基于3D深度传感器的自动门控制方法、装置及系统与流程

基于3d深度传感器的自动门控制方法、装置及系统
技术领域
1.本发明涉及自动门控制技术领域，尤其涉及一种基于3d深度传感器的自动门控制方法、装置及系统。


背景技术：

2.自动门控制系统已普遍应用于商场、办公楼宇、电梯等人员经常进出之处，通常由门体门框部分、驱动传动部分、控制和传感器检测部分构成。自动门可以在用户靠近需要进入的场所时自动开启，在无用户靠近时保持关闭状态，为用户进出场所提供了极高的便利性。
3.在自动门的开关门过程中，时常会出现撞上障碍物或夹人的情况，存在一定的安全隐患。为解决该问题，目前常用的解决方案是通过加装一些带传感器的检测电路，通过对用户或障碍物的识别来终止自动门的动作，以起到防夹或防撞的效果。
4.目前加装的传感器多采用rgb摄像头。但是基于rgb摄像头的自动门控制系统需要对视频图像做分析处理，算法复杂，容易出现误判，并且其受环境光线影响较大，夜晚性能下降，防夹防撞效果不佳。


技术实现要素：

5.本发明提供一种基于3d深度传感器的自动门控制系统，用于减少自动门在开关门过程中出现撞上障碍物或夹人的情况发生。技术方案如下：
6.第一方面，本发明的实施例提供一种基于3d深度传感器的自动门控制方法，用于实现对单扇转轴自动门的自动控制，所述单扇转轴自动门包括门体、门框和门轴，所述基于3d深度传感器的自动门控制方法包括：
7.根据所述门体的位置状态参数，确定所述门体当前的运动状态，所述门体当前的运动状态包括静止状态、开门运行状态、关门运行状态；
8.当所述门体当前的运动状态为开门运行状态或关门运行状态时，获取3d深度传感器发送的至少一组深度图像数据，所述3d深度传感器的分辨率为m
×
n，所述一组深度图像数据包括m
×
n个距离值；
9.根据所述门体当前的运动状态、所述至少一组深度图像数据和预设的基准图像数据，筛选出偏差值大于预设的偏差门限值的各超差数据点；
10.根据各超差数据点对应的射线的直线方程，确定每条射线分别与目标平面的交点，并计算每个交点到中心点的目标距离值；所述目标平面为所述门体当前偏转角度为θ时，所述门体上与所述门轴所在平面平行的另一平面，所述中心点为所述3d深度传感器的位置点；
11.如果各超差数据点对应的距离值与目标距离值的偏差不小于预先设定的误差门限值，则确定当前存在障碍物，控制所述门体的转动。
12.可选地，根据所述门体当前的运动状态、所述至少一组深度图像数据和预设的基
准图像数据，筛选出偏差值大于预设的偏差门限值的各超差数据点，包括：
13.如果所述门体当前的运动状态为开门运行状态，则将所述至少一组深度图像数据与预设的第一基准图像数据进行比较，确定出偏差值大于预设的第一偏差门限值的各超差数据点；
14.如果所述门体当前的运动状态为关门运行状态，则将所述至少一组深度图像数据与预设的第二基准图像数据进行比较，确定出偏差值大于预设的第二偏差门限值的各超差数据点；
15.所述第一基准图像数据为所述单扇转轴自动门处于完全关闭状态且没有障碍物的情况下，所述3d深度传感器测量得到的至少一组深度图像数据；
16.所述第二基准图像数据为所述单扇转轴自动门打开到最大位置时且没有障碍物的情况下，所述3d深度传感器测量得到的至少一组深度图像数据。
17.可选地，所述门体的位置状态参数的获取方法包括：
18.利用带有脉冲编码器的驱动电机，通过获取所述脉冲编码器在所述驱动电机转动时生成的脉冲信号，获取到所述门体的位置状态参数。
19.可选地，所述方法还包括：
20.利用计数器对获取到的脉冲信号进行计数并保存；
21.当检测到所述门体闭合时，控制所述计数器清零。
22.可选地，所述方法还包括：
23.当确定当前存在障碍物时，触发报警提醒。
24.第二方面，本发明的实施例提供一种基于3d深度传感器的自动门控制装置，用于实现对单扇转轴自动门的自动控制，所述单扇转轴自动门包括门体、门框和门轴，所述基于3d深度传感器的自动门控制装置包括：
25.第一确定模块，用于根据所述门体的位置状态参数，确定所述门体当前的运动状态，所述门体当前的运动状态包括静止状态、开门运行状态、关门运行状态；
26.获取模块，用于当所述门体当前的运动状态为开门运行状态或关门运行状态时，获取3d深度传感器发送的至少一组深度图像数据，所述3d深度传感器的分辨率为m
×
n，所述一组深度图像数据包括m
×
n个距离值；
27.筛选模块，用于根据所述门体当前的运动状态、所述至少一组深度图像数据和预设的基准图像数据，筛选出偏差值大于预设的偏差门限值的各超差数据点；
28.第二确定模块，用于根据各超差数据点对应的射线的直线方程，确定每条射线分别与目标平面的交点，并计算每个交点到中心点的目标距离值；所述目标平面为所述门体当前偏转角度为θ时，所述门体上与所述门轴所在平面平行的另一平面，所述中心点为所述3d深度传感器的位置点；
29.第三确定模块，用于如果各超差数据点对应的距离值与目标距离值的偏差不小于预先设定的误差门限值，则确定当前存在障碍物，控制所述门体的转动。
30.第三方面，本发明的实施例提供一种基于3d深度传感器的自动门控制系统，包括：
31.单扇转轴自动门，所述单扇转轴自动门包括门体、门框和门轴；
32.检测单元，所述检测单元包括3d深度传感器和到位开关，所述3d深度传感器安装在所述门框上方，所述3d深度传感器的视场角覆盖门前空间区域，所述到位开关安装在所
述门体闭合的位置，当检测到所述门体闭合时生成闭合信号；
33.传动单元，所述传动单元包括带有脉冲编码器的驱动电机，所述驱动电机用于驱动所述门体打开或闭合，所述脉冲编码器在所述驱动电机转动时生成脉冲信号；
34.控制单元，所述控制单元分别与所述检测单元、所述传动单元连接，用于：
35.通过解码所述脉冲编码器发送的脉冲信号获取所述门体的位置状态参数；
36.根据所述门体的位置状态参数，确定所述门体当前的运动状态，所述门体当前的运动状态包括静止状态、开门运行状态、关门运行状态；
37.当所述门体当前的运动状态为开门运行状态或关门运行状态时，获取3d深度传感器发送的至少一组深度图像数据，所述3d深度传感器的分辨率为m
×
n，所述一组深度图像数据包括m
×
n个距离值；
38.根据所述门体当前的运动状态、所述至少一组深度图像数据和预设的基准图像数据，筛选出偏差值大于预设的偏差门限值的各超差数据点；
39.根据各超差数据点对应的射线的直线方程，确定每条射线分别与目标平面的交点，并计算每个交点到中心点的目标距离值；所述目标平面为所述门体当前偏转角度为θ时，所述门体上与所述门轴所在平面平行的另一平面，所述中心点为所述3d深度传感器的位置点；
40.如果各超差数据点对应的距离值与目标距离值的偏差不小于预先设定的误差门限值，则确定当前存在障碍物，发送控制指令至所述驱动电机，以控制所述门体的转动；
41.以及，所述控制单元用于：根据所述到位开关发送的闭合信号控制所述脉冲编码器清零。
42.可选地，所述3d深度传感器安装在所述门框的正上方中间位置。
43.可选地，所述3d深度传感器包括3d-tof摄像头、结构光摄像头或双目摄像头。
44.可选地，还包括：
45.报警单元，所述报警单元与所述控制单元连接。
46.第四方面，本发明的实施例提供一种设备，包括处理器、存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如第一方面所述的基于3d深度传感器的自动门控制方法的步骤。
47.第五方面，本发明的实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所述的基于3d深度传感器的自动门控制方法的步骤。
48.本发明的上述技术方案的有益效果是：
49.本发明实施例提供的基于3d深度传感器的自动门控制方法、装置及系统中，首先根据门体的位置状态参数，确定门体当前的运动状态，门体当前的运动状态包括静止状态、开门运行状态、关门运行状态。当门体当前的运动状态为开门运行状态或关门运行状态时，获取3d深度传感器发送的至少一组深度图像数据，所述3d深度传感器的分辨率为m
×
n，所述一组深度图像数据包括m
×
n个距离值；根据门体当前的运动状态、至少一组深度图像数据和预设的基准图像数据，筛选出偏差值大于预设的偏差门限值的各超差数据点；根据各超差数据点对应的射线的直线方程，确定每条射线分别与目标平面的交点，并计算每个交点到中心点的目标距离值；所述目标平面为所述门体当前偏转角度为θ时，所述门体上与所
述门轴所在平面平行的另一平面，所述中心点为所述3d深度传感器的位置点；如果各超差数据点对应的距离值与目标距离值的偏差不小于预先设定的误差门限值，则确定当前存在障碍物，控制所述门体的转动。
50.本发明利用3d深度传感器采集门前空间区域内用户或障碍物的深度图像数据。当确定门体当前为开门运行状态或关门运行状态时，利用3d深度传感器获取至少一组深度图像数据(即当前采集到的实际测量距离值)，并将深度图像数据和预设的基准图像数据进行比较，筛选出偏差值大于预设的偏差门限值的各超差数据点。即本发明首先进行一轮数据筛选，仅将偏差较大的超差数据点识别出来进而二次处理，能够有效减少数据处理量。进一步，本发明根据各超差数据点对应的射线的直线方程，确定出每条射线分别与目标平面的交点，并计算出每个交点到中心点的目标距离值后，通过判断各超差数据点对应的实际测量距离值(即通过3d深度传感器采集到的距离值)与目标距离值的偏差是否不小于预先设定的误差门限值，来判断当前是否存在障碍物。当确定当前存在障碍物(即当前门前空间区域有人或障碍物)时，可以及时控制驱动电机停止转动或反向转动，防止发生夹人或碰撞事件。因为3d深度传感器是主动发射红外光线，不受夜晚影响，利用3d深度传感器的深度图像数据判断门前空间区域中有无障碍物或人只需要判断有无异常距离数据，算法简单可靠，能够有效减少发生撞上障碍物或夹人的情况，提高了自动门的防夹防撞效果。
附图说明
51.图1为本发明实施例公开的一种基于3d深度传感器的自动门控制方法的流程图；
52.图2为本发明实施例中3d-tof摄像头形成的四棱锥形视场空间示意图；
53.图3为本发明实施例中3d-tof传感器的视场角示意图；
54.图4为本发明实施例中x-z平面下门转动的俯视图；
55.图5为本发明实施例公开的一种基于3d深度传感器的自动门控制装置的结构示意图；
56.图6为本发明实施例公开的另一种基于3d深度传感器的自动门控制系统的结构示意图；
57.图7为本发明实施例公开的再一种基于3d深度传感器的自动门控制系统的结构示意图。
具体实施方式
58.为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。在下面的描述中，提供诸如具体的配置和组件的特定细节仅仅是为了帮助全面理解本发明的实施例。因此，本领域技术人员应该清楚，可以对这里描述的实施例进行各种改变和修改而不脱离本发明的范围和精神。另外，为了清楚和简洁，省略了对已知功能和构造的描述。
59.应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。
60.在本发明的各种实施例中，应理解，下述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
61.本发明实施例提供一种基于3d深度传感器的自动门控制方法，用于实现对单扇转轴自动门的自动控制。单扇转轴自动门包括门体、门框和门轴，在门开合过程中通过3d深度传感器检测有无障碍物(包含人)来判断是否停止关门动作，防止夹住或碰撞等意外情况发生。本发明实施例提供的基于3d深度传感器的自动门控制方法可以由控制单元(microcontroller unit，mcu)实现。
62.如图1所示，本发明实施例提供的基于3d深度传感器的自动门控制方法包括：
63.步骤101，根据所述门体的位置状态参数，确定所述门体当前的运动状态，所述门体当前的运动状态包括静止状态、开门运行状态、关门运行状态。
64.本发明实施例中，静止状态表示门体当前不运动，至少包括门完全闭合后的关闭状态和门打开到最大位置时的打开状态。开门运行状态指的是门从关闭状态逐渐打开到最大位置的运动状态；关门运行状态指的是门从打开到最大位置逐渐闭合到完全关闭状态时的运动状态。开门运行状态、关门运行状态表示当前门体在运动(即转动)。
65.门体的位置状态参数可以包括：门体的转动方向、转速、位置等信息。作为本发明实施例的一种可选实现方式，本发明实施例对于门体的位置状态参数的获取方法可以包括：利用带有脉冲编码器的驱动电机，通过获取脉冲编码器在驱动电机转动时生成的脉冲信号，获取到门体的位置状态参数。在实际应用中，驱动电机驱动门的打开、关闭。当驱动电机转动时，脉冲编码器会输出两路脉冲信号，控制单元mcu上的计数器会对脉冲信号进行计数，保存当前脉冲编码器的计数值。mcu通过解码脉冲信号，就能获取到门的转动方向、转速、位置等信息，由此便能够准确知道门的开合状态和运动方向。作为本发明实施例的一种可选实现方式，本发明实施例还包括：当检测到所述门体闭合时，控制所述计数器清零。
66.步骤102，当所述门体当前的运动状态为开门运行状态或关门运行状态时，获取3d深度传感器发送的至少一组深度图像数据，所述3d深度传感器的分辨率为m
×
n，所述一组深度图像数据包括m
×
n个距离值。
67.当门体当前的运动状态为开门运行状态或关门运行状态，表示门体当前处于运动状态，有可能发生夹住或碰撞等意外情况，因此此时获取3d深度传感器发送的至少一组深度图像数据。需要说明的是，通过3d深度传感器获取到的深度图像数据为当前实际测量得到的距离值(简称实际测量距离值)。
68.步骤103，根据所述门体当前的运动状态、所述至少一组深度图像数据和预设的基准图像数据，筛选出偏差值大于预设的偏差门限值的各超差数据点。
69.本发明实施例中，预设的基准图像数据可以包括预设的第一基准图像数据和第二基准图像数据。第一基准图像数据为单扇转轴自动门处于完全关闭状态且没有障碍物的情况下，3d深度传感器测量得到的至少一组深度图像数据，为便于描述，本发明实施例将第一基准图像数据定义为ref1。第二基准图像数据为单扇转轴自动门打开到最大位置时且没有障碍物的情况下，3d深度传感器测量得到的至少一组深度图像数据，为便于描述，本发明实施例将第二基准图像数据定义为ref2。
70.作为本发明实施例的一种可选实现方式，本发明实施例步骤103的实现方法可以
包括：
71.如果所述门体当前的运动状态为开门运行状态，则将所述至少一组深度图像数据与预设的第一基准图像数据进行比较，确定出偏差值大于预设的第一偏差门限值的各超差数据点；
72.如果所述门体当前的运动状态为关门运行状态，则将所述至少一组深度图像数据与预设的第二基准图像数据进行比较，确定出偏差值大于预设的第二偏差门限值的各超差数据点。
73.示例性地，本发明实施例中，自动门正常运行时，可以根据脉冲编码器反馈的脉冲信息确定自动门的运行方向和自动门的实时位置(对应门轴的偏转角度θ)，由此确定门体当前的运动状态。当门体处于开门运行状态时，读取3d深度传感器的一帧深度图像数据data1(包含m
×
n个实际测量距离值)，将data1与ref1进行比较，确定并筛选出偏差值大于预设的第一偏差门限值的各超差数据点，各超差数据点构成数据点子集subset1。当门体处于关门运行状态时，读取3d深度传感器的一帧深度图像数据data2(包含m
×
n个实际测量距离值)，将data2与ref2进行比较，确定并筛选出偏差值大于预设的第二偏差门限值的各超差数据点，各超差数据点构成数据点子集subset2。
74.需要说明的是，第一偏差门限值、第二偏差门限值可以相同也可以不同，其值大小可以根据实际需要灵活设定，本发明对此不再限定。
75.步骤104，根据各超差数据点对应的射线的直线方程，确定每条射线分别与目标平面的交点，并计算每个交点到中心点的目标距离值；所述目标平面为所述门体当前偏转角度为θ时，所述门体上与所述门轴所在平面平行的另一平面，所述中心点为所述3d深度传感器的位置点。
76.对于步骤103中数据点子集subset1或者subset2中的各超差数据点，根据各超差数据点对应的射线的直线方程，确定每条射线分别与目标平面的交点，并计算每个交点到中心点的目标距离值。其中目标平面为门体当前偏转角度为θ时，门体上与门轴所在平面平行的另一平面，中心点为所述3d深度传感器的位置点。
77.本发明实施例中的3d深度传感器可以包括3d-tof(time of flight，飞行时间)摄像头、结构光摄像头或双目摄像头。为了便于说明，本发明实施例以3d深度传感器具体为3d-tof摄像头为例进行描述。
78.如图2所示，在实际应用中，3d-tof摄像头211会形成一个四棱锥形的视场空间，该四棱锥形的视场空间的锥尖顶点即为3d-tof摄像头211的光学中心(简称光心)。3d-tof摄像头211的光心位置就是中心点。本发明实施例定义水平视场角为α，垂直视场角为β，3d-tof摄像头211的位置点为中心点。3d-tof摄像头211有固定的分辨率m
×
n，m表示水平方向即横向像素数，n表示垂直方向即竖向像素数，m，n均为正整数。可以想象，从3d-tof摄像头的中心平均射出m
×
n根射线。
79.对于3d-tof摄像头211形成的四棱锥形的视场空间，本发明实施例首先确定三维坐标系。如图2所示，本发明实施例将平行于上门框向右的方向定义为x轴正方向，垂直于地面的方向定义为y轴正方向，平行于地面并且垂直于上门框，指向门打开一端的方向定义为z轴正方向。三轴方向符合右手螺旋法则。坐标轴的原点设在上门框正中的位置。
80.需要说明的是，3d-tof摄像头211的位置可以放在坐标系的原点，也可以不放在坐
标系的原点。在实际安装中，3d-tof摄像头211的位置与坐标系的原点多少都会存在一定的偏差，因此常见的，3d-tof摄像头211的位置与坐标系的原点不是同一点。
81.根据3d-tof摄像头211的安装位置，可以确定3d-tof摄像头(即光心)在坐标系中的坐标位置p0为(x0，y0，z0)，姿态参数φ(绕x轴旋转角度)，姿态参数γ(绕y轴旋转角度)。姿态参数φ可以理解为摄像头光学轴线与y＝0平面的投影之间的夹角，姿态参数γ可以理解为摄像头光学轴线与x＝0平面的投影之间的夹角。安装时保证3d-tof摄像头211z轴方向不旋转。
82.由此可以得到摄像头光学轴线的单位矢量s0为：
[0083][0084]
由坐标位置p0和单位矢量s0，可以得到摄像头光轴在坐标系中的直线方程：
[0085][0086]
进一步参考图3所示，(为了方便说明，假设m和n都是奇数，实际应用时都是偶数)在水平方向相邻两根射线的夹角为α/(m-1),垂直方向相邻两根射线的夹角为β/(n-1)，这样可以推算出每一根射线在坐标系中相对于x轴，y轴方向的偏移角度，例如：
[0087]
水平第一行，第一列：(φ
–
α/2),(γ
–
β/2)
[0088]
水平第一行，第二列：(φ-α/2),(γ-β
×
(n-3)/(2n-2))
[0089]
水平第一行，第三列：(φ-α/2),(γ-β
×
(n-5)/(2n-2))
[0090]
…
[0091]
水平第一行，中间的线：(φ-α/2),(γ)
[0092]
…
[0093]
水平第一行，第m列：(φ+α/2),(γ+β/2)
[0094]
水平第二行，第一列：(φ-α
×
(m-3)/(2m-2)),(γ
–
β/2)
[0095]
水平第二行，第二列：(φ-α
×
(m-3)/(2m-2)),(γ-β
×
(n-3)/(2n-2))
[0096]
…
[0097]
第i行，第j列的x轴向偏移角度：
[0098]
φ
ij
＝φ-α
×
(m-2i+1)/(2m-2) i∈[1,m]
[0099]
γ
ij
＝γ-β
×
(n-2j+1)/(2n-2) j∈[1,n]
[0100]
根据每条射线的偏移角度可以得出第i行第j列的单位矢量s_ij：
[0101][0102]
进而，由于所有的射线都从摄像头的中心(即坐标位置p0)发出，就可以确定每一条射线在坐标系的直线方程：
[0103][0104]
在实际应用中自动门是绕着门轴转动的，而门轴是垂直于地面的一条直线(平行于坐标系的y轴)，因此，自动门转动的相关运算可以简化到y＝0的x-z的二维平面空间。如图4所示，根据门的实际尺寸可以找到门轴中心在x-z平面的坐标p1(x1,0,z1),这个点在转
动过程中，坐标是固定的。自动门有固定的厚度t，门有前后两个面，门轴所在的面定义为平面plane 1，另一侧所在的面(即门体上与门轴所在平面平行的另一平面)定义为平面plane 2。在本发明实施例的障碍物检测过程中，主要关注plane 2对测量数据的影响。
[0105]
自动门在绕门轴旋转时会有一个偏转角度θ。当自动门闭合时，θ＝0
°
，自动门的法向量s1为(0,0，-1)。当自动门转动时，自动门的法向量s1变为:(sin(-θ)，0，-cos(-θ))。
[0106]
平面plane 2在靠近门轴的端点为p2。当自动门闭合时，p2的坐标为(x1，0，z1
–
t),当自动门转动时，p2的坐标为(x1-t
×
sinθ,0,z1
–
t
×
cosθ)。
[0107]
有法向量s1和点p2,就可以确定平面plane 2在三维空间的坐标方程：
[0108]
sin(-θ)(x-(x1-t
×
sinθ))+0
×
0+(-cos(-θ)
×
(z1-t
×
cosθ)＝0
[0109]
已知每一条射线在坐标系的直线方程，并且已知当前平面plane 2在三维空间的坐标方程，由此可以计算出每条射线分别与当前偏转角度θ时对应的平面plane 2的交点坐标，由此进一步基于各交点坐标和3d-tof摄像头的坐标位置p0(x0，y0，z0)，计算出每个交点到中心点(即3d深度传感器位置点)的目标距离值，所有目标距离值归集为一个子集sub_distance。
[0110]
步骤105，如果各超差数据点对应的距离值与目标距离值的偏差不小于预先设定的误差门限值，则确定当前存在障碍物，控制所述门体的转动。
[0111]
本发明实施例中，如果超差的数据点对应的数据点子集subset(subset1或subset2)中的实际测量距离值与子集sub_distance中的目标距离值之间的偏差小于预先设定的误差门限值，则判断当前未发现障碍物，不存在发生夹住或碰撞等意外情况的可能，此时本发明不干预自动门的运动，允许自动门正常开合。如果超差的数据点对应的数据点子集subset(subset1或subset2)中的实际测量距离值与子集sub_distance中的目标距离值之间的偏差不小于预先设定的误差门限值，则判断当前有障碍物，存在发生夹住或碰撞等意外情况的可能，此时本发明主动干预自动门的运动，控制门体的转动，例如停止门体转动、控制门体反向转动等。
[0112]
作为本发明实施例的一种可选实现方式，本发明实施例在判断当前有障碍物时，还可以触发报警提醒。报警设备例如可以是蜂鸣器、闪烁灯、喇叭等中的至少一种。
[0113]
本发明实施例提供的基于3d深度传感器的自动门控制方法利用3d深度传感器采集门前空间区域内用户或障碍物的深度图像数据。当根据门体当前的运动状态、至少一组深度图像数据和预设的基准图像数据，筛选出偏差值大于预设的偏差门限值的各超差数据点；根据各超差数据点对应的射线的直线方程，确定出每条射线分别与目标平面的交点，并计算出每个交点到中心点的目标距离值后，通过判断各超差数据点对应的距离值与目标距离值的偏差是否不小于预先设定的误差门限值，来判断当前是否存在障碍物。当确定当前存在障碍物(即当前门前空间区域有人或障碍物)时，可以及时控制驱动电机停止转动或反向转动，防止发生夹人或碰撞事件。因为3d深度传感器是主动发射红外光线，不受夜晚影响，利用3d深度传感器的深度图像数据判断门前空间区域中有无障碍物或人只需要判断有无异常距离数据，算法简单可靠，能够有效减少发生撞上障碍物或夹人的情况，提高了自动门的防夹防撞效果。
[0114]
基于前文本发明实施例提供的基于3d深度传感器的自动门控制方法，本发明实施例还提供一种基于3d深度传感器的自动门控制装置，用于实现对单扇转轴自动门的自动控
制，所述单扇转轴自动门包括门体、门框和门轴。该基于3d深度传感器的自动门控制装置可以是控制单元mcu。如图5所示，本发明实施例提供的基于3d深度传感器的自动门控制装置包括：
[0115]
第一确定模块100，用于根据所述门体的位置状态参数，确定所述门体当前的运动状态，所述门体当前的运动状态包括静止状态、开门运行状态、关门运行状态；
[0116]
获取模块200，用于当所述门体当前的运动状态为开门运行状态或关门运行状态时，获取3d深度传感器发送的至少一组深度图像数据，所述3d深度传感器的分辨率为m
×
n，所述一组深度图像数据包括m
×
n个距离值；
[0117]
筛选模块300，用于根据所述门体当前的运动状态、所述至少一组深度图像数据和预设的基准图像数据，筛选出偏差值大于预设的偏差门限值的各超差数据点；
[0118]
第二确定模块400，用于根据各超差数据点对应的射线的直线方程，确定每条射线分别与目标平面的交点，并计算每个交点到中心点的目标距离值；所述目标平面为所述门体当前偏转角度为θ时，所述门体上与所述门轴所在平面平行的另一平面，所述中心点为所述3d深度传感器的位置点；
[0119]
第三确定模块500，用于如果各超差数据点对应的距离值与目标距离值的偏差不小于预先设定的误差门限值，则确定当前存在障碍物，控制所述门体的转动。
[0120]
可选地，本发明实施例中的筛选模块300具体用于：
[0121]
如果所述门体当前的运动状态为开门运行状态，则将所述至少一组深度图像数据与预设的第一基准图像数据进行比较，确定出偏差值大于预设的第一偏差门限值的各超差数据点；
[0122]
如果所述门体当前的运动状态为关门运行状态，则将所述至少一组深度图像数据与预设的第二基准图像数据进行比较，确定出偏差值大于预设的第二偏差门限值的各超差数据点；
[0123]
所述第一基准图像数据为所述单扇转轴自动门处于完全关闭状态且没有障碍物的情况下，所述3d深度传感器测量得到的至少一组深度图像数据；
[0124]
所述第二基准图像数据为所述单扇转轴自动门打开到最大位置时且没有障碍物的情况下，所述3d深度传感器测量得到的至少一组深度图像数据。
[0125]
可选地，作为本发明实施例的一种可选实现方式，本发明实施例提供的基于3d深度传感器的自动门控制装置还可以包括：
[0126]
报警模块，用于当确定当前存在障碍物时，触发报警提醒。
[0127]
需要说明的是，该基于3d深度传感器的自动门控制装置是与前述实施例中的基于3d深度传感器的自动门控制方法对应的装置，上述方法实施例中的所有实现手段均适用于该基于3d深度传感器的自动门控制装置的实施例中，也能达到相同的技术效果。
[0128]
进一步地，如图6所示，本发明实施例还提供一种基于3d深度传感器的自动门控制系统包括：单扇转轴自动门10、检测单元20、传动单元30、控制单元40。具体的：
[0129]
单扇转轴自动门10包括门体11、门框12和门轴13。
[0130]
检测单元20包括3d深度传感器21和到位开关22。3d深度传感器21安装在门框12上方，3d-深度传感器21的视场角(fov)覆盖门前空间区域，到位开关22安装在门体11闭合的位置，在检测到门体11闭合时生成闭合信号。
[0131]
传动单元30包括带有脉冲编码器31的驱动电机32，驱动电机32用于驱动门体11打开或闭合，脉冲编码器31在驱动电机32转动时生成脉冲信号。
[0132]
控制单元(microcontroller unit，mcu)40分别与检测单元20、传动单元30连接，本发明实施例中的控制单元40具体用于：
[0133]
通过解码脉冲编码器31发送的脉冲信号获取门体11的位置状态参数(通过位置状态参数可以判断当前门的开合状态和运动方向)；
[0134]
根据所述门体11的位置状态参数，确定所述门体11当前的运动状态，所述门体11当前的运动状态包括静止状态、开门运行状态、关门运行状态；
[0135]
当所述门体11当前的运动状态为开门运行状态或关门运行状态时，获取3d深度传感器21发送的至少一组深度图像数据，所述3d深度传感器21的分辨率为m
×
n，所述一组深度图像数据包括m
×
n个距离值；
[0136]
根据所述门体11当前的运动状态、所述至少一组深度图像数据和预设的基准图像数据，筛选出偏差值大于预设的偏差门限值的各超差数据点；
[0137]
根据各超差数据点对应的射线的直线方程，确定每条射线分别与目标平面的交点，并计算每个交点到中心点的目标距离值；所述目标平面为所述门体11当前偏转角度为θ时，所述门体11上与所述门轴13所在平面平行的另一平面，所述中心点为所述3d深度传感器21的位置点；
[0138]
如果各超差数据点对应的距离值与目标距离值的偏差不小于预先设定的误差门限值，则确定当前存在障碍物，发送控制指令至驱动电机30，以控制门体11的转动；
[0139]
以及，控制单元40用于：根据到位开关22发送的闭合信号控制脉冲编码器31清零。
[0140]
本发明实施例中，3d深度传感器21可以是3d-tof传感器，3d-tof传感器优选为3d-tof摄像头，是一种新型的传感器，通过测量光线在空中的飞行时间获取被测物体的距离信息。一般会选用大功率的红外发光器件和类似cmos sensor作为接收器件，接收器件的分辨率一般大于32x32，能够获得更多更精确的距离数据(深度图像)。3d-tof摄像头与光学摄像头类似，也有一个四棱锥型的视场角(fov)。
[0141]
作为本发明的一种优选实现方式，本发明将3d深度传感器21安装在门框的正上方中间位置，方向对准下方，使其视场角(fov)可以覆盖门前的空间区域。当然在实际应用中，3d深度传感器21可以结合实际情况去安装设计，比如在门上偏一点的位置也可以，只要保证其fov视场角覆盖门前区域的合适位置都可以作为3d深度传感器21的安装位置。
[0142]
此外，3d深度传感器21还可以选用结构光摄像头或双目摄像头等，本发明对此不作限定。为便于描述，本发明以3d深度传感器21具体为3d-tof摄像头为例进行示例性说明。
[0143]
在本发明实际应用中，3d-tof摄像头会将采集获取到的实时深度图像数据发送给控制单元40。控制单元40对3d-tof摄像头发送的深度图像数据进行分析，判断当前门前的空间区域是否有障碍物(包含人)。
[0144]
到位开关22安装在门体11闭合的位置，当门体11闭合时，到位开关22生成闭合信号，并将闭合信号发送给控制单元40。控制单元40根据闭合信号会清零计数器。
[0145]
控制单元40通过电机驱动板与驱动电机32连接，控制驱动电机32正、反向转动，从而带动门体11的开合动作。脉冲编码器31是一种光学式位置检测元件，编码盘直接装在驱动电机32的旋转轴上，以测出轴的旋转角度位置和速度变化，并生成和输出脉冲信号。本发
明中的脉冲编码器31主要是用于反应门的实时位置。实际应用中，当驱动电机32转动时，脉冲编码器31会输出两路脉冲信号给控制单元40。控制单元40解码脉冲信号就能确定门体11的转动方向、转速、位置等信息。
[0146]
作为本发明实施例的一种可选实现方式，本发明提供的基于3d深度传感器的自动门控制系统还可以包括报警单元50，如图7所示，所述报警单元50与控制单元40连接。其连接方式可以是有线连接，也可以是无线连接。优选地，报警单元50可以是蜂鸣器、闪烁灯、喇叭等中的至少一种。
[0147]
在实际应用中，当控制单元40判断当前可能发生夹人或碰撞情况时及时控制报警单元50进行报警。比如当前门前区域有人且门体11处于关闭过程时，判断当前可能发生夹人情况，及时控制喇叭输出“小心”、“注意”等语音提醒。
[0148]
本发明实施例提供的基于3d深度传感器的自动门控制系统，利用3d深度传感器采集门前空间区域内用户或障碍物的深度图像数据，通过脉冲编码器的脉冲信号判断当前门体的位置状态。当3d深度传感器采集到的深度图像数据表示当前门前空间区域有人或障碍物，且根据脉冲信号确定当前门体处于关门状态时，可以及时控制驱动电机停止转动或反向转动，防止发生夹人或碰撞事件。因为3d深度传感器(如3d-tof)是主动发射红外光线，不受夜晚影响，利用3d深度传感器的深度图像数据判断门前空间区域中有无障碍物或人只需要判断有无异常距离数据，算法简单可靠，能够有效减少发生撞上障碍物或夹人的情况，提高了自动门的防夹防撞效果。
[0149]
本发明的另一实施例还提供了一种设备，包括处理器、存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如上所述的基于3d深度传感器的自动门控制方法的步骤。
[0150]
本发明的再一实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的基于3d深度传感器的自动门控制方法的步骤。
[0151]
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种基于3d深度传感器的自动门控制方法，用于实现对单扇转轴自动门的自动控制，所述单扇转轴自动门包括门体、门框和门轴，其特征在于，所述基于3d深度传感器的自动门控制方法包括：根据所述门体的位置状态参数，确定所述门体当前的运动状态，所述门体当前的运动状态包括静止状态、开门运行状态、关门运行状态；当所述门体当前的运动状态为开门运行状态或关门运行状态时，获取3d深度传感器发送的至少一组深度图像数据，所述3d深度传感器的分辨率为m
×
n，所述一组深度图像数据包括m
×
n个距离值；根据所述门体当前的运动状态、所述至少一组深度图像数据和预设的基准图像数据，筛选出偏差值大于预设的偏差门限值的各超差数据点；根据各超差数据点对应的射线的直线方程，确定每条射线分别与目标平面的交点，并计算每个交点到中心点的目标距离值；所述目标平面为所述门体当前偏转角度为θ时，所述门体上与所述门轴所在平面平行的另一平面，所述中心点为所述3d深度传感器的位置点；如果各超差数据点对应的距离值与目标距离值的偏差不小于预先设定的误差门限值，则确定当前存在障碍物，控制所述门体的转动。2.根据权利要求1所述的基于3d深度传感器的自动门控制方法，其特征在于，根据所述门体当前的运动状态、所述至少一组深度图像数据和预设的基准图像数据，筛选出偏差值大于预设的偏差门限值的各超差数据点，包括：如果所述门体当前的运动状态为开门运行状态，则将所述至少一组深度图像数据与预设的第一基准图像数据进行比较，确定出偏差值大于预设的第一偏差门限值的各超差数据点；如果所述门体当前的运动状态为关门运行状态，则将所述至少一组深度图像数据与预设的第二基准图像数据进行比较，确定出偏差值大于预设的第二偏差门限值的各超差数据点；所述第一基准图像数据为所述单扇转轴自动门处于完全关闭状态且没有障碍物的情况下，所述3d深度传感器测量得到的至少一组深度图像数据；所述第二基准图像数据为所述单扇转轴自动门打开到最大位置时且没有障碍物的情况下，所述3d深度传感器测量得到的至少一组深度图像数据。3.根据权利要求1或2所述的基于3d深度传感器的自动门控制方法，其特征在于，所述门体的位置状态参数的获取方法包括：利用带有脉冲编码器的驱动电机，通过获取所述脉冲编码器在所述驱动电机转动时生成的脉冲信号，获取到所述门体的位置状态参数。4.根据权利要求3所述的基于3d深度传感器的自动门控制方法，其特征在于，所述方法还包括：利用计数器对获取到的脉冲信号进行计数并保存；并当检测到所述门体闭合时，控制所述计数器清零。5.根据权利要求1所述的基于3d深度传感器的自动门控制方法，其特征在于，所述方法还包括：当确定当前存在障碍物时，触发报警提醒。
6.一种基于3d深度传感器的自动门控制装置，用于实现对单扇转轴自动门的自动控制，所述单扇转轴自动门包括门体、门框和门轴，其特征在于，所述基于3d深度传感器的自动门控制装置包括：第一确定模块，用于根据所述门体的位置状态参数，确定所述门体当前的运动状态，所述门体当前的运动状态包括静止状态、开门运行状态、关门运行状态；获取模块，用于当所述门体当前的运动状态为开门运行状态或关门运行状态时，获取3d深度传感器发送的至少一组深度图像数据，所述3d深度传感器的分辨率为m
×
n，所述一组深度图像数据包括m
×
n个距离值；筛选模块，用于根据所述门体当前的运动状态、所述至少一组深度图像数据和预设的基准图像数据，筛选出偏差值大于预设的偏差门限值的各超差数据点；第二确定模块，用于根据各超差数据点对应的射线的直线方程，确定每条射线分别与目标平面的交点，并计算每个交点到中心点的目标距离值；所述目标平面为所述门体当前偏转角度为θ时，所述门体上与所述门轴所在平面平行的另一平面，所述中心点为所述3d深度传感器的位置点；第三确定模块，用于如果各超差数据点对应的距离值与目标距离值的偏差不小于预先设定的误差门限值，则确定当前存在障碍物，控制所述门体的转动。7.一种基于3d深度传感器的自动门控制系统，其特征在于，包括：单扇转轴自动门，所述单扇转轴自动门包括门体、门框和门轴；检测单元，所述检测单元包括3d深度传感器和到位开关，所述3d深度传感器安装在所述门框上方，所述3d深度传感器的视场角覆盖门前空间区域，所述到位开关安装在所述门体闭合的位置，当检测到所述门体闭合时生成闭合信号；传动单元，所述传动单元包括带有脉冲编码器的驱动电机，所述驱动电机用于驱动所述门体打开或闭合，所述脉冲编码器在所述驱动电机转动时生成脉冲信号；控制单元，所述控制单元分别与所述检测单元、所述传动单元连接，用于：通过解码所述脉冲编码器发送的脉冲信号获取所述门体的位置状态参数；根据所述门体的位置状态参数，确定所述门体当前的运动状态，所述门体当前的运动状态包括静止状态、开门运行状态、关门运行状态；当所述门体当前的运动状态为开门运行状态或关门运行状态时，获取3d深度传感器发送的至少一组深度图像数据，所述3d深度传感器的分辨率为m
×
n，所述一组深度图像数据包括m
×
n个距离值；根据所述门体当前的运动状态、所述至少一组深度图像数据和预设的基准图像数据，筛选出偏差值大于预设的偏差门限值的各超差数据点；根据各超差数据点对应的射线的直线方程，确定每条射线分别与目标平面的交点，并计算每个交点到中心点的目标距离值；所述目标平面为所述门体当前偏转角度为θ时，所述门体上与所述门轴所在平面平行的另一平面，所述中心点为所述3d深度传感器的位置点；如果各超差数据点对应的距离值与目标距离值的偏差不小于预先设定的误差门限值，则确定当前存在障碍物，发送控制指令至所述驱动电机，以控制所述门体的转动；以及，所述控制单元用于：根据所述到位开关发送的闭合信号控制所述脉冲编码器清零。
8.根据权利要求7所述的基于3d深度传感器的自动门控制系统，其特征在于，所述3d深度传感器安装在所述门框的正上方中间位置。9.根据权利要求7-8任一项所述的基于3d深度传感器的自动门控制系统，其特征在于，所述3d深度传感器包括3d-tof摄像头、结构光摄像头或双目摄像头。10.根据权利要求7所述的基于3d深度传感器的自动门控制系统，其特征在于，还包括：报警单元，所述报警单元与所述控制单元连接。

技术总结
本发明提供一种基于3D深度传感器的自动门控制方法、装置及系统，属于自动门技术领域。方法包括：根据门体的位置状态参数，确定门体当前的运动状态；当门体当前的运动状态为开门运行状态或关门运行状态时，获取3D深度传感器发送的至少一组深度图像数据；根据门体当前的运动状态、至少一组深度图像数据和预设的基准图像数据，筛选出偏差值大于偏差门限值的各超差数据点；根据各超差数据点对应的射线的直线方程，确定每条射线分别与目标平面的交点，计算每个交点到中心点的目标距离值；如果各超差数据点对应的距离值与目标距离值的偏差不小于误差门限值，确定当前存在障碍物，控制门体的转动。本发明能够有效减少发生夹人或碰撞的情况。情况。情况。


技术研发人员：刘晖 侯匡叡
受保护的技术使用者：珠海凌烟阁芯片科技有限公司
技术研发日：2023.04.21
技术公布日：2023/7/25