CN110632853A - 一种基于手势识别的智能家居控制系统及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的一种基于手势识别的智能家居控制系统及其使用方法。包括人体检测模块、手势识别模块、主控系统芯片处理模块、数据输送模块、蓝牙地址配对检测模块、数据接收模块和家居设备，人体检测模块为人体红外检测传感器，手势识别模块为红外人体手势传感器，红外人体手势传感器为设置于上、下、左、右四个方向的光电二极管和红外信号发射器组成，光电二极管为定向敏感光电二极管，定向敏感光电二极管来感测由红外信号发射器产生的反射红外线强度来提供运动检测，以将速度、方向和距离等物理运动信息转换成数字信息，红外信号发射器为集成LED红外信号发射器，不仅可以快速的对手势进行识别而且还能提高识别精度。
Description
技术领域
本发明属于智能家居设备技术领域，具体来说是一种基于手势识别的智能家居控制系统及其使用方法。
背景技术
随着计算机技术、网络通信技术的发展，人们生活水平有了提高，居住环境也有了很大的改善。如今快节奏的生活，人们更倾向于追求快捷、简便的生活。而智能家居的出现，可以让人们通过一个小小的手势，来控制家中开关、家电以及门窗，实现家居控制的非接触化。而当前的生物特征识别技术主要包括有：指纹识别、视网膜识别、虹膜识别、手掌几何学识别、静脉识别及人脸识别等。与其他识别技术相比，手掌几何学识别不仅性能好，而且使用比较方便，适用的场合是用户人数比较多，或者用户虽然不经常使用，但使用时很容易接受，例如我们的发明——基于手势识别的智能家居系统。这种技术的准确性可以非常高，同时能够灵活的调整性能以适应相当广泛的使用需求。手势识别使用范围很广，且容易集成到其他系统中，因此成为许多生物特征识别项目的首选技术。
现有手势识别的缺点：手势的随机性很大，不同的人做出同一个手势会存在着差别，同一个人在不同的时间、地点做出的手势也不一-样。基于手的位置是在三维空间，对于单目视觉来说，计算机获取的图像是三维向二位的投影，投影方向是很关键的。同一个手势在不同的视角下，手形会存在差异。双目视觉能够精确得到手势，需要非常复杂的计算，这给实时处理带来了极大的麻烦。
众所周知，手的表面光滑，在光照的影响下易产生高光和阴影，且手形的不确定性使得如何在复杂背景下能够较好地分割出手势成为一个难点。在单目视觉动态手势识别中手自身或其他目标的遮挡，也给手势的跟踪与识别带来了困难
发明内容
1.发明要解决的技术问题
本发明的目的在于解决现有的现有手势识别不准确的问题。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明的一种基于手势识别的智能家居控制系统，包括人体检测模块、手势识别模块、主控系统芯片处理模块、数据输送模块、蓝牙地址配对检测模块、数据接收模块和家居设备，所述人体检测模块为人体红外检测传感器，所述人体红外检测传感器设置于手势识别装置本体上端，所述手势识别模块为红外人体手势传感器，所述红外人体手势传感器设置于手势识别装置本体表面，所述主控系统芯片处理模块为控制芯片，所述控制芯片设置于手势识别装置本体内，所述数据输送模块为信号发送器，所述信号发送器设置于手势识别装置本体上，所述人体红外检测传感器、红外人体手势传感器、信号发送器分别与控制芯片电连接。
优选地，所述手势识别装置本体还包括有设置于侧面的电源接口、设置于表面的显示屏和音频播放部，显示屏和音频播放部分别与控制芯片电连接。
优选地，所述数据接收模块为信号接收器，所述信号接收器设置于需要控制的家用电器上，所述信号接收器与家用电器的控制器连接。
优选地，所述手势识别装置本体上还设有用于固定的锁紧部件一和锁紧部件二。
优选地，所述红外人体手势传感器为设置于上、下、左、右四个方向的光电二极管和红外信号发射器组成。
一种基于手势识别的智能家居控制系统的使用方法，采用上述所述的智能家居控制系统，所述方法为：通过人体红外检测传感器检测用户是否靠近，当人体红外检测传感器检测用户靠近后，人体红外检测传感器将信号输送给控制芯片，控制芯片控制显示屏亮起并开启音频播放部播放提示，红外人体手势传感器启动对用户手势进行识别，并将识别的结果通过信号输送给控制芯片，控制芯片计算后将控制信号通过信号发送器发出并通过信号接收器控制家用电器进行工作，完成手势识别控制智能家居过程。
优选地，所述红外人体手势传感器对用户的手势识别具体为将用户的手势进行分类绑定不同的信号，不同的信号控制不同的电器开启。
优选地，所述信号发送器和信号接收器为蓝牙传输，所述信号发送器和信号接收器以控制芯片作为主机，所述控制芯片内设有蓝牙地址配对检测模块用于对信号接收器进行识别配对。
优选地，所述信号接收器与家用电器的控制器，信号接收器接受信号后将信号输送给家用电器的控制器，家用电器的控制器收到信号后打开家用电器。
优选地，所述红外人体手势传感器利用四个方向的光电二极管来感测反射的红外线强度，所述光电二极管为定向敏感光电二极管，定向敏感光电二极管来感测由红外信号发射器产生的反射红外线强度来提供运动检测，以将速度、方向和距离等物理运动信息转换成数字信息，所述红外信号发射器为集成LED 红外信号发射器。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
本发明的一种基于手势识别的智能家居控制系统，包括人体检测模块、手势识别模块、主控系统芯片处理模块、数据输送模块、蓝牙地址配对检测模块、数据接收模块和家居设备，人体检测模块为人体红外检测传感器，人体红外检测传感器设置于手势识别装置本体上端，手势识别模块为红外人体手势传感器，红外人体手势传感器设置于手势识别装置本体表面，主控系统芯片处理模块为控制芯片，控制芯片设置于手势识别装置本体内，数据输送模块为信号发送器，信号发送器设置于手势识别装置本体上，人体红外检测传感器、红外人体手势传感器、信号发送器分别与控制芯片电连接，红外人体手势传感器为设置于上、下、左、右四个方向的光电二极管和红外信号发射器组成，光电二极管为定向敏感光电二极管，定向敏感光电二极管来感测由红外信号发射器产生的反射红外线强度来提供运动检测，以将速度、方向和距离等物理运动信息转换成数字信息，红外信号发射器为集成LED红外信号发射器，不仅可以快速的对手势进行识别而且还能提高识别精度。
附图说明
图1为本发明的一种基于手势识别的智能家居控制系统的结构示意图；
图2为本发明的手势识别装置本体的结构示意图1；
图3为本发明的手势识别装置本体的结构示意图2。
示意图中的标号说明：
100、手势识别装置本体；110、电源接口；120、人体红外检测传感器；130、显示屏；140、音频播放部；150、红外人体手势传感器；160、信号发送器；170、控制芯片；180、锁紧部件一；190、锁紧部件二；
S100、人体检测模块；S200、手势识别模块；S300、主控系统芯片处理模块；S400、数据输送模块；S500、蓝牙地址配对检测模块；S600、数据接收模块；S700、家居设备。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述，附图中给出了本发明的若干实施例，但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例，相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件；当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件；本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明；本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例1
参照附图1-附图2，本实施例的一种基于手势识别的智能家居控制系统，其特征在于：包括人体检测模块S100、手势识别模块S200、主控系统芯片处理模块S300、数据输送模块S400、蓝牙地址配对检测模块S500、数据接收模块S600 和家居设备S700，人体检测模块S100为人体红外检测传感器120，人体红外检测传感器120设置于手势识别装置本体100上端，手势识别模块S200为红外人体手势传感器150，红外人体手势传感器150设置于手势识别装置本体100表面，主控系统芯片处理模块S300为控制芯片170，控制芯片170设置于手势识别装置本体100内，数据输送模块S400为信号发送器160，信号发送器160设置于手势识别装置本体100上，人体红外检测传感器120、红外人体手势传感器150、信号发送器160分别与控制芯片170电连接。
本实施例的手势识别装置本体100还包括有设置于侧面的电源接口110、设置于表面的显示屏130和音频播放部140，显示屏130和音频播放部140分别与控制芯片170电连接。数据接收模块S600为信号接收器，信号接收器设置于需要控制的家用电器上，信号接收器与家用电器的控制器连接。
手势识别装置本体100上还设有用于固定的锁紧部件一180和锁紧部件二 190。红外人体手势传感器150为设置于上、下、左、右四个方向的光电二极管和红外信号发射器组成。
当使用者靠近时，人体红外检测传感器120识别到人体，则手势识别装置本体100退出休眠状态进入工作状态，显示屏130亮起并显示使用者家中家居电器的开关状态。音频播放部140进行语音提示“请输入手势”，使用者做出手势被红外人体手势传感器150并将手势图像传递给控制芯片170,控制芯片 170为STM32F103主控芯片，并由主控芯片170进行手势识别和分析。若识别成功，则指示灯亮绿光且音频播放部140进行语音提示“手势识别成功，XX已成功开启”；若识别失败，则指示灯亮红光并闪烁且音频播放部140进行语音提示“手势识别失败，请重新输入手势”。手势识别成功后，则由信号发送器 160发送控制信号，信号接收器接收控制信号，并控制使用者家居电器进行有关操作。
实施例2
一种基于手势识别的智能家居控制系统的使用方法，采用上述的的智能家居控制系统，方法为：通过人体红外检测传感器120检测用户是否靠近，当人体红外检测传感器120检测用户靠近后，人体红外检测传感器120将信号输送给控制芯片170，控制芯片170控制显示屏130亮起并开启音频播放部140播放提示，红外人体手势传感器150启动对用户手势进行识别，并将识别的结果通过信号输送给控制芯片170，控制芯片170计算后将控制信号通过信号发送器 160发出并通过信号接收器控制家用电器进行工作，完成手势识别控制智能家居过程。
本实施的红外人体手势传感器150对用户的手势识别具体为将用户的手势进行分类绑定不同的信号，不同的信号控制不同的电器开启。
本实施的信号发送器160和信号接收器为蓝牙传输，信号发送器160和信号接收器以控制芯片170作为主机，控制芯片170内设有蓝牙地址配对检测模块S500用于对信号接收器进行识别配对。
本实施的信号接收器与家用电器的控制器，信号接收器接受信号后将信号输送给家用电器的控制器，家用电器的控制器收到信号后打开家用电器。
本实施的红外人体手势传感器150利用四个方向的光电二极管来感测反射的红外线强度，光电二极管为定向敏感光电二极管，定向敏感光电二极管来感测由红外信号发射器产生的反射红外线强度来提供运动检测，以将速度、方向和距离等物理运动信息转换成数字信息，红外信号发射器为集成LED红外信号发射器。
红外接收信号路径从四个光电二极管的红外检测开始，并以PDATA寄存器中的8位接近结果结束。来自光电二极管的信号被组合，放大和偏移调整以优化性能。相同的四个光电二极管用于手势操作以及邻近操作。二极管配对形成两个信号路径:UP/RIGHT和DOWN1LEFT.每个UP/RIGHT或DOWN/LEFT 需要696.6ms的转换时间。对于所有四个方向，转换需要两倍的时间。该参数通过设计和表征进行确认，8个脉冲是推荐的驱动条件。Led驱动引脚LDR的控制在Proximity和Gesture功能之间共享，在这些LED驱动条件下工作时，手势偏移值随着电源特性和噪声而变化。偏移和串扰直接与该值相加并且与系统有关。当系统检测出哪个定向的敏感光电二极管做出应答时，系统就判定出人们做出了哪种手势，不仅可以快速的对手势进行识别而且还能提高识别精度。
以上所述实施例仅表达了本发明的某种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种基于手势识别的智能家居控制系统，其特征在于：包括人体检测模块(S100)、手势识别模块(S200)、主控系统芯片处理模块(S300)、数据输送模块(S400)、蓝牙地址配对检测模块(S500)、数据接收模块(S600)和家居设备(S700)，所述人体检测模块(S100)为人体红外检测传感器(120)，所述人体红外检测传感器(120)设置于手势识别装置本体(100)上端，所述手势识别模块(S200)为红外人体手势传感器(150)，所述红外人体手势传感器(150)设置于手势识别装置本体(100)表面，所述主控系统芯片处理模块(S300)为控制芯片(170)，所述控制芯片(170)设置于手势识别装置本体(100)内，所述数据输送模块(S400)为信号发送器(160)，所述信号发送器(160)设置于手势识别装置本体(100)上，所述人体红外检测传感器(120)、红外人体手势传感器(150)、信号发送器(160)分别与控制芯片(170)电连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于手势识别的智能家居控制系统，其特征在于：所述手势识别装置本体(100)还包括有设置于侧面的电源接口(110)、设置于表面的显示屏(130)和音频播放部(140)，显示屏(130)和音频播放部(140)分别与控制芯片(170)电连接。
3.根据权利要求2所述的一种基于手势识别的智能家居控制系统，其特征在于：所述数据接收模块(S600)为信号接收器，所述信号接收器设置于需要控制的家用电器上，所述信号接收器与家用电器的控制器连接。
4.根据权利要求3所述的一种基于手势识别的智能家居控制系统，其特征在于：所述手势识别装置本体(100)上还设有用于固定的锁紧部件一(180)和锁紧部件二(190)。
5.根据权利要求4所述的一种基于手势识别的智能家居控制系统，其特征在于：所述红外人体手势传感器(150)为设置于上、下、左、右四个方向的光电二极管和红外信号发射器组成。
6.一种基于手势识别的智能家居控制系统的使用方法，其特征在于，采用权利要求5所述的智能家居控制系统，所述方法为：通过人体红外检测传感器(120)检测用户是否靠近，当人体红外检测传感器(120)检测用户靠近后，人体红外检测传感器(120)将信号输送给控制芯片(170)，控制芯片(170)控制显示屏(130)亮起并开启音频播放部(140)播放提示，红外人体手势传感器(150)启动对用户手势进行识别，并将识别的结果通过信号输送给控制芯片(170)，控制芯片(170)计算后将控制信号通过信号发送器(160)发出并通过信号接收器控制家用电器进行工作，完成手势识别控制智能家居过程。
7.根据权利要求6所述的一种基于手势识别的智能家居控制系统的使用方法，其特征在于：所述红外人体手势传感器(150)对用户的手势识别具体为将用户的手势进行分类绑定不同的信号，不同的信号控制不同的电器开启。
8.根据权利要求6所述的一种基于手势识别的智能家居控制系统的使用方法，其特征在于：所述信号发送器(160)和信号接收器为蓝牙传输，所述信号发送器(160)和信号接收器以控制芯片(170)作为主机，所述控制芯片(170)内设有蓝牙地址配对检测模块(S500)用于对信号接收器进行识别配对。
9.根据权利要求6所述的一种基于手势识别的智能家居控制系统的使用方法，其特征在于：所述信号接收器与家用电器的控制器，信号接收器接受信号后将信号输送给家用电器的控制器，家用电器的控制器收到信号后打开家用电器。
10.根据权利要求6所述的一种基于手势识别的智能家居控制系统的使用方法，其特征在于：所述红外人体手势传感器(150)利用四个方向的光电二极管来感测反射的红外线强度，所述光电二极管为定向敏感光电二极管，定向敏感光电二极管来感测由红外信号发射器产生的反射红外线强度来提供运动检测，以将速度、方向和距离等物理运动信息转换成数字信息，所述红外信号发射器为集成LED红外信号发射器。
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