用于人体目标感知与定位的被动式双红外探测系统研究

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1、用于人体目标感知与定位的被动式双红外探测系统研究ResearchonHumanPerceptionandLocalizationBasedonPassiveDoubleInfraredDetectionSystem学科专业：生物医学工程研究生：刘永敬指导教师：贺斌教授天津大学精密仪器与光电子工程学院二零一四年十二月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料

2、。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要智能家居系统可创造更为人性化的生活空间，改善民众生活质量，具有

3、广阔的市场前景。作为重要的智能家居对象，空调目前正面临着舒适与节能的双重挑战。利用人体目标感知技术可有效解决这一问题，但传统红外传感器定位系统只能获取人体目标粗略位置信息，且非人体热源也易对其造成靶向干扰，因此有必要设计一种具有高定位精度、实现热源有效区分的智能人体定位系统。本文研制的被动双红外探测系统主要利用双信道人工视觉感知与融合识别决策对物理空间内的人体目标进行定位与判别。研究中搭建了由欧姆龙D6T-08L热感传感器与RE200B热释电红外传感器组成的被动双红外在线测试平台；算法处理上首先对热感传感器获得的空间温度场数据进行K-m

4、eans聚类、形态学滤波，以获得热源精确位置；继而截取不同热源对应的热释电信息样本，其中热源包括人体与非人体热源（典型室内电器），尝试提取样本时域特征（样本极大值、样本均值和样本方差）与频域特征（频谱与功率谱估计），用支持向量机完成热源判别，实验结果表明由于受到样本采集环境温度、热释电传感有效成分等影响，其热源判别正确率偏低；之后综合热释电与热感输出数据加权、热源形态、距离叠加等因素，尝试了三种数据层融合方法，融合后判别识别率显著增加，其中结合双信道加权信息与热源形态的数据融合方式效果最好，其功率谱估计特征下的识别率最高可达97.5%；

5、最后对系统径向与切向的空间分辨率进行了评估，结果表明该系统能够在5m范围内有效辨别人体热源。本文设计的被动双红外探测系统融合了热源的两类红外信息，实现了热源的高精度定位及一定程度上的热源分类识别，有望为中央空调等智能家居设备提供一种简单、低成本、高精度的人感控制策略。关键词：人体目标感知与定位欧姆龙D6T-08L传感器热释电传感器支持向量机数据融合分辨率评估ABSTRACTIntelligenthomesystemhasaverybroadmarketprospectsforadvantageofcreatingcomfortable,

6、humanizespaceandimprovingpeople’slifequality.Thehumanobjectperceptionisabletosolvethecontradictionofairconditionerasoneimportantsmarthomeobjectoncomfortandenergysaving.Thehighprecisionandsourceeffectivedistinguishintelligenthumanpositioningsystemisexpectedbecausetraditio

7、nalhumanbodypositioningsystemuseinfraredsensorwhichhastheweaknessoflowerpositioningaccuracyandnon-humanheatsourcesdisturbance.Apassivedoubleinfraredsystemwhichmainlyusedtwo-channelhumanvisualperceptionandfusionrecognitiondecisiontolocatehumantargetanddistinguishdifferent

8、heatsourcesinphysicalspacewasdesignedinthisthesis.OmronD6T-08Landpyroelectricinfraredsensorwasemployedt