CN109714619A - 一种智能电视 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能电视，图像采集卡并将摄像机拍摄的模拟图像转换成数字图像传输给计ARM处理器，图像采集卡通过ZigBee模块连接ZigBee协调器，ZigBee网关通过串口通信装置连接ARM处理器，图像采集卡通过ZigBee网关和串口通信装置将图像信息发送至ARM处理器；近红外光源装置与ARM处理器连接；ARM处理器通过ZigBee模块将电视机图像指令信息发送至智能遥控器，智能遥控器将对应红外发射编码发送至数字电视接收机，数字电视接收机将该红外发射编码发送至数字电视机顶盒。本发明的智能电视可通过手势图像实现对电视机的控制，还可根据用户的视角调整电视机角度，省去了遥控，方便快捷，还带有音箱播放功能，使得用户具有更好的视听效果。
Description
技术领域
本发明属于智能家电领域，尤其涉及一种智能电视。
背景技术
传统机顶盒在应用端已经很好的解决了自身问题，通过与传媒的合作和对第三方软件的支持，目前市面上高清机顶盒在资源方面已经为用户做了很多工作，但是传统机顶盒操作方式却没有较大的改进，主要是通过按键遥控器实现对电视机的控制，使用不方便，大大影响了用户的操作体验。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种智能电视。
本发明是这样实现的，一种智能电视包括摄像机、图像采集卡、ZigBee协调器、ZigBee网关、串口通信装置、ARM处理器、智能遥控器、近红外光源装置、数字电视接收机、语音播放器、数字电视机顶盒；
图像采集卡用于接收摄像机拍摄的图像信息及眼球追踪模块的数据信息并将摄像机拍摄的模拟图像转换成数字图像传输给计ARM处理器；
图像采集卡通过ZigBee模块连接ZigBee协调器，该ZigBee协调器与ZigBee网关连接，ZigBee网关通过串口通信装置连接ARM处理器，图像采集卡通过ZigBee网关和串口通信装置将图像信息发送至ARM处理器；
近红外光源装置与ARM处理器连接；
ARM处理器通过ZigBee模块将电视机图像指令信息发送至智能遥控器，智能遥控器将对应红外发射编码发送至数字电视接收机，数字电视接收机将该红外发射编码发送至数字电视机顶盒；
眼球追踪模块包括追踪摄像机及与该追踪摄像机连接的瞳孔追踪模块，瞳孔追踪模块与追踪数据分析模块连接；
追踪摄像机用于追踪眼球的反射光线；
瞳孔追踪模块用于获取瞳孔定位信息；
追踪数据分析模块用于通过瞳孔定位信息计算瞳孔位置；
与ARM处理器连接的环境传感模块包括温度传感器、湿度传感器、烟雾报警传感器、煤气报警传感器。
进一步，追踪摄像机包括二个微型摄像机，其中一个微型摄像机指向视景，对准左眼眼球或来自左眼眼球的反射光路，另一个微型摄像机对准右眼眼球或来自右眼眼球的反射光路。
进一步，瞳孔图像的定位首先对虹膜内边缘圆心和半径的进行粗定位，然后精确定位虹膜的内外边缘，最后将将虹膜区域分割出来。
进一步，近红外光源装置采用近红外光源是采用贴片式近红外发光二极管组成的发光二极管矩形阵列。
进一步，串口通信装置设有JTAG接口，所述JTAG接口连接调试维护模块。
进一步，语音播放器分别与数字电视接收机和数字电视机顶盒连接。
进一步，串口通信装置通过MAX232芯片与ARM处理器上的UART接口连接。
进一步，摄像机采用黑白CCD 摄像机，在摄像机的CCD传感器前安装近红外滤光片。
进一步，粗定位利用人眼的灰度级变化的突变和虹膜的环状特性，进行人眼睛的瞳孔的圆心和半径粗定位；
当瞳孔的圆心和半径大致确定之后，根据虹膜的圆形结构特征，对虹膜的内外边缘进行精定位，采用面积分代替线积分：
式中，D(x,y) 为利用Canny 算子获得的灰度边缘图像，G0(r)表示高斯函数，R0表示粗定位后的瞳孔半径，ΔR表示确定的搜索范围。
进一步，两个微型摄像机还用于拍摄用户虹膜，ARM处理器中的识别算法模块包括图像质量评估模块和虹膜预处理模块，用于对虹膜图像进行定位、归一化、图像增强的预处理，特征提取模块用于对虹膜预处理后提取认证的虹膜的特征点，并计算所提取的认证虹膜各特征点的特征值。
本发明的智能电视可通过手势图像实现对电视机的控制，还可根据用户的视角调整电视机角度，使得观众与电视处于最佳观看角度，省去了遥控，方便快捷，还带有音箱播放功能，使得用户具有更好的视听效果。
附图说明
图1是本发明实施例提供的智能电视的结构框图；
图中：1、摄像机；2、图像采集卡；3、ZigBee协调器；4、ZigBee网关；5、串口通信装置；6、ARM处理器；7、智能遥控器；8、近红外光源装置；9、数字电视接收机；10、语音播放器；11、数字电视机顶盒；12、眼球追踪模块；12-1、追踪摄像机；12-2、瞳孔追踪模块；12-3、追踪数据分析模块；13、环境传感模块。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。
下面结合附图对本发明的结构作详细的描述。
一种智能电视，包括包括摄像机1、图像采集卡2、ZigBee协调器3、ZigBee网关4、串口通信装置5、ARM处理器6、智能遥控器7、近红外光源装置8、数字电视接收机9、语音播放器10、数字电视机顶盒11；
图像采集卡2用于接收摄像机1拍摄的图像信息及眼球追踪模块12的数据信息，并将摄像机1拍摄的手势模拟图像转换成数字图像传输给计ARM处理器6，CCD 摄像机使用的是索尼HQ1低照度CCD板机，图像采集卡选用维视U200型采集卡，对采集的图像信息进行比对、识别，当识别成功时，回馈给ZigBee协调器3，ZigBee协调器3启动和控制ZigBee网络，当网络建立后，负责接收图像节点的控制信息以及发送相应的控制信息到各ZigBee子节点；
眼球追踪模块12包括追踪摄像机12-1及与该追踪摄像机12-1连接的瞳孔追踪模块12-2，瞳孔追踪模块12-2与追踪数据分析模块12-3连接；
追踪摄像机12-1用于追踪眼球的反射光线；
瞳孔追踪模块12-2用于获取瞳孔定位信息；
追踪数据分析模块12-3用于通过瞳孔定位信息计算瞳孔位置；
与ARM处理器6连接的环境传感模块包括温度传感器、湿度传感器、烟雾报警传感器、煤气报警传感器，发现报警值时及时停止电视机的工作，或者可以与外部除湿器连接，进行除湿等工作；
ZigBee网关4通过串口通信装置5连接ARM处理器6，串口通信装置5采用MAX232芯片与ARM处理器6上的UART接口连接，串口通信装置5设有JTAG接口，所述JTAG接口连接调试维护模块；
图像采集卡2通过ZigBee网关4和串口通信装置5将图像信息发送至ARM处理器6，ARM处理器6可以采用市场上现有的ARM嵌入式模块，如GEA-6317；
ARM处理器6通过ZigBee模块将电视机图像控制指令信息发送至智能遥控器7，智能遥控器7将对应红外发射编码发送至数字电视接收机9，数字电视接收机9将该红外发射编码发送至数字电视机顶盒11；
近红外光源装置8与ARM处理器连接，近红外光源是采用120颗850纳米波长的近红外发光二极管组成的矩形阵列，用户自己根据自然光照射条件决定是否开启近红外光源，如果关闭近红外光源的时成像的质量由ARM处理器判定为较差时，图像整体亮度较低，噪声很大，则开启系统中的近红外光源；
追踪摄像机12-1包括二个微型摄像机，其中一个微型摄像机指向视景，对准左眼眼球或来自左眼眼球的反射光路，另一个微型摄像机对准右眼眼球或来自右眼眼球的反射光路。
瞳孔图像的定位首先对虹膜内边缘圆心和半径的进行粗定位，然后精确定位虹膜的内外边缘，最后将将虹膜区域分割出来。
粗定位利用人眼的灰度级变化的突变和虹膜的环状特性，进行人眼睛的瞳孔的圆心和半径粗定位；
当瞳孔的圆心和半径大致确定之后，根据虹膜的圆形结构特征，对虹膜的内外边缘进行精定位，采用面积分代替线积分：
式中，D(x,y) 为利用Canny 算子获得的灰度边缘图像，G0(r)表示高斯函数，R0表示粗定位后的瞳孔半径，ΔR表示确定的搜索范围。
两个微型摄像机还用于拍摄用户虹膜，ARM处理器中的识别算法模块包括图像质量评估模块和虹膜预处理模块，用于对虹膜图像进行定位、归一化、图像增强的预处理，特征提取模块用于对虹膜预处理后提取认证的虹膜的特征点，并计算所提取的认证虹膜各特征点的特征值。
瞳孔图像的定位后的二维坐标的数字信号，传送给ARM处理器，视景与瞳孔坐标迭加，将表征瞳孔中心及其移动的数字信号进行适当变换，与来自视景摄像机传送的数字信号匹配，将瞳孔中心坐标迭加在视景图像上，从而直观地标记出某一时刻瞳孔中心对准场景的哪一个位置，即注视点，以及随着时间的推移注视点的移动路线，ARM处理器根据该移动路线控制安装于电视机背部的电机转动，以实现电视机的上下左右摆动；
ARM处理器6首先对智能遥控器7的红外信号进行学习，把相应的编码存放到对应模块的存储器中，每条代码对应一个地址，相应手势信息与相应代码对应，如手指向左向右为频道选择，手指向上向下为音量控制等，把这些手势图像指令与对应代码匹配。当ZigBee节点接收到指令需要对电视机进行控制时，ARM处理器6就会根据指令调取该地址下的红外发射编码发送给智能遥控器7，智能遥控器7向数字电视接收机9发送指令信号，数字电视接收机9在进行语义理解时，定时从为数字电视机顶盒提供内容的广播电视服务器获取节目单、影视内容地址、内部ID号等信息，根据用户手势图像识别的结果进行查询匹配并将控制命令回传给数字电视机顶盒11执行，数字电视接收机9和数字电视机顶盒11还安装有语音播放器10进行相应语音提醒播报。
本发明的智能电视可通过手势图像实现对电视机的控制，省去了遥控，还可根据用户的视角调整电视机角度，使得观众与电视处于最佳观看角度，方便快捷，还带有音箱播放功能，使得用户具有更好的视听效果。
以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种智能电视，包括摄像机、图像采集卡、ZigBee协调器、ZigBee网关、串口通信装置、ARM处理器、智能遥控器、近红外光源装置、数字电视接收机、语音播放器、数字电视机顶盒，其特征在于：
图像采集卡用于接收摄像机拍摄的图像信息及眼球追踪模块的数据信息并将摄像机拍摄的模拟图像转换成数字图像传输给计ARM处理器；
图像采集卡通过ZigBee模块连接ZigBee协调器，该ZigBee协调器与ZigBee网关连接，ZigBee网关通过串口通信装置连接ARM处理器，图像采集卡通过ZigBee网关和串口通信装置将图像信息发送至ARM处理器；
近红外光源装置与ARM处理器连接；
ARM处理器通过ZigBee模块将电视机图像指令信息发送至智能遥控器，智能遥控器将对应红外发射编码发送至数字电视接收机，数字电视接收机将该红外发射编码发送至数字电视机顶盒；
眼球追踪模块包括追踪摄像机及与该追踪摄像机连接的瞳孔追踪模块，瞳孔追踪模块与追踪数据分析模块连接；
追踪摄像机用于追踪眼球的反射光线；
瞳孔追踪模块用于获取瞳孔定位信息；
追踪数据分析模块用于通过瞳孔定位信息计算瞳孔位置；
与ARM处理器连接的环境传感模块包括温度传感器、湿度传感器、烟雾报警传感器、煤气报警传感器。
2.如权利要求1所述智能电视，其特征在于，追踪摄像机包括二个微型摄像机，其中一个微型摄像机指向视景，对准左眼眼球或来自左眼眼球的反射光路，另一个微型摄像机对准右眼眼球或来自右眼眼球的反射光路。
3.如权利要求1所述智能电视，其特征在于，瞳孔图像的定位首先对虹膜内边缘圆心和半径的进行粗定位，然后精确定位虹膜的内外边缘，最后将将虹膜区域分割出来。
4.如权利要求1所述智能电视，其特征在于，近红外光源装置采用近红外光源是采用贴片式近红外发光二极管组成的发光二极管矩形阵列。
5.如权利要求1所述智能电视，其特征在于，串口通信装置设有接口，所述接口连接调试维护模块。
6.如权利要求1所述智能电视，其特征在于，语音播放器分别与数字电视接收机和数字电视机顶盒连接。
7.如权利要求1所述智能电视，其特征在于，串口通信装置通过芯片与ARM处理器上的UART接口连接。
8.如权利要求1所述智能电视，其特征在于，摄像机采用黑白CCD摄像机，在摄像机的CCD传感器前安装近红外滤光片。
9.如权利要求3所述智能电视，其特征在于，粗定位利用人眼的灰度级变化的突变和虹膜的环状特性，进行人眼睛的瞳孔的圆心和半径粗定位；
当瞳孔的圆心和半径大致确定之后，根据虹膜的圆形结构特征，对虹膜的内外边缘进行精定位，采用面积分代替线积分：
式中，D(x,y) 为利用Canny 算子获得的灰度边缘图像，G0(r)表示高斯函数，R0表示粗定位后的瞳孔半径，ΔR表示确定的搜索范围。
10.如权利要求2所述智能电视，其特征在于，两个微型摄像机还用于拍摄用户虹膜，ARM处理器中的识别算法模块包括图像质量评估模块和虹膜预处理模块，用于对虹膜图像进行定位、归一化、图像增强的预处理，特征提取模块用于对虹膜预处理后提取认证的虹膜的特征点，并计算所提取的认证虹膜各特征点的特征值。
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