一种人体存在检测方法及设备与流程

1.本发明涉及人体检测领域，尤其涉及一种人体存在检测方法及设备。


背景技术：

2.现有的人体存在检测设备存在以下弊端：
3.(1)没有低功耗功能：长时间工作需要频繁更换电池；
4.(2)没有联网功能：无法把数据上报到服务器，通过服务器实时监测人员存在情况；
5.(3)没有配置功能：无法对设备进行灵活的配置，使用起来不方便；
6.(4)现行产品存在释放情况：pir技术存在原理缺陷，人体不动的情况下会释放，无法克服。


技术实现要素：

7.为了解决上述问题，本发明提出了一种人体存在检测方法及设备。
8.具体方案如下：
9.一种人体存在检测方法，包括以下步骤：
10.s1：通过tof传感器对无人存在时的待测环境进行环境高度检测和环境光子量检测，记录测得的环境高度和环境光子量；
11.s2：通过tof传感器对待测环境实时进行距离检测和光子量检测得到实际检测距离和实际检测光子量；
12.s3：针对每次检测结果，基于环境高度与实际检测距离的差值大小和环境光子量与实际检测光子量的差值大小综合判定待测环境中是否有人。
13.进一步的，步骤s3的具体判定过程包括以下步骤：
14.s311：判断环境高度与实际检测距离的差值是否大于预设的tof传感器采集误差，如果是，判定有人；否则，进入s312；
15.s312：判断环境高度与实际检测距离的差值是否小于预设的人体存在最小高度，如果是，判定无人；否则，进入s313；
16.s313：判断实际检测光子量与环境光子量的差值是否大于a倍的环境光子量，如果是，判定有人；否则，进入s314；
17.s314：判断环境光子量与实际检测光子量的差值是否大于b倍的环境光子量，如果是，判定有人；否则，判定无人；
18.其中，0.5《b《0.1，0.3《a《0.8。
19.进一步的，步骤s3的具体判定过程包括以下步骤：
20.s321：判断实际检测距离是否小于预设的最大检测距离，如果是，判定有人，否则，进入s322；
21.s322：判断实际检测光子量与环境光子量的差值是否大于a倍的环境光子量，如果
是，判定有人；否则，进入s323；
22.s323：判断环境光子量与实际检测光子量的差值是否大于b倍的环境光子量，如果是，判定有人；否则，判定无人；
23.其中，0.5《b《0.1，0.3《a《0.8。
24.一种人体存在检测设备，包括tof传感器、控制器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述控制器上运行的计算机程序，所述控制器执行所述计算机程序时实现本发明实施例上述的方法的步骤。
25.进一步的，还包括人体红外传感器，人体红外传感器与控制器通讯连接；当控制器基于接收到的人体红外传感器发送的信息判定为有人时，控制tof传感器开始工作；当控制器基于接收到的人体红外传感器发送的信息判定为无人时，控制tof传感器停止工作。
26.进一步的，人体存在检测设备安装于人体可能存在位置的顶部或背后。
27.进一步的，还包括无线通讯模块，用于将判断结果上传服务器。
28.本发明采用如上技术方案，通过将tof的距离检测和光子量检测相结合，并对人体身着不同反射情况面料的情况进行综合考量，提高了人体存在检测的准确性。
附图说明
29.图1所示为本发明实施例一的流程图。
30.图2所示为该实施例中强反光物体对应的模拟测量结果示意图。
31.图3所示为该实施例中弱反光物体对应的模拟测量结果示意图。
具体实施方式
32.为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。
33.现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
34.实施例一：
35.本发明实施例提供了一种人体存在检测方法，如图1所示，所述方法包括以下步骤：
36.s1：通过tof传感器对无人存在时的待测环境进行环境高度检测和环境光子量检测，记录测得的环境高度和环境光子量。
37.s2：通过tof传感器对待测环境实时进行距离检测和光子量检测得到实际检测距离和实际检测光子量。
38.s3：针对每次检测结果，基于环境高度与实际检测距离的差值大小和环境光子量与实际检测光子量的差值大小综合判定待测环境中是否有人。
39.该实施例中以卫生间为待测环境进行说明，对应的具体判定方式包括以下步骤：
40.s311：判断环境高度与实际检测距离的差值是否大于预设的tof传感器采集误差，如果是，判定有人；否则，进入s312；
41.s312：判断环境高度与实际检测距离的差值是否小于预设的人体存在最小高度，如果是，判定无人；否则，进入s313；
42.s313：判断实际检测光子量与环境光子量的差值是否大于a倍的环境光子量，如果是，判定有人；否则，进入s314；
43.s314：判断环境光子量与实际检测光子量的差值是否大于b倍的环境光子量，如果是，判定有人；否则，判定无人；
44.a和b需满足0.5《b《0.1，0.3《a《0.8，具体大小本领域技术人员可以根据经验和试验数据进行设定，该实施例中设定a＝0.5，b＝0.08。如图2所示，在步骤s313中，考虑情况为人体所穿衣服为强反光且人体相对tof传感器较近时，采集的光子量会随着距离的缩小而增大，因此当实际检测到的光子量大于无人环境下的光子量的50％时，则认为有人存在。如图3所示，在步骤s314中，考虑到当人体所穿衣服为弱反光时，由于tof传感器发射出去的光子量部分会被弱反光的衣服所吸收，因此人体相对tof传感器较远时，当实际检测到的光子量小于无人环境下的光子量8％时，则认为有人存在。
45.tof传感器采集误差与tof传感器有关，需结合tof传感器的多次试验结果进行设定。
46.人体存在最小高度的设定是由于人体应有一个最小体积，对应的有一个最小高度，将检测的环境高度与实际检测距离的差值小于该最小高度时，则环境中不可能为人体。因此，该高度应根据实际情况进行设定。
47.上述步骤s311-s314为tof传感器安装于人体头顶上方的实施方式，即标准模式安装，在其他实施例中，也可以采用其他的安装方式，如背侧方式，即安装于人体后方，其对应于步骤s3的实施方式可以采用如下步骤：
48.s321：判断实际检测距离是否小于预设的最大检测距离，如果是，判定有人，否则，进入s322；
49.s322：判断实际检测光子量与环境光子量的差值是否大于a倍的环境光子量，如果是，判定有人；否则，进入s323；
50.s323：判断环境光子量与实际检测光子量的差值是否大于b倍的环境光子量，如果是，判定有人；否则，判定无人。
51.该实施例中设定最大检测距离为250厘米。
52.本发明实施例通过将tof的距离检测和光子量检测相结合，并对人体身着不同反射情况面料的情况进行综合考量，提高了人体存在检测的准确性。
53.实施例二：
54.本发明还提供一种人体存在检测设备，包括tof传感器、控制器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述控制器上运行的计算机程序，控制器分别与tof传感器和存储器通信连接，所述控制器执行所述计算机程序时实现本发明实施例一的上述方法实施例中的步骤。
55.进一步的，所述设备还包括人体红外传感器(pir)，人体红外传感器与控制器通讯连接。当控制器基于接收到的人体红外传感器发送的信息判定为有人时，控制tof传感器开始工作；当控制器基于接收到的人体红外传感器发送的信息判定为无人时，控制tof传感器停止工作。
56.通过人体红外传感器的设置可以在闲时使得控制器处于低功耗模式(tof传感器停止工作)，仅在忙时进入高功耗模式(tof传感器开始工作)。人体红外传感器作为被动检
测人体存在的技术，使用其来决策是否进入高功耗的tof技术。当控制器处于低功耗模式下，可以使得整机电流低至25μa，这样就实现了低功耗的功能，5000mah的电池可以使用3年。
57.该实施例中控制器采用stm32wle5cc型号的单片机，其有多种低功耗模式：shutdown模式、standby模式、sleep模式、stop1模式、stop2模式。该实施例中采用了stop2模式，该模式下rtc定时器可以定时唤醒单片机。使用rtc定时器每13秒唤醒单片机进行喂狗，处理完成后又进入stop2模式进行休眠，进入stop2模式休眠电流低至25ua，因此设备的功耗是极低的。设备进入低功耗模式后会去初始化各类外设及时钟，当设备处于关机情况下，还会关闭tof及pir电源，设备功耗进一步降低至10ua。
58.进一步的，设备还包括无线通讯模块，用于将判断结果上传服务器，无线通讯模块可以采用lora无线模块，上传条件本领域技术人员可以自行设置，如按一定的周期上传或达到某个阈值上传等等，在此不做限制。通过实时上传，可以实现数据实时检测的功能。
59.进一步的，由于tof传感器本身具有采集误差，且在1天内不同时间段，采集到的距离值及光子量均会发生变化，该实施例中还增加了自学习机制，主要用于在合适的时机对环境高度和环境光子量进行更新，增强容错性。
60.自学习机制实现逻辑如下：
61.当持续一段时间检测到的状态均为有人时，在n时间(如2小时)后通过步骤s1重新测量环境高度和环境光子量进行更新；
62.当人体红外传感器处于空闲状态时，且tof传感器检测到的状态为无人时，通过步骤s1重新测量环境高度和环境光子量进行更新。
63.本发明实施例具有以下有益效果：
64.1.使用低功耗技术，电池更换时间可达3年。
65.2.使用无线通讯技术，人员存在信息可以按照一定的周期上报给服务器，可以联动很多设备进行存在显示。
66.3.使用人体红外传感器进行辅助人体检测，使用tof进行测距，可以兼容各中人体存在情况，提升了人体存在检测的准确性。
67.尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种人体存在检测方法，其特征在于，包括以下步骤：s1：通过tof传感器对无人存在时的待测环境进行环境高度检测和环境光子量检测，记录测得的环境高度和环境光子量；s2：通过tof传感器对待测环境实时进行距离检测和光子量检测得到实际检测距离和实际检测光子量；s3：针对每次检测结果，基于环境高度与实际检测距离的差值大小和环境光子量与实际检测光子量的差值大小综合判定待测环境中是否有人。2.根据权利要求1所述的人体存在检测方法，其特征在于：步骤s3的具体判定过程包括以下步骤：s311：判断环境高度与实际检测距离的差值是否大于预设的tof传感器采集误差，如果是，判定有人；否则，进入s312；s312：判断环境高度与实际检测距离的差值是否小于预设的人体存在最小高度，如果是，判定无人；否则，进入s313；s313：判断实际检测光子量与环境光子量的差值是否大于a倍的环境光子量，如果是，判定有人；否则，进入s314；s314：判断环境光子量与实际检测光子量的差值是否大于b倍的环境光子量，如果是，判定有人；否则，判定无人；其中，0.5<b<0.1，0.3<a<0.8。3.根据权利要求1所述的人体存在检测方法，其特征在于：步骤s3的具体判定过程包括以下步骤：s321：判断实际检测距离是否小于预设的最大检测距离，如果是，判定有人，否则，进入s322；s322：判断实际检测光子量与环境光子量的差值是否大于a倍的环境光子量，如果是，判定有人；否则，进入s323；s323：判断环境光子量与实际检测光子量的差值是否大于b倍的环境光子量，如果是，判定有人；否则，判定无人；其中，0.5<b<0.1，0.3<a<0.8。4.一种人体存在检测设备，其特征在于：包括tof传感器、控制器、存储器以及存储在所述存储器中并在所述控制器上运行的计算机程序，所述控制器执行所述计算机程序时实现如权利要求1～3中任一所述方法的步骤。5.根据权利要求4所述的人体存在检测设备，其特征在于：还包括人体红外传感器，人体红外传感器与控制器通讯连接；当控制器基于接收到的人体红外传感器发送的信息判定为有人时，控制tof传感器开始工作；当控制器基于接收到的人体红外传感器发送的信息判定为无人时，控制tof传感器停止工作。6.根据权利要求4所述的人体存在检测设备，其特征在于：人体存在检测设备安装于人体可能存在位置的顶部或背后。7.根据权利要求4所述的人体存在检测设备，其特征在于：还包括无线通讯模块，用于将判断结果上传服务器。

技术总结
本发明涉及一种人体存在检测方法及设备，该方法中包括：通过TOF传感器对无人存在时的待测环境进行环境高度检测和环境光子量检测，记录测得的环境高度和环境光子量；通过TOF传感器对待测环境实时进行距离检测和光子量检测得到实际检测距离和实际检测光子量；针对每次检测结果，基于环境高度与实际检测距离的差值大小和环境光子量与实际检测光子量的差值大小综合判定待测环境中是否有人。本发明通过将TOF的距离检测和光子量检测相结合，并对人体身着不同反射情况面料的情况进行综合考量，提高了人体存在检测的准确性。提高了人体存在检测的准确性。提高了人体存在检测的准确性。


技术研发人员：童振龙 温瑞达 蔡志斌
受保护的技术使用者：厦门星纵物联科技有限公司
技术研发日：2023.03.09
技术公布日：2023/7/20