CN106338926A - 基于人体感应的智慧家居控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于人体感应的智慧家居控制系统，包括：被控设备，用于接收来自控制模块的控制指令，并根据所述控制指令执行相应的操作；摄像装置，用于获取操作者的图像信息；控制装置，用于进行被控设备的增加或删除；以及对操作者进行权限验证，并根据权限验证成功后一定时间内获取得到的操作者的图像信息提取操作者的动作信息，然后根据该动作信息生成控制指令，并将该控制指令发送至相应的被控设备；通信装置，用于实现被控设备和摄像装置与控制装置之间的数据传输。本发明通过用户自定义的动作来控制家居设备，增加了家居设备操控的趣味性。
Description
技术领域
本发明涉及智能控制技术领域，特别是涉及一种基于人体感应的智慧家居控制系统。
背景技术
智慧家居是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、 安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统，提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境。
智慧家居是在互联网影响之下物联化的体现。智慧家居通过物联网技术将家中的各种设备（如音视频设备、照明系统、窗帘控制、空调控制、安防系统、数字影院系统、影音服务器、影柜系统、网络家电等）连接到一起，提供家电控制、照明控制、电话远程控制、室内外遥控、防盗报警、环境监测、暖通控制、红外转发以及可编程定时控制等多种功能和手段。与普通家居相比，智慧家居不仅具有传统的居住功能，兼备建筑、网络通信、信息家电、设备自动化，提供全方位的信息交互功能，甚至为各种能源费用节约资金。
虽然随着自动化技术的进步以及人们需求的增长，智慧家居得到了较快的发展。但是现有的智慧家居系统仍然存在许多令人不满意的地方，其中一个方面就是智慧家居的控制方法；虽然现在出现了通过微博、微信等进行控制的方法，但是这些控制方法过于单调、乏味，无法人们对控制方式日益增长的多样化需求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于人体感应的智慧家居控制系统，通过用户自定义的动作来控制家居设备，增加了家居设备操控的趣味性。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：基于人体感应的智慧家居控制系统，包括：
被控设备，用于接收来自控制模块的控制指令，并根据所述控制指令执行相应的操作；
摄像装置，用于获取操作者的图像信息；
控制装置，用于进行被控设备的增加或删除；以及对操作者进行权限验证，并根据权限验证成功后一定时间内获取得到的操作者的图像信息提取操作者的动作信息，然后根据该动作信息生成控制指令，并将该控制指令发送至相应的被控设备；
通信装置，用于实现被控设备和摄像装置与控制装置之间的数据传输。
所述控制装置包括：
设备增删模块，用于进行被控设备的增加或删除；
权限验证模块，用于对所述操作者进行权限验证；
动作预设模块，用于设置各被控设备的控制动作；
动作检测模块，用于从权限验证成功后一定时间内操作者的图像信息中提取动作信息，并将该动作信息与所述控制动作进行匹配验证；
指令控制模块，用于在所述匹配验证成功后生成控制指令，并将该控制指令发送至相应的被控设备；
存储模块，用于存储各被控设备的控制动作。
所述设备增删模块增加被控设备的方法为：
获取待添加设备的IP信息；
根据所述待添加被控设备的IP信息向待添加设备发送设备增删模块的IP信息及验证码；
待添加设备根据所述设备增删模块的IP信息及验证码向所述设备增删模块发送请求注册信息；
设备增删模块为所述待添加设备设定一个唯一的ID编号，并将该ID编号和待添加设备的IP信息存入存储模块；
提示所述待添加设备注册成功，并提示进行所述待添加设备的控制动作设置。
所述动作预设模块设置被控设备的控制动作的方法为：
指令控制模块向摄像装置发送一指令，控制摄像装置获取一段时间内操作者的图像信息；
动作预设模块检测所述图像信息中各帧图像中操作者所有关节点的三维位置信息；
根据各帧图像的时间先后顺序，生成各关节点的变化曲线，然后根据操作者所有关节点的变化曲线生成控制动作，并将该控制动作存入存储模块；
获取被控设备的ID编号和IP信息；
建立控制动作与ID编号和IP信息之间的映射关系。
所述动作检测模块进行动作验证的方法为：
获取验证成功后一定时间内操作者的图像信息；
动作检测模块获取所述图像信息中各帧图像中操作者所有关节点的三维位置信息；
根据各帧图像的时间先后顺序，生成各关节点的变化曲线，然后根据操作者所有关节点的变化曲线生成操作者的动作信息；
将所述动作信息依次与存储模块中存储的所有控制动作进行匹配验证，直到匹配验证成功或所述动作信息已与所有控制动作完成匹配验证；
匹配验证成功时，设备检测模块获取相应控制动作对应的ID编号和IP信息，并将所述ID编号和IP信息发送给指令生成模块。
所述权限验证模块进行权限验证的方法包括人脸识别法、指纹识别法、掌静脉生物识别、虹膜识别法和动作识别法中的至少一种。
所述摄像装置包括：
三维摄像头，用于获取操作者的图像信息；
光照强度传感器，用于检测周围环境的光照强度；
补光装置，用于在周围环境的光照强度低于第一阈值时启动，在周围环境的光照强度高于第二阈值时关闭；以及用于根据周围环境的光照强度调节补光强度。
所述通信装置存储有所有与其通讯连接的设备的IP信息。
所述被控设备、摄像装置和控制装置均设有信息安全模块，用于数据加密和解密。
本发明的有益效果是：
（1）通过用户自定义的动作来控制家居设备，增加了家居设备操控的趣味性，并提高了家居设备操作的便捷性；
（2）用户能够自行增删被控设备，提高了系统的适应能力；
（3）在通过动作控制家居设备前需要进行权限验证，可以防止小孩随意操作或误操作；
（4）摄像装置能够自行根据周围环境的光照强度进行补光，提高了成像质量，有利于后续的图像识别处理，从而提高了控制精度；
（5）被控设备、摄像装置和控制装置均设有信息安全模块，提高了系统的安全性。
附图说明
图1为本发明基于人体感应的智慧家居控制系统的一个实施例的框图；
图2为本发明中控制装置的一个实施例的框图；
图3为本发明中增加被控设备的方法的一个实施例的流程图；
图4为本发明中设置被控设备的控制动作的方法的一个实施例的流程图；
图5为本发明中进行动作验证的方法的一个实施例的流程图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1所示，基于人体感应的智慧家居控制系统，包括被控设备、摄像装置、控制装置和通信装置，被控设备、摄像装置和控制装置均与通信装置通讯连接。
具体的，所述被控设备用于接收来自控制模块的控制指令，并根据所述控制指令执行相应的操作；所述被控设备可以为智能电视、智能空调、智能洗衣机、扫地机器人等家居设备。所述摄像装置用于获取操作者的图像信息。所述控制装置用于进行被控设备的增加或删除；以及对操作者进行权限验证，并根据权限验证成功后一定时间内获取得到的操作者的图像信息提取操作者的动作信息，然后根据该动作信息生成控制指令，并将该控制指令发送至相应的被控设备。所述通信装置用于实现被控设备和摄像装置与控制装置之间的数据传输。
如图2所示，所述控制装置包括：设备增删模块，用于进行被控设备的增加或删除；权限验证模块，用于对所述操作者进行权限验证；动作预设模块，用于设置各被控设备的控制动作；动作检测模块，用于从权限验证成功后一定时间内操作者的图像信息中提取动作信息，并将该动作信息与所述控制动作进行匹配验证；指令控制模块，用于在所述匹配验证成功后生成控制指令，并将该控制指令发送至相应的被控设备；存储模块，用于存储各被控设备的控制动作，存储模块可以根据实际需求选择采用机械硬盘和固态硬盘进行存储。
所述控制装置还包括权限设置模块，用于设置操作者的权限。
优选的，存储模块中包括用于实时读写的硬盘以及用于备份数据的硬盘，在工作中定期将数据进行备份。在一种实施方式中可以采用固态硬盘作为实时读写的硬盘，利用其读写速度快的特点以提高系统的反应速度；采用机械硬盘作为备份盘，利用其成本低、容量大、使用寿命长、可恢复度高的优点。
如图3所示，所述设备增删模块增加被控设备的方法为：
S01.获取待添加设备的IP信息。待添加设备的IP信息可以采用人工录入的方式，也可以采用自动读取的方式；采用自动读取的方式时，设备增删模块向通信装置获取所有连接设备的IP信息，然后剔除已知设备的IP信息，剩下的即为待添加设备的IP信息。
S02.根据所述待添加被控设备的IP信息向待添加设备发送设备增删模块的IP信息及验证码；该验证码用于后续待添加设备向设备增删模块发送请求注册信息时进行身份识别。
在一种实施方式中，所述验证码为设备增删模块随机产生的一组字符串，该字符串在设定时间内有效。
S03.待添加设备根据所述设备增删模块的IP信息及验证码向所述设备增删模块发送请求注册信息；设备增删模块的IP信息用于待添加设备进行寻址，验证码则用于验证发送请求注册信息的设备是否为前文所述的待添加设备，防止来历不明的设备加入系统，提高系统的安全性。
所述请求注册信息包括待添加设备的功能信息。
S04.设备增删模块为所述待添加设备设定一个唯一的ID编号，并将该ID编号和待添加设备的IP信息存入存储模块。
S05.提示所述待添加设备注册成功，并提示进行所述待添加设备的控制动作设置。
如图4所示，所述动作预设模块设置被控设备的控制动作的方法为：
S11.指令控制模块向摄像装置发送一指令，控制摄像装置获取一段时间内操作者的图像信息。
S12.动作预设模块检测所述图像信息中各帧图像中操作者所有关节点的三维位置信息；首先在图像中确定操作者的所有关节点，然后建立坐标系，并测量各关节点的坐标信息，即得到所有关节点的三维位置信息。
S13.根据各帧图像的时间先后顺序，生成各关节点的变化曲线，然后根据操作者所有关节点的变化曲线生成控制动作，并将该控制动作存入存储模块。
S14.获取被控设备的ID编号和IP信息。
S15.建立控制动作与ID编号和IP信息之间的映射关系。
在为被控设备设置控制动作时，可以为被控设备的每一个功能均设置控制动作，也可以只为部分功能设置控制动作；可以为每一个功能设置一个控制动作，也可以为几个彼此不冲突的功能设置一个控制动作。
如图5所示，所述动作检测模块进行动作验证的方法为：
S21.获取验证成功后一定时间内操作者的图像信息。进行动作验证时的一段时间的长度等于或大于控制动作设置时的一段时间的长度，以保证动作验证时操作者有足够的时间完成控制动作。
S22.动作检测模块获取所述图像信息中各帧图像中操作者所有关节点的三维位置信息。
S23.根据各帧图像的时间先后顺序，生成各关节点的变化曲线，然后根据操作者所有关节点的变化曲线生成操作者的动作信息。
S24.将所述动作信息依次与存储模块中存储的所有控制动作进行匹配验证，直到匹配验证成功或所述动作信息已与所有控制动作完成匹配验证。当所述动作信息与控制动作的匹配度大于设定值时即匹配验证成功，设定值可以由用户自行设定。
S25.匹配验证成功时，设备检测模块获取相应控制动作对应的ID编号和IP信息，并将所述ID编号和IP信息发送给指令生成模块；匹配验证失败时（即与所有控制动作均匹配失败），提示用户动作匹配失败。
所述权限验证模块进行权限验证的方法包括人脸识别法、指纹识别法、掌静脉生物识别、虹膜识别法和动作识别法（包括但不限于手势识别）中的至少一种。
掌静脉生物识别是通过静脉识别器或红外CCD摄像头获取人体的手掌的静脉图，然后将该静脉图进行数字化处理得到数字静脉图，然后对该数字静脉图进行滤波、图像二值化、以及细化等处理，提取手掌静脉的特征值，然后将提取到的特征值与预存的特征值进行比对来进行身份验证，当相似度大于设定值时即可认为身份验证成功。掌静脉生物识别具有不会遗失、不会被窃、无记忆密码负担、不受表皮粗糙、外部环境(温度、湿度)的影响、适用人群广、准确率高、不可复制、不可伪造、安全便捷等优点。
所述摄像装置包括三维摄像头、光照强度传感器和补光装置。
所述三维摄像头用于获取操作者的图像信息；光照强度传感器用于检测周围环境的光照强度；补光装置用于在周围环境的光照强度低于第一阈值时启动，在周围环境的光照强度高于第二阈值时关闭，以及用于根据周围环境的光照强度调节补光强度；所述补光装置的补光强度可以进行调节。
优选的，所述摄像装置还包括图像预处理模块，用于对三维摄像头采集到的图像信息进行滤波降噪等处理，以便于提高后续的检测精度。
所述通信装置存储有所有与其通讯连接的设备的IP信息。所述通讯装置与其它设备之间可以采用无线通讯的方式，例如WiFi、蓝牙、3G/4G、ZigBee等，也可以采用有线通讯的方式，例如光线、双绞线、同轴电缆等。采用无线通讯的方式具有无需布线、设置位置灵活等优点，有线通讯方式则具有传输速度快、信号稳定、安全性高等优点，用户可以根据实际需要进行选择设置。
所述被控设备、摄像装置和控制装置均设有信息安全模块，用于数据加密和解密。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (9)
1.基于人体感应的智慧家居控制系统，其特征在于，包括：
被控设备，用于接收来自控制模块的控制指令，并根据所述控制指令执行相应的操作；
摄像装置，用于获取操作者的图像信息；
控制装置，用于进行被控设备的增加或删除；以及对操作者进行权限验证，并根据权限验证成功后一定时间内获取得到的操作者的图像信息提取操作者的动作信息，然后根据该动作信息生成控制指令，并将该控制指令发送至相应的被控设备；
通信装置，用于实现被控设备和摄像装置与控制装置之间的数据传输。
2.根据权利要求1所述的基于人体感应的智慧家居控制系统，其特征在于：所述控制装置包括：
设备增删模块，用于进行被控设备的增加或删除；
权限验证模块，用于对所述操作者进行权限验证；
动作预设模块，用于设置各被控设备的控制动作；
动作检测模块，用于从权限验证成功后一定时间内操作者的图像信息中提取动作信息，并将该动作信息与所述控制动作进行匹配验证；
指令控制模块，用于在所述匹配验证成功后生成控制指令，并将该控制指令发送至相应的被控设备；
存储模块，用于存储各被控设备的控制动作。
3.根据权利要求2所述的基于人体感应的智慧家居控制系统，其特征在于：所述设备增删模块增加被控设备的方法为：
获取待添加设备的IP信息；
根据所述待添加被控设备的IP信息向待添加设备发送设备增删模块的IP信息及验证码；
待添加设备根据所述设备增删模块的IP信息及验证码向所述设备增删模块发送请求注册信息；
设备增删模块为所述待添加设备设定一个唯一的ID编号，并将该ID编号和待添加设备的IP信息存入存储模块；
提示所述待添加设备注册成功，并提示进行所述待添加设备的控制动作设置。
4.根据权利要求3所述的基于人体感应的智慧家居控制系统，其特征在于：所述动作预设模块设置被控设备的控制动作的方法为：
指令控制模块向摄像装置发送一指令，控制摄像装置获取一段时间内操作者的图像信息；
动作预设模块检测所述图像信息中各帧图像中操作者所有关节点的三维位置信息；
根据各帧图像的时间先后顺序，生成各关节点的变化曲线，然后根据操作者所有关节点的变化曲线生成控制动作，并将该控制动作存入存储模块；
获取被控设备的ID编号和IP信息；
建立控制动作与ID编号和IP信息之间的映射关系。
5.根据权利要求4所述的基于人体感应的智慧家居控制系统，其特征在于：所述动作检测模块进行动作验证的方法为：
获取验证成功后一定时间内操作者的图像信息；
动作检测模块获取所述图像信息中各帧图像中操作者所有关节点的三维位置信息；
根据各帧图像的时间先后顺序，生成各关节点的变化曲线，然后根据操作者所有关节点的变化曲线生成操作者的动作信息；
将所述动作信息依次与存储模块中存储的所有控制动作进行匹配验证，直到匹配验证成功或所述动作信息已与所有控制动作完成匹配验证；
匹配验证成功时，设备检测模块获取相应控制动作对应的ID编号和IP信息，并将所述ID编号和IP信息发送给指令生成模块。
6.根据权利要求2所述的基于人体感应的智慧家居控制系统，其特征在于：所述权限验证模块进行权限验证的方法包括人脸识别法、指纹识别法、掌静脉生物识别、虹膜识别法和动作识别法中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的基于人体感应的智慧家居控制系统，其特征在于：所述摄像装置包括：
三维摄像头，用于获取操作者的图像信息；
光照强度传感器，用于检测周围环境的光照强度；
补光装置，用于在周围环境的光照强度低于第一阈值时启动，在周围环境的光照强度高于第二阈值时关闭；以及用于根据周围环境的光照强度调节补光强度。
8.根据权利要求1所述的基于人体感应的智慧家居控制系统，其特征在于：所述通信装置存储有所有与其通讯连接的设备的IP信息。
9.根据权利要求1所述的基于人体感应的智慧家居控制系统，其特征在于：所述被控设备、摄像装置和控制装置均设有信息安全模块，用于数据加密和解密。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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