CN104503699A - 一种非接触式空间手势智能锁系统及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机器视觉领域，具体涉及一种非接触式空间手势智能锁系统，该系统硬件依次连接有图像传感器、寄存器和微处理器，微处理器的输出端通过触控显示屏接口与触控显示屏的输入端相连；所述的图像传感器为CMOS图像传感器OV7670，其采集的图像数据为16位565RGB格式数据；所述的寄存器为寄存器AL422B；所述的微处理器为微处理器STM32F103；所述的触控显示屏为ILI9325。本发明优点：系统功耗低，操作流程简单，成本廉价、后期维护费用较低，安全性能高，系统尺寸较小，功能扩展性好，有较广阔的市场前景与使用价值，适于工业推广。

Description

一种非接触式空间手势智能锁系统及其操作方法

技术领域

本发明涉及机器视觉领域，具体涉及一种非接触式空间手势智能锁系统及其操作方法。

背景技术

随着触摸屏技术的大规模商业化，以及多点手势触摸的成熟，多点手势触摸技术以及越来越深入人们的生活，但是随之而来的却有很多问题。比如在公共服务领域的损耗与卫生问题，如一些银行取款机的门禁系统，经常被人触摸，这些开关的卫生问题与使用寿命较短成为了这些系统的弊端。而对于一些特殊场合使用的箱具，如实验室中一些箱具，在实验中取物使用钥匙或者是对屏幕进行触摸多多少少都会对实验过程有影响，而通过不接触的手势方式来开关，节约了实验过程中的时间，避免了不必要的接触，同时还没有把钥匙丢失掉的后顾之忧，同时对比触摸平面的九宫格锁，由于采用了空间立体方式，安全性能也得到了提高，同时减少了对屏幕的损耗。

因此本项目提出了非接触式空间手势智能锁系统，来解决上面出现的一些问题，本项目的实施可以对目前智能锁具市场提供补充，提高了稳定性、便捷性、安全性、环保性，增加了特种箱具与公共服务中产品的竞争力。

据统计，日韩智能锁占用民用锁70％以上的市场，韩国公寓智能锁的使用率更是高达90％，欧美智能锁也占到了民用锁50％的市场、中国智能锁却仅占民用锁不到2％的市场。由此可见，我国的智能锁市场还有很大的发展空间。

我国公共服务设施的持续发展也对智能锁的发展产生了正面影响，在越来越多的科技元素融入到日常生活中的情况下，越来越多的人开始追求低碳环保的生活方式，因此具有环保等特点的智能锁必定具有很强的竞争力。

而目前市场上接触式手势锁与常规锁具或多或少存在着设备损耗问题、公共卫生问题、大型显示触摸屏的昂贵造价与高维护支出以及部分安全性不佳等问题。

发明内容

本发明克服上述问题，提供了一种卫生安全、成本较低，操作简单、安全性能较高的非接触式空间手势智能锁系统及其操作方法。

本发明的技术方案如下：一种非接触式空间手势智能锁系统，该系统硬件依次连接有图像传感器、寄存器和微处理器，微处理器的输出端通过触控显示屏接口与触控显示屏的输入端相连；所述的图像传感器为CMOS图像传感器OV7670，其采集的图像数据为16位565RGB格式数据；所述的寄存器为寄存器AL422B；所述的微处理器为微处理器STM32F103；所述的触控显示屏为ILI9325。

一种非接触式空间手势智能锁系统的操作方法，包括以下步骤：

1)系统先进行硬件设置初始化，然后根据背景减除算法统计背景信息，完成背景初始化；

2)通过触控显示屏提示用户“任意一只手指、手部握拳或手掌五指张开”，记录操作手的特征信息，分别对应“开始设置”、“设置完成”和“取消”三种命令，进行手型初始化；然后进行操作手手型识别：

当微处理器识别出“开始设置”手型时，开始记录操作手势移动路径，并通过触控屏显示当前手势所在解锁层以及手势移动路径；

当微处理器识别出“设置完成”手型时，记录操作手势路径并保存，触控显示屏提示操作手势设置成功；

当微处理器识别出“取消”手型时，返回最初手势识别环节，触控显示屏提示用户重新设置密码；

所述的解锁层为图像传感器的识别区域，所述的识别区域为(50-55)cm×(40-45)cm的九宫格；所述的解锁层设置有近解锁层、中解锁层和远解锁层；所述的近解锁层的操作手距离图像传感器镜头的距离大于等于20cm小于40cm；所述的中解锁层的操作手距离图像传感器镜头的距离大于等于40cm小于60cm；所述的远解锁层的操作手距离图像传感器镜头的距离大于等于60cm小于80cm；

3)密码设置成功后，手势锁即可使用；

4)当用户需要解锁时，系统依次进行硬件设置初始化和背景初始化，通过触控显示屏提示用户“任意一只手指、手部握拳或手掌五指张开”，记录操作手的特征信息，分别对应“开始解锁”、“解锁完成”和“取消”三种命令，进行手型初始化；然后进行操作手手型识别：

当微处理器识别出“开始解锁”手型时，开始记录操作手势移动路径，并通过触控显示屏显示当前手势所在解锁层以及手势移动路径；

当微处理器识别出“解锁完成”手型时，校对操作手手势密码与系统设置密码是否一致，当校对一致时，解锁成功，否则解锁失败，解锁结果通过触控显示屏显示；

当微处理器识别出“取消”手型或解锁失败时，系统返回操作手手型识别环节，触控显示屏提示重新解锁。

其中，背景减除法是一种有效的运动对象检测算法，基本思想是利用背景的近似像素值，与当前帧图像进行差分比较，差值较大的像素点被认为是前景运动目标，而区别较小的像素点被认为是背景区域。

其次，系统中设置的解锁层是通过操作手相对图像传感器镜头的远近变化，产生的相应图像尺寸变化，判断操作手的前后移动，并通过对比初始化操作手和当前操作手尺寸，判断其所属的近、中、远解锁层，并通过触控显示屏给予用户提示，识别区域的九宫格用于判断当前操作手所属区域并记录其上下、左右的移动路径，九宫格识别区域配合解锁层从而实现空间手势路径的识别与线性记录。

本发明优点：系统功耗低，操作流程简单，成本廉价、后期维护费用较低，安全性能高，系统尺寸较小，功能扩展性好，有较广阔的市场前景与使用价值，适于工业推广。

附图说明

图1本发明中系统硬件组成图；

图2本发明中手势设置密码流程图；

图3本发明中手势解锁流程图；

图4：本发明中九宫格识别区域划分示意图；

图5：本发明中解锁层区域划分示意图。

具体实施方式

下面结合实施例进行详细说明，但本发明并不局限于具体实施例。

实施例1：

一种非接触式空间手势智能锁系统，该系统硬件依次连接有图像传感器、寄存器和微处理器，微处理器的输出端通过触控显示屏接口与触控显示屏的输入端相连；所述的图像传感器为CMOS图像传感器OV7670，其采集的图像数据为16位565RGB格式数据；所述的寄存器为寄存器AL422B；所述的微处理器为微处理器STM32F103；所述的触控显示屏为ILI9325。

一种非接触式空间手势智能锁系统的操作方法，包括以下步骤：

1)系统先进行硬件设置初始化，然后根据背景减除算法统计背景信息，完成背景初始化；

2)通过触控显示屏提示用户“任意一只手指、手部握拳或手掌五指张开”，记录操作手的特征信息，分别对应“开始设置”、“设置完成”和“取消”三种命令，进行手型初始化；然后进行操作手手型识别：

当微处理器识别出“开始设置”手型时，开始记录操作手势移动路径，并通过触控屏显示当前手势所在解锁层以及手势移动路径；

当微处理器识别出“设置完成”手型时，记录操作手势路径并保存，触控显示屏提示操作手势设置成功；

当微处理器识别出“取消”手型时，返回最初手势识别环节，触控显示屏提示用户重新设置密码；

所述的解锁层为图像传感器的识别区域，所述的识别区域为(50-55)cm×(40-45)cm的九宫格；所述的解锁层设置有近解锁层、中解锁层和远解锁层；所述的近解锁层的操作手距离图像传感器镜头的距离大于等于20cm小于40cm；所述的中解锁层的操作手距离图像传感器镜头的距离大于等于40cm小于60cm；所述的远解锁层的操作手距离图像传感器镜头的距离大于等于60cm小于80cm；

3)密码设置成功后，手势锁即可使用；

4)当用户需要解锁时，系统依次进行硬件设置初始化和背景初始化，通过触控显示屏提示用户“任意一只手指、手部握拳或手掌五指张开”，记录操作手的特征信息，分别对应“开始解锁”、“解锁完成”和“取消”三种命令，进行手型初始化；然后进行操作手手型识别：

当微处理器识别出“开始解锁”手型时，开始记录操作手势移动路径，并通过触控显示屏显示当前手势所在解锁层以及手势移动路径；

当微处理器识别出“解锁完成”手型时，校对操作手手势密码与系统设置密码是否一致，当校对一致时，解锁成功，否则解锁失败，解锁结果通过触控显示屏显示；

当微处理器识别出“取消”手型或解锁失败时，系统返回操作手手型识别环节，触控显示屏提示重新解锁。

以上已将本发明做一详细说明，以上所述，仅为本发明之较佳实施例而已，当不能限定本发明实施范围，即凡依本申请范围所作均等变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖范围内。

Claims (2)

1.一种非接触式空间手势智能锁系统，其特征在于该系统硬件依次连接有图像传感器、寄存器和微处理器，微处理器的输出端通过触控显示屏接口与触控显示屏的输入端相连；所述的图像传感器为CMOS图像传感器OV7670，其采集的图像数据为16位565RGB格式数据；所述的寄存器为寄存器AL422B；所述的微处理器为微处理器STM32F103；所述的触控显示屏为ILI9325。

2.一种如权利要求1所述的非接触式空间手势智能锁系统的操作方法，其特征在于包括以下步骤：

1)系统先进行硬件设置初始化，然后根据背景减除算法统计背景信息，完成背景初始化；

2)通过触控显示屏提示用户“任意一只手指、手部握拳或手掌五指张开”，记录操作手的特征信息，分别对应“开始设置”、“设置完成”和“取消”三种命令，进行手型初始化；然后进行操作手手型识别：

当微处理器识别出“开始设置”手型时，开始记录操作手势移动路径，并通过触控屏显示当前手势所在解锁层以及手势移动路径；

当微处理器识别出“设置完成”手型时，记录操作手势路径并保存，触控显示屏提示操作手势设置成功；

当微处理器识别出“取消”手型时，返回最初手势识别环节，触控显示屏提示用户重新设置密码；

所述的解锁层为图像传感器的识别区域，所述的识别区域为(50-55)cm×(40-45)cm的九宫格；所述的解锁层设置有近解锁层、中解锁层和远解锁层；所述的近解锁层的操作手距离图像传感器镜头的距离大于等于20cm小于40cm；所述的中解锁层的操作手距离图像传感器镜头的距离大于等于40cm小于60cm；所述的远解锁层的操作手距离图像传感器镜头的距离大于等于60cm小于80cm；

3)密码设置成功后，手势锁即可使用；

4)当用户需要解锁时，系统依次进行硬件设置初始化和背景初始化，通过触控显示屏提示用户“任意一只手指、手部握拳或手掌五指张开”，记录操作手的特征信息，分别对应“开始解锁”、“解锁完成”和“取消”三种命令，进行手型初始化；然后进行操作手手型识别：

当微处理器识别出“开始解锁”手型时，开始记录操作手势移动路径，并通过触控显示屏显示当前手势所在解锁层以及手势移动路径；

当微处理器识别出“解锁完成”手型时，校对操作手手势密码与系统设置密码是否一致，当校对一致时，解锁成功，否则解锁失败，解锁结果通过触控显示屏显示；

当微处理器识别出“取消”手型或解锁失败时，系统返回操作手手型识别环节，触控显示屏提示重新解锁。