概述

InfraredPD 主要作用是通過(guò)與 STHS34PF80 紅外傳感器配合，提供對(duì)存在感應(yīng)和運(yùn)動(dòng)檢測(cè)的支持，同時(shí)對(duì)傳感器獲取的物體溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行環(huán)境溫度變化補(bǔ)償。InfraredPD庫(kù)通過(guò)從 STHS34PF80 傳感器采集紅外數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)檢測(cè)視野中的人或物體的存在和運(yùn)動(dòng)情況。它可以判斷目標(biāo)是否在移動(dòng)，并提供一個(gè)精確的輸出信號(hào)來(lái)標(biāo)識(shí)存在或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。 使用特定算法補(bǔ)償環(huán)境溫度的變化對(duì)物體溫度測(cè)量的影響，確保在環(huán)境溫度波動(dòng)時(shí)，傳感器輸出的物體溫度依然準(zhǔn)確。補(bǔ)償算法可以根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景選擇線性或非線性補(bǔ)償。
InfraredPD 庫(kù)中的算法可以替代 STHS34PF80 傳感器內(nèi)置的智能算法，特別是在傳感器工作于低增益模式（寬溫度范圍）時(shí)。它增強(qiáng)了傳感器的檢測(cè)性能，尤其是在溫度漂移和視野內(nèi)物體移動(dòng)的場(chǎng)景下。

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視頻教學(xué)

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完整代碼下載

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硬件準(zhǔn)備

首先需要準(zhǔn)備一個(gè)開(kāi)發(fā)板，這里我準(zhǔn)備的是自己繪制的開(kāi)發(fā)板，需要的可以進(jìn)行申請(qǐng)。

主控為STM32H503CB，TMOS為STHS34PF80。

開(kāi)啟CRC

串口設(shè)置

設(shè)置串口速率為2000000。

開(kāi)啟X-CUBE-MEMS1

InfraredPD文件

使用 InfraredPD 庫(kù)對(duì)傳感器數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理和存在檢測(cè)的功能。
● MX_MEMS_Init() 和 MX_MEMS_Process() 是與 InfraredPD 庫(kù)交互的核心函數(shù)。
○ MX_MEMS_Init() 負(fù)責(zé)初始化 InfraredPD 庫(kù)的參數(shù)，并調(diào)用 InfraredPD_manager_init() 初始化庫(kù)實(shí)例(main)。
○ MX_MEMS_Process() 調(diào)用了存在和運(yùn)動(dòng)檢測(cè)算法，并輸出相應(yīng)的結(jié)果(main)。

InfraredPD算法庫(kù)

傳感器數(shù)據(jù)采樣頻率在 1 Hz 到 30 Hz 之間。 對(duì)于不同架構(gòu)的 Cortex-M 微控制器，庫(kù)的代碼和數(shù)據(jù)內(nèi)存需求略有不同 ，主流內(nèi)核都是支持的。

庫(kù)的三個(gè)主要部分：

1. 物體溫度的環(huán)境補(bǔ)償：算法會(huì)對(duì)物體溫度進(jìn)行補(bǔ)償，以減少環(huán)境溫度變化對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。該補(bǔ)償是基于傳感器的環(huán)境溫度數(shù)據(jù)。
2. 運(yùn)動(dòng)檢測(cè)：通過(guò)對(duì)補(bǔ)償后的物體溫度數(shù)據(jù)的變化率進(jìn)行分析，檢測(cè)視野中的物體是否移動(dòng)。
3. 存在檢測(cè)：根據(jù)補(bǔ)償后的物體溫度數(shù)據(jù)來(lái)判斷是否有物體存在。
   ● 獨(dú)立運(yùn)行的算法：這三個(gè)功能（溫度補(bǔ)償、運(yùn)動(dòng)檢測(cè)、存在檢測(cè)）是通過(guò)三個(gè)獨(dú)立的算法在庫(kù)的每次迭代中依次執(zhí)行的。
   ● 寬模式支持：即使在傳感器啟用了增益減少模式（“寬模式”），導(dǎo)致嵌入式算法不能使用時(shí)，庫(kù)仍然能夠執(zhí)行補(bǔ)償和運(yùn)動(dòng)、存在檢測(cè)。
   ● 庫(kù)僅支持 STHS34PF80 傳感器：該庫(kù)專(zhuān)為 STHS34PF80 傳感器設(shè)計(jì)，不能保證在其他傳感器上有相同的性能或功能表現(xiàn)。

注意事項(xiàng)

在使用 InfraredPD 庫(kù)進(jìn)行存在檢測(cè)時(shí)，開(kāi)機(jī)后的10秒內(nèi)視野內(nèi)不能有人或物體。這是因?yàn)榇嬖跈z測(cè)算法在初始化時(shí)默認(rèn)視野是空的，也就是說(shuō)它假定初始化時(shí)傳感器前沒(méi)有任何人或物體。如果在這段時(shí)間內(nèi)有物體存在，算法可能會(huì)錯(cuò)誤地檢測(cè)到“存在”狀態(tài)，并在后續(xù)檢測(cè)中卡在這個(gè)狀態(tài)，導(dǎo)致無(wú)法準(zhǔn)確反映實(shí)際情況。

同時(shí)，該庫(kù)允許在初始化后通過(guò)重置補(bǔ)償算法來(lái)重新校準(zhǔn)環(huán)境溫度。因此，如果在開(kāi)機(jī)時(shí)發(fā)生了溫度變化，建議在溫度穩(wěn)定后重新初始化算法，以確保更準(zhǔn)確的檢測(cè)結(jié)果。

10分鐘內(nèi)傳感器再次檢測(cè)到運(yùn)動(dòng)，存在狀態(tài)會(huì)被恢復(fù)；但如果超過(guò)10分鐘沒(méi)有任何運(yùn)動(dòng)檢測(cè)到，傳感器將保持在缺席狀態(tài)，即使之后檢測(cè)到運(yùn)動(dòng)也不會(huì)自動(dòng)恢復(fù)存在狀態(tài)。這一機(jī)制幫助系統(tǒng)處理長(zhǎng)時(shí)間靜止的情景，并避免誤判。

對(duì)應(yīng)DEMO

MX_MEMS_Init

在使用 InfraredPD 庫(kù)進(jìn)行存在檢測(cè)時(shí)，開(kāi)機(jī)后的10秒內(nèi)視野內(nèi)不能有人或物體。這是因?yàn)榇嬖跈z測(cè)算法在初始化時(shí)默認(rèn)視野是空的，也就是說(shuō)它假定初始化時(shí)傳感器前沒(méi)有任何人或物體。如果在這段時(shí)間內(nèi)有物體存在，算法可能會(huì)錯(cuò)誤地檢測(cè)到“存在”狀態(tài)，并在后續(xù)檢測(cè)中卡在這個(gè)狀態(tài)，導(dǎo)致無(wú)法準(zhǔn)確反映實(shí)際情況。
同時(shí)，該庫(kù)允許在初始化后通過(guò)重置補(bǔ)償算法來(lái)重新校準(zhǔn)環(huán)境溫度。因此，如果在開(kāi)機(jī)時(shí)發(fā)生了溫度變化，建議在溫度穩(wěn)定后重新初始化算法，以確保更準(zhǔn)確的檢測(cè)結(jié)果。
10分鐘內(nèi)傳感器再次檢測(cè)到運(yùn)動(dòng)，存在狀態(tài)會(huì)被恢復(fù)；但如果超過(guò)10分鐘沒(méi)有任何運(yùn)動(dòng)檢測(cè)到，傳感器將保持在缺席狀態(tài)，即使之后檢測(cè)到運(yùn)動(dòng)也不會(huì)自動(dòng)恢復(fù)存在狀態(tài)。這一機(jī)制幫助系統(tǒng)處理長(zhǎng)時(shí)間靜止的情景，并避免誤判。

MX_MEMS_Process

MX_MEMS_Process() 函數(shù)的核心是調(diào)用 MX_PresenceDetection_Process()，該函數(shù)負(fù)責(zé)從傳感器獲取數(shù)據(jù)，并通過(guò) InfraredPD 庫(kù)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析(app_mems)。

在 MX_PresenceDetection_Process() 中，調(diào)用了 PD_Data_Handler() 函數(shù)，這個(gè)函數(shù)負(fù)責(zé)處理傳感器的溫度數(shù)據(jù)（如環(huán)境溫度和物體溫度），并將這些數(shù)據(jù)輸入到 InfraredPD 庫(kù)中進(jìn)行分析(app_mems)。

庫(kù)的算法會(huì)根據(jù)輸入數(shù)據(jù)，判斷是否有物體存在（通過(guò) pres_flag）以及是否有運(yùn)動(dòng)（通過(guò) mot_flag），然后輸出相應(yīng)的檢測(cè)結(jié)果(app_mems)。

t_obj_comp（補(bǔ)償后的物體溫度）

● 定義：t_obj_comp 表示經(jīng)過(guò)環(huán)境溫度補(bǔ)償后的物體溫度數(shù)據(jù)。
● 作用：由于環(huán)境溫度變化可能影響物體溫度的測(cè)量結(jié)果，t_obj_comp 是通過(guò)對(duì)原始物體溫度 (t_obj) 進(jìn)行補(bǔ)償后得到的溫度數(shù)據(jù)，能夠更準(zhǔn)確地反映真實(shí)的物體溫度。補(bǔ)償算法可以是線性或非線性的，取決于你選擇的補(bǔ)償類(lèi)型(UM3169)。

t_obj_change（物體溫度變化率）

● 定義：t_obj_change 是補(bǔ)償后物體溫度的變化率。

● 作用：t_obj_change 用于檢測(cè)物體溫度的變化情況，特別是在進(jìn)行運(yùn)動(dòng)檢測(cè)時(shí)，它可以幫助算法判斷物體是否正在移動(dòng)。一般情況下，快速的溫度變化通常意味著有運(yùn)動(dòng)發(fā)生。通過(guò)這個(gè)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)可以更精確地識(shí)別溫度變化是否源于物體的移動(dòng)(UM3169)。

測(cè)試結(jié)果

當(dāng)開(kāi)機(jī)時(shí)候，檢測(cè)范圍內(nèi)盡量不要出現(xiàn)人體之類(lèi)的熱源。

當(dāng)出現(xiàn)人體的時(shí)候，算法庫(kù)可以很好的識(shí)別到熱源。

審核編輯 黃宇