CN106548620B - 一种室内智能家居设备识别定位系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种室内智能家居设备识别定位系统，该系统包括用于指示家居设备位置的标志物，该标志物具有显著边缘，摄像头用于持续跟踪标志物，并将图像信息传输给处理器，并接收处理器的命令，以改变摄像头朝向，使标志物能够持续保持在摄像头图像画面中心，麦克风用于接收语音信息，并将其传输给处理器，处理器用于解析摄像头所传输的画面图像信息，计算图像画面中的标志物偏离图像画面中心的位置，并据此计算出摄像头的转动角度，使标志物一直保持在图像画面中心，同时用于接收语音信息，解析命令，识别出家居设备，并将该家居设备与此时的摄像头转动角度进行绑定，传输给信息存储设备。
Description
技术领域
本发明属于智能家居技术领域，特别涉及一种室内智能家居设备识别定位系统。
背景技术
随着智能家居设备的发展，很多智能家居设备都具有了通过云端进行控制的系统和方法，可以通过连接互联网，使用智能设备的控制服务器对智能家居设备进行操作。这对于智能家居控制系统来说减少了大量控制难度。但对于用户来说，要将所有的家中的电器设备更换为具有云控制功能的设备具有很大的实施难度，而且云控制设备在网络出现问题时仍然需要通过红外等物理方式进行控制，因此红外线等物理控制方法是智能家居控制设备不可缺少的控制方法。
但是对于被广泛采用的红外控制器来说，却存在由于红外线的直线传输的物理特性，红外控制器必须对准家用电器的接收器，才可以进行有效的控制的问题。因此，只有对室内的智能家居设备进行准确的定位以及识别，才能使红外线发射器准确地对准红外接收设备，达到理想的控制效果。
现有的定位方法主要有两种，一种是使用专门的传感设备附着在目标物体上，通过对传感设备的定位达到对目标物体进行定位的目的；另一种是使用摄像头，采用图像分析的方法，记录画面的动态变化，通过画面变化的像素点的位置从而确定物体的位置。但是这些定位方法都不适用于智能家居，因为使用传感设备进行定位成本高，而且定位精度远超智能家居定位需要；使用图像变化分析定位的方法只适用于动态物体的定位，不适用于智能家居设备。因此需要一种新的定位方法对智能家居设备进行定位。
发明内容
本发明的目的是提供一种室内智能家居设备识别定位系统。
一种室内智能家居设备识别定位系统，该系统包括能够自由改变监视角度的摄像头、麦克风、处理器和信息存储设备，
还包括用于指示家居设备位置的标志物，该标志物具有显著边缘，
摄像头用于持续跟踪标志物，并将图像信息传输给处理器，并接收处理器的命令，以改变摄像头朝向，使标志物能够持续保持在摄像头图像画面中心，
麦克风用于接收语音信息，并将其传输给处理器，
处理器用于解析摄像头所传输的画面图像信息，计算图像画面中的标志物偏离图像画面中心的位置，并据此计算出摄像头的转动角度，使标志物一直保持在图像画面中心，同时用于接收语音信息，解析命令，识别出家居设备，并将该家居设备与此时的摄像头转动角度进行绑定，传输给信息存储设备，
信息存储设备用于记录家居设备与摄像头正对其所在空间位置需要转动的角度。
所述摄像头包括摄像机和与其连接的可以进行上下左右旋转的四自由度转动器。
当用户需要进行家居设备识别定位时，将标志物点在所需要识别的家居设备上，说出命令词和设备名称，则可以使系统记住此设备的名称和位置，在需要使用该信息进行设备红外控制时，系统会根据家居设备的名称和位置信息进行红外瞄准方向的校准。
标志物的设定方法是，将一根至少5CM长，宽度或直径在长度1/3以下的物品，在物品末端将事先设定的标记环绕一圈，标记不限材质，但颜色需与物品明显不同，宽度不小于0.5CM，所述物品可以是手指、手臂、筷子、木棒中任一符合长度需求的任意物品。
系统被开启后，记录下转动器位置一，然后持续跟踪标志物，直到标志物最终在摄像头图像画面中心位置止，此时记录下编码器位置二，
家居设备识别完毕后，将相应家居设备编号和转动器角度保存到系统和云端，结合位置一和位置二数据，对家居设备进行定位。
本发明的定位方法使用标志物体引导智能家居控制系统对家居设备进行定位，贴近人体的自然交互方法，用户只需要拿着带有标志物体的杆子点住相应的家居设备，并通过语音对该设备进行命名，操作简单，定位效果准确。
本发明的智能家居设备识别定位系统，解决了现有的空间定位方法需要专门的定位传感器或定位信号发射器，定位方法复杂且使用成本高，不适用于家用电器这种成本较低，批量化生产的物品的问题，能够对家居设备进行定位，使智能家居控制系统能够准确识别智能家居的位置，从而能够通过调整红外线等控制设备对家居设备进行控制。
附图说明
图1本发明智能家居定位系统示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明的室内智能家居设备识别定位系统，所用硬件包括：标志物，摄像头，麦克风，可以进行上下左右旋转的四自由度转动器，处理器，信息存储设备。
所述标志物具有明显的边缘，用于指示电器的位置；
所述摄像头具有30万像素以上的清晰度，用于持续跟踪标志物，并将画面信息传输给处理器；
所述麦克风用于接收用户语音信息，并将其传输给处理器；
所述四自由度转动器用于连接摄像头，并接收处理器的转动命令，以改变摄像头朝向，使标志物能够持续保持在摄像机中心；
所述处理器用于解析摄像头所传输的画面信息，计算画面中的标志物偏离画面中心的位置，并据此计算出四自由度转动器的转动角度，使标志物一直保持在画面中心；用于接收用户语音信息，解析命令，识别电器名称，并将电器名称与此时的设备转动角度进行绑定，传输给信息存储设备；
所述信息存储设备用于记录电器名称与正对其所在空间位置需要转动的角度。
当用户需要进行家居设备识别定位时，需要一根至少5CM长、宽度或直径在长度1/3以下的独立物品(可以是手指、手臂、筷子、木棒等符合长度需求的任意物品)在物品末端将事先设定的标记环绕一圈(标记不限材质，但颜色需与独立物品明显不同，宽度不小于0.5CM)，使用时，将标志物点在所需要识别的家居设备上，说出命令词和设备名称，则可以使系统记住此设备的名称和位置。在需要使用该信息进行设备红外控制时，系统会根据设备的名称和位置信息进行红外瞄准方向的校准。
本系统进行家居设备定位的具体响应方式为：用户开启本定位系统后，本系统的摄像头会根据出厂设置的角度位置编码，将摄像头的朝向初始化到正前方，并通过MeanShift算法，在摄像头拍摄到的图像中，搜索预设好的标志物。当用户拿着标志物进入摄像头的视野后，摄像头会识别出标志物，并开始追踪标志物。若本系统在对摄像头拍摄到的图像进行图像分析后，发现拍到的标志物在图像的偏左边的位置，则会向四自由度转动器发出左转命令，此时四自由度转动器会控制马达向左运转。其他方向的操作类似，能使摄像头进行上下左右的转动。在此过程中，系统会一直对摄像头拍摄到的图像进行分析，监测标志物是否已经移动到了屏幕中间。假如标志物没有移动到屏幕正中间，则会重复上述过程，直到标志物移动到屏幕正中。当用户说出记录设备名称的命令词和设备名称时，系统会记录下此时二自由度转动器的转动角度编码和设备编码，并将其保存到服务器中，即完成了智能家居设备的识别和定位。在以后的使用中需要用到该智能家居设备的位置时，二自由度转动器会根据记录的智能家居设备的转动角度位置编码进行转动，即能使二自由度转动器上的其他设备重新对准该智能家居设备。
Claims (5)
1.一种室内智能家居设备识别定位系统，其特征在于，该系统包括能够自由改变监视角度的摄像头、麦克风、处理器和信息存储设备，
还包括用于指示家居设备位置的标志物，该标志物具有显著边缘，
摄像头用于持续跟踪标志物，并将图像信息传输给处理器，并接收处理器的命令，以改变摄像头朝向，使标志物能够持续保持在摄像头图像画面中心，
麦克风用于接收语音信息，并将其传输给处理器，
处理器用于解析摄像头所传输的画面图像信息，计算图像画面中的标志物偏离图像画面中心的位置，并据此计算出摄像头的转动角度，使标志物一直保持在图像画面中心，同时用于接收用户语音信息，解析语音信息中的命令，识别命令中的家居设备，并将该家居设备与此时的摄像头转动角度进行绑定，传输给信息存储设备，
信息存储设备用于记录家居设备与摄像头正对其所在空间位置需要转动的角度。
2.如权利要求1所述的室内智能家居设备识别定位系统，其特征在于，所述摄像头包括摄像机和与其连接的可以进行上下左右旋转的四自由度转动器。
3.如权利要求1所述的室内智能家居设备识别定位系统，其特征在于，
当用户需要进行家居设备识别定位时，将标志物点在所需要识别的家居设备上，说出命令词和家居设备的名称，则可以使系统记住此设备的名称和位置，在需要使用该命令词进行设备红外控制时，系统会根据家居设备的名称和位置信息进行红外瞄准方向的校准。
4.如权利要求3所述的室内智能家居设备识别定位系统，其特征在于，标志物的设定方法是，将一根至少5CM长，宽度或直径在长度1/3以下的物品，在物品末端将事先设定的标记环绕一圈，标记不限材质，但颜色需与物品明显不同，宽度不小于0.5CM，所述物品是手指、手臂、筷子和木棒中任一符合长度需求的任意物品。
5.如权利要求2所述的室内智能家居设备识别定位系统，其特征在于，
系统被开启后，四自由度转动器会初始化到初始位置，摄像头识别到标志物后会持续跟踪标志物，直到标志物最终在摄像头图像画面中心位置止，当用户发出记录智能家居设备的位置的命令时，会记录下智能家居的编号和四自由度转动器转动角度位置的编码，
家居设备识别完毕后，将相应家居设备编号和转动器角度保存到系统和云端，以后可以根据转动器的角度位置编码，对家居设备进行定位。
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