此，傳統吸油煙機的電機使用變頻電機進行無極調速的技術，設置了高(中)低檔調速，但因無法對油煙濃度進行在線、快速檢測，不能根據當前煙氣量大小對電機轉速形成閉環控制，要求用戶對吸油煙機進行頻繁的人工干預調速不夠人性化，影響用戶體驗。對電機轉速進行自動調速控制，檢測當前的油煙量是關鍵。在現有的消防報警系統中使用的是離子式或光電式煙霧傳感器，需要煙氣進入到傳感器內部，檢測穩定條件下的煙霧。而吸油煙機處理的油煙氣處于定向流動狀態中，難以進入到普通傳感器內部，并且工作條件惡劣，時期一長很容易在傳感器表面及內部留下油漬等污垢，干擾傳感器正常工作。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是提供一種基于圖像分析的吸油煙機自動調速控制方法，通過圖像分析手段實時檢測燃氣灶產生的油煙濃度大小，調節風機的轉速，實現閉環自動控制。本專利技術解決上述技術問題所采用的技術方案為：一種基于圖像分析的吸油煙機自動調速控制方法，具體包括如下步驟：(1)圖像采集單元以固定頻率f采集燃氣灶上方的油煙氣圖像；(2)圖像處理單元將步驟(1)所采集到的油煙氣圖像與無油煙背景圖像的幀間差分圖像為信號源提取邊緣信息；(3)主控制器將圖像處理單元傳輸過來的邊緣信息作為圖像特征值進行量化分析，獲得變頻風機所需的頻率信號；(4)變頻風機根據接收到主控制器發送的頻率信號調整轉速。優選的是，步驟(1)采集所述油煙氣圖像的固定頻率f為1次/s～10次/s。所述邊緣信息為邊緣像素占比值X，邊緣像素占比值X由如下步驟獲得：(2.1)將幀間差分圖像轉化為灰度圖像；其中，幀間差分圖像在RBG色彩空間中的圖像元素轉化為灰度值Gr的計算公式為：Gr＝0.299R+0.578G+0.114B；(2.2)對灰度圖像進行高斯濾波平滑處理；(2.3)利用Canny算子計算獲得高斯濾波平滑處理后灰度圖像的邊緣像素個數；(2.4)將邊緣像素個數除以幀間差分圖像的總像素個數，獲得邊緣像素占比值X。步驟(3)的頻率信號F量化分析的計算公式如下：其中，Xmax表示變頻風機需要開啟最高轉速時對應的邊緣像素占比值，Xmin表示無油煙時背景圖像的邊緣像素占比值。與現有技術相比，本專利技術的優點在于(1)本專利技術對油煙氣進行圖像采集，和人為觀察的煙氣目標主體一致，檢測結果準確、可靠；(2)本專利技術實現了自動調速控制，一方面保證油煙排出效果；另一方面，在不需要變頻風機高速運轉時，降低能耗并減少廚房噪聲，極大改善用戶體驗。本專利技術提供了相應于上述基于圖像分析的吸油煙機自動調速控制方法的控制系統，具體包括：圖像采集單元，用于采集燃氣灶上方的油煙氣圖像；圖像處理單元，用于將圖像采集單元采集到的油煙氣圖像與無油煙背景圖像的幀間差分圖像為信號源提取邊緣信息；主控制器，用于對邊緣信息作為圖像特征值進行量化分析以獲得變頻風機所需的頻率信號；圖像處理單元分別與圖像采集單元和主控制器電連接，主控制器與變頻風機電連接。附圖說明圖1為本專利技術吸油煙機的立體示意圖。圖2為本專利技術控制系統的結構框圖。圖中所示：1、吸油煙機機體，2、攝像頭。具體實施方式以下結合附圖實施例對本專利技術作進一步詳細描述。本具體實施例如圖1和2所示，一種基于圖像分析的吸油煙機自動調速控制系統，具體包括：圖像采集單元，用于采集燃氣灶上方的油煙氣圖像；圖像處理單元，用于將圖像采集單元采集到的油煙氣圖像與無油煙背景圖像的幀間差分圖像為信號源提取邊緣信息；主控制器，用于對邊緣信息作為圖像特征值進行量化分析以獲得變頻風機所需的頻率信號；圖像處理單元分別與圖像采集單元和主控制器電連接，主控制器與變頻風機連接。其中，圖像采集單元為攝像頭2，攝像頭2安裝于吸油煙機機體1吸煙口旁，攝像頭2上覆蓋薄膜，在薄膜附油漬影響吸油煙機正常工作時進行更換；在本實施例中，圖像處理單元的芯片型號為MT47H64M16，由美國美光(MICRON)制造。基于上述控制系統的自動調速控制方法，具體包括如下步驟：(1)圖像采集單元以固定頻率f采集燃氣灶上方的油煙氣圖像；(2)圖像處理單元將步驟(1)所采集到的油煙氣圖像與無油煙背景圖像的幀間差分圖像為信號源提取邊緣信息；(3)主控制器將圖像處理單元傳輸過來的邊緣信息作為圖像特征值進行量化分析，獲得變頻風機所需的頻率信號；(4)變頻風機根據接收到主控制器發送的頻率信號調整轉速。其中，步驟(1)采集所述油煙氣圖像的固定頻率f為1次/s～10次/s，優選為6次/s。所述邊緣信息為邊緣像素占比值X，邊緣像素占比值X由如下步驟獲得：(2.1)將幀間差分圖像轉化為灰度圖像；其中，幀間差分圖像在RBG色彩空間中的圖像元素轉化為灰度值Gr的計算公式為：Gr＝0.299R+0.578G+0.114B；(2.2)對灰度圖像進行高斯濾波平滑處理；(2.3)利用Canny算子計算獲得高斯濾波平滑處理后灰度圖像的邊緣像素個數；(2.4)將邊緣像素個數除以幀間差分圖像的總像素個數，獲得邊緣像素占比值X。步驟(2.3)具體如下：先使用一階有限差分法計算高斯濾波平滑處理后灰度圖像的灰度值梯度，然后利用Canny算子對高斯濾波平滑處理后灰度圖像進行卷積計算，統計獲得被劃分為邊緣的像素個數。步驟(3)的頻率信號F量化分析的計算公式具體為：Xmax為變頻風機需要開啟最高轉速時對應的邊緣像素占比值，Xmax的取值范圍在0.02到0.1之間，取決于吸油煙機與灶臺之間的位置關系；Xmin為無油煙時背景圖像的邊緣像素占比值，一般為0。作為優選，步驟(4)中變頻風機接收到的頻率信號由步驟(3)的頻率信號通過主控制器中的一階濾波電路一階濾波后獲得，能夠使變頻風機調速更為安靜、平穩。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于圖像分析的吸油煙機自動調速控制方法，其特征在于，具體包括如下步驟：(1)圖像采集單元以固定頻率f采集燃氣灶上方的油煙氣圖像；(2)圖像處理單元將步驟(1)所采集到的油煙氣圖像與無油煙背景圖像的幀間差分圖像為信號源提取邊緣信息；(3)主控制器將圖像處理單元傳輸過來的邊緣信息作為圖像特征值進行量化分析，獲得變頻風機所需的頻率信號；(4)變頻風機根據接收到主控制器發送的頻率信號調整轉速。

【技術特征摘要】
1.一種基于圖像分析的吸油煙機自動調速控制方法，其特征在于，具體包括如下步驟：(1)圖像采集單元以固定頻率f采集燃氣灶上方的油煙氣圖像；(2)圖像處理單元將步驟(1)所采集到的油煙氣圖像與無油煙背景圖像的幀間差分圖像為信號源提取邊緣信息；(3)主控制器將圖像處理單元傳輸過來的邊緣信息作為圖像特征值進行量化分析，獲得變頻風機所需的頻率信號；(4)變頻風機根據接收到主控制器發送的頻率信號調整轉速；其中，所述邊緣信息為邊緣像素占比值X，邊緣像素占比值X由如下步驟獲得：(2.1)將幀間差分圖像轉化為灰度圖像；其中，幀間差分圖像在RBG色彩空間中的圖像元素轉化為灰度值Gr的計算公式為：Gr＝0.299R+0.578G+0.114B；(2....

【專利技術屬性】
技術研發人員：葉凌箭，關宏偉，宋執環，馬修水，李英道，
申請(專利權)人：浙江大學寧波理工學院，浙江帥康電氣股份有限公司，
類型：發明
國別省市：浙江;33