申请/专利权人：南京邮电大学;赛尔网络有限公司

申请日：2021-01-06

公开（公告）日：2024-04-09

公开（公告）号：CN114785834B

主分类号：H04L67/125

分类号：H04L67/125;H04L61/00;G06V40/16;H04L9/40;H04N23/50;H04N7/18;H04L101/659

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.09#授权;2022.08.09#实质审查的生效;2022.07.22#公开

摘要：本发明公开了一种IPv6环境下的教学楼智能视频监测节能系统设计方法，实时采集教室图像，采用目标检测算法FCHD对采集的图像进行处理，统计教室人数，同时安装温度传感器，检测教室温度；人数和温度数据经由IPv6网络传至服务器，由pymysql包将数据存入MySQL数据库；从数据库中提取人数和温度数据，通过人数检测结果，判断照明设备的开关，在教室有人的情况下，根据温度数据判断温控设备的开关；创建智慧节电教室管理平台，对MySQL数据库中的数据进行可始化管理；采用基于Merkle树的IPv6地址划分方法，对通过IPv6校园网访问网站的学生或教职工进行数据分析。本发明将图像处理算法和IPv6相结合，应用在智慧校园领域，实现了对教室用电设备的智能化管控，起到节能减排的作用。

主权项：1.一种IPv6环境下的教学楼智能视频监测节能系统设计方法，其特征在于，包括以下步骤：1构建图像采集模块：选择智能机器学习视觉识别摄像头人脸图像识别处理传感器模块OPENMV4CamM7来对教室进行视频监控，实时采集教室图像；2构建统计识别模块：采用改进的图像超分辨率重建算法SRCNN对采集的图像进行预处理，然后采用目标检测算法FCHD，对采集到的图像进行人头区域识别，统计识别到的人头区域计算出人数；3构建节能模块：将得到的人数信息经由IPv6网络上传至服务器，由python的数据处理库pymysql将处理后的人数情况存入MySQL数据库；从MySQL数据库中提取图像处理结果，并把结果反馈到照明系统和温控系统；照明系统通过从数据库中反馈的人数检测结果，判断照明设备的开关；教室同时安装温度传感器，检测教室温度，并把温度情况也经IPv6网络实时传入服务器的MySQL数据库中；温控系统从数据库里面提取教室人数数据和温度数据，判断调温设备的开关；4创建智慧节电教室管理模块，对MySQL数据库中的数据进行可视化管理；5采用基于Merkle树的IPv6地址划分方法，对通过IPv6校园网访问网站的学生或教职工进行数据分析；所述步骤2包括以下步骤：21采用改进的图像超分辨率处理算法SRCNN对采集的图像进行预处理：SRCNN的结构包括三层，特征提取层、非线性映射层、特征重建层，滤波器大小分别为3×9×9×64、64×1×1×35、35×5×5×1；在SRCNN特征提取层中，加入通道注意力机制，对卷积通道进行二次加权；卷积过程中采用零填充的方法，保持图像大小不变；22采用目标检测算法FCHD，对采集到的图像进行人头区域识别，FCHD模型对VGG16训练好的模型进行特征迁移，不包含conv5层之后的最后一层，作为特征提取层，将剩余的权重作为新模型训练的起点，输出维度为40×30×512，随后输入到3×3×512，512的卷积层，对获取的特征信息进行编码，卷积层得到的结果被分为两路，分别输入到卷积核为1×1×512，N×4和1×1×512，N×2的全卷积层，1×1×512，N×4全卷积层用于预测头部坐标进行定位，回归头部，1×1×512，N×2全卷积层用于预测头部坐标为头的概率，分类头部和非头部区域，其中N表示标记的人头数，N值取决于每个像素位置的锚点数；两路输出分别表示为40×30×N×4和40×30×N×2，×2和×4表示锚点缩放比例；锚点是一组预定义的包围框，用于预测尺度和位移，锚点尺寸计算公式表示为：Anchorsize＝S×R×C3其中，S表示步长，R表示长宽比，C表示锚点缩放比；模型定义的锚点长宽比为1:1，步长为16，×2和×4的锚点缩放比例分别对应32×32和64×64的锚点大小；23将预处理过的图像数据集作为模型的输入，输出为标记好的图片，统计标记的人头区域坐标数，得到人头数量；所述步骤5包括以下步骤：51对学生或教职工的设备第一次接入IPv6校园网时进行信息认证；52通过DHCPv6服务器动态分配一个临时IPv6地址；53PortalServer向用户提供一个认证页面，用户需要填写规定的相关属性进行认证；54认证中心通过步骤53获得用户属性构造Merkle树，通过Merkle树与数据库中用户的属性的Hash值进行匹配；55SDN交换机根据步骤54的结果为终端设备分配IPv6地址，如果匹配成功，根据Merkle树的树根来为用户分配IPv6地址，并将其与设备的MAC地址进行绑定,如果不成功，快速定位到哪一个属性填写有误并通知用户IPv6地址分配失败；56为学校每一个网络终端分配一个唯一的IPv6地址，校园网中心依据此方法对学校师生网站访问情况进行数据分析。

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