CN114115567A - 用于智能家电和设备的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于智能家电和设备的控制方法，包括以下步骤：在操控层没有操作时，感应层产生的矩阵数据流是相对稳定的，以此矩阵数据流作为矩阵数据流初值；在操控层有操作时，感应层产生的矩阵数据流即为瞬时矩阵数据流；将所述瞬时矩阵数据流减去矩阵数据流初值，获得增量矩阵数据流；将增量矩阵数据流
Figure DEST_PATH_IMAGE002
中大于增量阈值的元素提取出来；计算所述缩放后的触摸中心点列与手势标准点列之间的相似度；如果触摸中心点列中相邻触摸中心点在y方向的差值与x方向的差值的比值相同，则识别为连续变化参数信号。本发明在同样尺寸下的控制设备可提供更多更丰富的控制手段，把按键键盘、手势和连续变化参数三合为一集成到触摸面板，减少器件数量、体积。

Description

用于智能家电和设备的控制方法
技术领域
本发明涉及一种用于智能家电和设备的控制方法，属于物联网领域。
背景技术
随着家电的功能越来越丰富，控制功能增加，现有控制按键的数目有限，提供数量有限的功能，也不够人性化。现有的开关键盘和开关面板都是单独使用的，提供数量有限的功能。在一些应用场景下，同时需要键盘按键、手势和连续变化的参数控制三种类型的控制，为达到这个目的，通常需要多个以上的器件，这不仅成本高且占空间大。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于智能家电和设备的控制方法，该用于智能家电和设备的控制方法在同样尺寸下的控制设备可提供更多更丰富的控制手段，把按键键盘、手势和连续变化参数三合为一集成到触摸面板，减少器件数量、体积，降低了成本，满足多功能且形象化控制的使用场景的需求。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种用于智能家电和设备的控制方法，所述方法基于一触摸面板，此触摸面板包括操控层、感应层和处理器，所述操控层上具有至少一个按键图案，所述感应层进一步包括若干个网格，每个网格所围设的空间构成一个感应单元；
包括以下步骤：
步骤1、在操控层没有操作时，由感应层的感应单元感应的电容组成的矩阵数据流是相对稳定的，以此矩阵数据流作为矩阵数据流初值，记矩阵数据流初值为C0，并设置增量阈值f、按键区间和手势标准点列；设沿x、y方向的感应单元数为m和n，则矩阵数据流为：
Figure BDA0002648373100000011
矩阵数据流中的每个元素对应一个感应单元的感应电容值；
步骤2、在操控层有操作时，感应层产生的矩阵数据流即为瞬时矩阵数据流Ct；
步骤3、将所述瞬时矩阵数据流Ct减去矩阵数据流初值C0并取绝对值，获得增量矩阵数据流Cz＝|Ct-C0|；
步骤4、将增量矩阵数据流Cz中大于增量阈值f的元素提取出来，从而获得由于操作引起感应区间，记为G，感应区间G包含L个感应单元，L可为0个或者至少1个，每个感应单元对应有相应的单元位置为(il，jl)和感应电容增量Czl；当L为0时表示没有操作为无效触摸点，否则，存在有效触摸点，执行下一个步骤；
步骤5、如果感应区间G含有L个感应单元，根据每个感应单元的权值计算感应区间的触摸中心点(xc，yc)，每个感应单元的中心点位置为(xl，yl)＝(il-1/2，jl-1/2)；每个感应单元的权值Wl可根据感应电容增量求得，即
Figure BDA0002648373100000021
Wl为第ι个感应单元的权值；感应区间的触摸中心点的位置为
Figure BDA0002648373100000022
Figure BDA0002648373100000023
步骤6、根据随着时间变化记录不同时间对应的触摸中心点(xc，yc)，形成触摸中心点列P，P＝(P1，P2，……，PN)，触摸点列中点数为N；根据设定的感应层的扫描频率依次获得若干个单个触摸中心点Pt＝(xc，yc)，如果单个触摸中心点Pt是无效触摸点则忽略此触摸中心点，并判断N是否大于0，若N大于0，则执行步骤7，如果单个触摸中心点Pt是有效触摸点，且判断与相邻的上一个触摸中心点Pt-1是否不同，如果不同，则将该点插入当前的触摸中心点列P的末尾处，触摸中心点列P中的触摸中心点数目增加一个，如果相同则忽略此触摸中心点，返回继续执行步骤2；
步骤7、使用过触摸中心点列中首末两点的直线代替拟合直线，并计算触摸中心点列中除首末点外其他点到拟合直线的距离的平方和，以此平方和再开2次方作为误差，如果此误差小于阀值F，则识别为直线，作为连续变化参数信号，处理器根据被触发的连续变化参数信号发送驱动指令对智能家电进行操作和控制，若误差大于等于阈值F，则执行步骤8；
步骤8、如果触摸中心点列P中触摸中心点的数目大于第二阈值T，则判定为手势，按手势处理，由触摸中心点列中的N个点(xi，yi)求两点之间的最大距离d，计算手势标准点列中的两点之间的最大距离d0，将触摸中心点列中的N个点按d0/d的比例缩放，得到缩放后的触摸中心点列；否则，则按按键处理，按按键处理，用触摸中心点列P中首点或末点或所有点的均值点判断是否在某按键区间内，如果在则响应此按键；
步骤9、计算所述缩放后的触摸中心点列与手势标准点列之间的相似度；先计算触摸中心点列中每个点到手势标准点列的距离最近的点之间的距离di，然后再对di求和得
Figure BDA0002648373100000031
若D小于相似度阀值W，则手势识别成功，执行下一步，否则失败；
步骤10、如果手势识别成功，响应相应的手势，处理器根据被触发的手势发送驱动指令对智能家电进行操作和控制。
上述技术方案中进一步改进的方案如下：
1.上述方案中，所述连续变化参数信号用于控制灯具的亮度或者用于空调的温度调节。
2.上述方案中，所述处理器通过有线或者无线的方式将驱动指令传输到灯具。
3.上述方案中，所述智能家电为灯具、空调、洗衣机、电视或者冰箱。
4.上述方案中，所述感应层为由细导线组成叠加网状交织的电磁感应层，此细导线分别沿X、Y轴方向交织的构成若干个感应单元，所述细导线在交叉点处绝缘。
5.上述方案中，所述步骤4获得的感应区间G，若G中没有感应单元，即L＝0时，没有触摸点，触摸点的x和y坐标可标记设为-1，即(xc，yc)＝(-1，-1)表示没有触摸，xc和yc是大于0的数表示有触摸。
6.上述方案中，步骤6与步骤7之间还包括以下步骤：当直到手指或触笔离开操控层，即瞬时矩阵数据流回到初值状态时，则结束当前的触摸中心点列P的记录，获得一个触摸中心点列P。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
本发明用于智能家电和设备的控制方法，其由于集成了按键、手势和连续变化参数，在同样尺寸下的控制设备可提供更多更丰富的控制手段，仅仅更换操控层，就可更换不同键盘，键盘更换容易和方便，以至于控制部件重复利用几率高，更换键盘价格低，把按键键盘、手势和连续变化参数三合一集成到触控面板上，减少器件数量、体积，降低了成本，满足多功能且形象化控制的使用场景的需求。
附图说明
附图1为本发明方法基于的触摸面板的结构示意图；
附图2为本发明的控制方法的流程图。
以上附图中：1、触摸面板；2、操控层；3、感应层；4、处理器。
具体实施方式
实施例1：一种用于智能家电和设备的控制方法，所述方法基于一触摸面板，此触摸面板1包括操控层2、感应层3和处理器4，所述操控层2上具有至少一个按键图案，感应层进一步包括若干个网格，每个网格所围设的空间构成一个感应单元；
包括以下步骤：
步骤1、在操控层没有操作时，由感应层的感应单元感应的电容组成的矩阵数据流是相对稳定的，以此矩阵数据流作为矩阵数据流初值，记矩阵数据流初值为C0，并设置增量阈值f、按键区间和手势标准点列；设沿x、y方向的感应单元数为m和n，则矩阵数据流为：
Figure BDA0002648373100000041
矩阵数据流中的每个元素对应一个感应单元的感应电容值；
步骤2、在操控层有操作时，感应层产生的矩阵数据流即为瞬时矩阵数据流Ct；
步骤3、将所述瞬时矩阵数据流Ct减去矩阵数据流初值C0并取绝对值，获得增量矩阵数据流Cz＝|Ct-C0|；
步骤4、将增量矩阵数据流Cz中大于增量阈值f的元素提取出来，从而获得由于操作引起感应区间，记为G，感应区间G包含L个感应单元，L可为0个或者至少1个，每个感应单元对应有相应的单元位置为(il，jl)和感应电容增量Czl；当L为0时表示没有操作为无效触摸点，否则，存在有效触摸点，执行下一个步骤；
步骤5、如果感应区间G含有L个感应单元，根据每个感应单元的权值计算感应区间的触摸中心点(xc，yc)，每个感应单元的中心点位置为(xl，yl)＝(il-1/2，jl-1/2)；每个感应单元的权值Wl可根据感应电容增量求得，即
Figure BDA0002648373100000042
Wl为第ι个感应单元的权值；感应区间的触摸中心点的位置为
Figure BDA0002648373100000043
Figure BDA0002648373100000044
步骤6、根据随着时间变化记录不同时间对应的触摸中心点(xc，yc)，形成触摸中心点列P，P＝(P1，P2，……，PN)，触摸点列中点数为N；根据设定的感应层的扫描频率依次获得若干个单个触摸中心点Pt＝(xc，yc)，如果单个触摸中心点Pt是无效触摸点则忽略此触摸中心点，并判断N是否大于0，若N大于0，则执行步骤7，如果单个触摸中心点Pt是有效触摸点，且判断与相邻的上一个触摸中心点Pt-1是否不同，如果不同，则将该点插入当前的触摸中心点列P的末尾处，触摸中心点列P中的触摸中心点数目增加一个，如果相同则忽略此触摸中心点，返回继续执行步骤2；
步骤7、使用过触摸中心点列中首末两点的直线代替拟合直线，并计算触摸中心点列中除首末点外其他点到拟合直线的距离的平方和，以此平方和再开2次方作为误差，如果此误差小于阀值F，则识别为直线，作为连续变化参数信号，处理器根据被触发的连续变化参数信号发送驱动指令对智能家电进行操作和控制，若误差大于等于阈值F，则执行步骤8；
步骤8、如果触摸中心点列P中触摸中心点的数目大于第二阈值T，则判定为手势，按手势处理，由触摸中心点列中的N个点(xi，yi)求两点之间的最大距离d，计算手势标准点列中的两点之间的最大距离d0，将触摸中心点列中的N个点按d0/d的比例缩放，得到缩放后的触摸中心点列；否则，则按按键处理，按按键处理，用触摸中心点列P中首点或末点或所有点的均值点判断是否在某按键区间内，如果在则响应此按键；
步骤9、计算所述缩放后的触摸中心点列与手势标准点列之间的相似度；先计算触摸中心点列中每个点到手势标准点列的距离最近的点之间的距离di，然后再对di求和得
Figure BDA0002648373100000051
若D小于相似度阀值W，则手势识别成功，执行下一步，否则失败；
步骤10、如果触摸中心点列P中相邻触摸中心点在y方向的差值与x方向的差值的比值相同，则识别为连续变化参数信号，处理器根据被触发的连续变化参数信号发送驱动指令对灯具进行操作和控制，具体为用于控制灯具的亮度。
上述处理器通过有线或者无线的方式将驱动指令传输到灯具。
上述连续变化参数信号用于控制灯具的亮度或者用于空调的温度调节。
上述感应层为由细导线组成叠加网状交织的电磁感应层，此细导线分别沿X、Y轴方向交织的构成若干个感应单元，所述细导线在交叉点处绝缘。
上述步骤4获得的感应区间G，若G中没有感应单元，即L＝0时，没有触摸点，触摸点的x和y坐标可标记设为-1，即(xc，yc)＝(-1，-1)表示没有触摸，xc和yc是大于0的数表示有触摸。
步骤6与步骤7之间还包括以下步骤：当直到手指或触笔离开操控层，即瞬时矩阵数据流回到初值状态时，则结束当前的触摸中心点列P的记录，获得一个触摸中心点列P。
实施例2：一种用于智能家电和设备的控制方法，所述方法基于一触摸面板，此触摸面板1包括操控层2、感应层3和处理器4，所述操控层2上具有至少一个按键图案，感应层进一步包括若干个网格，每个网格所围设的空间构成一个感应单元；
包括以下步骤：
步骤1、在操控层没有操作时，由感应层的感应单元感应的电容组成的矩阵数据流是相对稳定的，以此矩阵数据流作为矩阵数据流初值，记矩阵数据流初值为C0，并设置增量阈值f、按键区间和手势标准点列；设沿x、y方向的感应单元数为m和n，则矩阵数据流为：
Figure BDA0002648373100000061
矩阵数据流中的每个元素对应一个感应单元的感应电容值；
步骤2、在操控层有操作时，感应层产生的矩阵数据流即为瞬时矩阵数据流Ct；
步骤3、将所述瞬时矩阵数据流Ct减去矩阵数据流初值C0并取绝对值，获得增量矩阵数据流Cz＝|Ct-C0|；
步骤4、将增量矩阵数据流Cz中大于增量阈值f的元素提取出来，从而获得由于操作引起感应区间，记为G，感应区间G包含L个感应单元，L可为0个或者至少1个，每个感应单元对应有相应的单元位置为(il，jl)和感应电容增量Czl；当L为0时表示没有操作为无效触摸点，否则，存在有效触摸点，执行下一个步骤；
步骤5、如果感应区间G含有L个感应单元，根据每个感应单元的权值计算感应区间的触摸中心点(xc，yc)，每个感应单元的中心点位置为(xl，yl)＝(il-1/2，jl-1/2)；每个感应单元的权值Wl可根据感应电容增量求得，即
Figure BDA0002648373100000062
Wl为第ι个感应单元的权值；感应区间的触摸中心点的位置为
Figure BDA0002648373100000063
Figure BDA0002648373100000064
步骤6、根据随着时间变化记录不同时间对应的触摸中心点(xc，yc)，形成触摸中心点列P，P＝(P1，P2，……，PN)，触摸点列中点数为N；根据设定的感应层的扫描频率依次获得若干个单个触摸中心点Pt＝(xc，yc)，如果单个触摸中心点Pt是无效触摸点则忽略此触摸中心点，并判断N是否大于0，若N大于0，则执行步骤7，如果单个触摸中心点Pt是有效触摸点，且判断与相邻的上一个触摸中心点Pt-1是否不同，如果不同，则将该点插入当前的触摸中心点列P的末尾处，触摸中心点列P中的触摸中心点数目增加一个，如果相同则忽略此触摸中心点，返回继续执行步骤2；
步骤7、使用过触摸中心点列中首末两点的直线代替拟合直线，并计算触摸中心点列中除首末点外其他点到拟合直线的距离的平方和，以此平方和再开2次方作为误差，如果此误差小于阀值F，则识别为直线，作为连续变化参数信号，处理器根据被触发的连续变化参数信号发送驱动指令对智能家电进行操作和控制，若误差大于等于阈值F，则执行步骤8；
步骤8、如果触摸中心点列P中触摸中心点的数目大于第二阈值T，则判定为手势，按手势处理，由触摸中心点列中的N个点(xi，yi)求两点之间的最大距离d，计算手势标准点列中的两点之间的最大距离d0，将触摸中心点列中的N个点按d0/d的比例缩放，得到缩放后的触摸中心点列；否则，则按按键处理，按按键处理，用触摸中心点列P中首点或末点或所有点的均值点判断是否在某按键区间内，如果在则响应此按键；
步骤9、计算所述缩放后的触摸中心点列与手势标准点列之间的相似度；先计算触摸中心点列中每个点到手势标准点列的距离最近的点之间的距离di，然后再对di求和得
Figure BDA0002648373100000071
若D小于相似度阀值W，则手势识别成功，执行下一步，否则失败；
步骤10、如果触摸中心点列P中相邻触摸中心点在y方向的差值与x方向的差值的比值相同，则识别为连续变化参数信号，处理器根据被触发的连续变化参数信号发送驱动指令对空调进行操作和控制，具体为用于空调的温度调节。
上述处理器通过有线或者无线的方式将驱动指令传输到空调。
上述感应层为由细导线组成叠加网状交织的电磁感应层，此细导线分别沿X、Y轴方向交织的构成若干个感应单元，所述细导线在交叉点处绝缘。
上述步骤4获得的感应区间G，若G中没有感应单元，即L＝0时，没有触摸点，触摸点的x和y坐标可标记设为-1，即(xc，yc)＝(-1，-1)表示没有触摸，xc和yc是大于0的数表示有触摸。
步骤6与步骤7之间还包括以下步骤：当直到手指或触笔离开操控层，即瞬时矩阵数据流回到初值状态时，则结束当前的触摸中心点列P的记录，获得一个触摸中心点列P。
采用上述用于智能家电和设备的控制方法时，其由于集成了按键、手势和连续变化参数，在同样尺寸下的控制设备可提供更多更丰富的控制手段，仅仅更换操控层，就可更换不同键盘，键盘更换容易和方便，把按键键盘、手势和连续变化参数三合一集成到触控面板上，减少器件数量、体积，降低了成本，满足多功能且形象化控制的使用场景的需求。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于智能家电和设备的控制方法，其特征在于：所述方法基于一触摸面板，此触摸面板(1)包括操控层(2)、感应层(3)和处理器(4)，所述操控层(2)上具有至少一个按键图案，所述感应层进一步包括若干个网格，每个网格所围设的空间构成一个感应单元；
包括以下步骤：
步骤1、在操控层没有操作时，由感应层的感应单元感应的电容组成的矩阵数据流是相对稳定的，以此矩阵数据流作为矩阵数据流初值，记矩阵数据流初值为C0，并设置增量阈值f、按键区间和手势标准点列；设沿x、y方向的感应单元数为m和n，则矩阵数据流为：
Figure FDA0002648373090000011
矩阵数据流中的每个元素对应一个感应单元的感应电容值；
步骤2、在操控层有操作时，感应层产生的矩阵数据流即为瞬时矩阵数据流Ct；
步骤3、将所述瞬时矩阵数据流Ct减去矩阵数据流初值C0并取绝对值，获得增量矩阵数据流Cz＝|Ct-C0|；
步骤4、将增量矩阵数据流Cz中大于增量阈值f的元素提取出来，从而获得由于操作引起感应区间，记为G，感应区间G包含L个感应单元，L可为0个或者至少1个，每个感应单元对应有相应的单元位置为(il，jl)和感应电容增量Czl；当L为0时表示没有操作为无效触摸点，否则，存在有效触摸点，执行下一个步骤；
步骤5、如果感应区间G含有L个感应单元，根据每个感应单元的权值计算感应区间的触摸中心点(xc，yc)，每个感应单元的中心点位置为(xl，yl)＝(il-1/2，jl-1/2)；每个感应单元的权值Wl可根据感应电容增量求得，即
Figure FDA0002648373090000012
Wl为第ι个感应单元的权值；感应区间的触摸中心点的位置为
Figure FDA0002648373090000013
Figure FDA0002648373090000014
步骤6、根据随着时间变化记录不同时间对应的触摸中心点(xc，yc)，形成触摸中心点列P，P＝(P1，P2，……，PN)，触摸点列中点数为N；根据设定的感应层的扫描频率依次获得若干个单个触摸中心点Pt＝(xc，yc)，如果单个触摸中心点Pt是无效触摸点则忽略此触摸中心点，并判断N是否大于0，若N大于0，则执行步骤7，如果单个触摸中心点Pt是有效触摸点，且判断与相邻的上一个触摸中心点Pt-1是否不同，如果不同，则将该点插入当前的触摸中心点列P的末尾处，触摸中心点列P中的触摸中心点数目增加一个，如果相同则忽略此触摸中心点，返回继续执行步骤2；
步骤7、使用过触摸中心点列中首末两点的直线代替拟合直线，并计算触摸中心点列中除首末点外其他点到拟合直线的距离的平方和，以此平方和再开2次方作为误差，如果此误差小于阀值F，则识别为直线，作为连续变化参数信号，处理器根据被触发的连续变化参数信号发送驱动指令对智能家电进行操作和控制，若误差大于等于阈值F，则执行步骤8；
步骤8、如果触摸中心点列P中触摸中心点的数目大于第二阈值T，则判定为手势，按手势处理，由触摸中心点列中的N个点(xi，yi)求两点之间的最大距离d，计算手势标准点列中的两点之间的最大距离d0，将触摸中心点列中的N个点按d0/d的比例缩放，得到缩放后的触摸中心点列，执行下一步；否则，则按按键处理，按按键处理，用触摸中心点列P中首点或末点或所有点的均值点判断是否在某按键区间内，如果在则响应此按键；
步骤9、计算所述缩放后的触摸中心点列与手势标准点列之间的相似度；先计算触摸中心点列中每个点到手势标准点列的距离最近的点之间的距离di，然后再对di求和得
Figure FDA0002648373090000021
若D小于相似度阀值W，则手势识别成功，执行下一步，否则失败；
步骤10、如果手势识别成功，响应相应的手势，处理器根据被触发的手势发送驱动指令对智能家电进行操作和控制。
2.根据权利要求1所述的用于智能家电和设备的控制方法，其特征在于：所述连续变化参数信号用于控制灯具的亮度或者用于空调的温度调节。
3.根据权利要求1所述的用于智能家电和设备的控制方法，其特征在于：所述处理器通过有线或者无线的方式将驱动指令传输到智能家电。
4.根据权利要求1所述的用于智能家电和设备的控制方法，其特征在于：所述智能家电为灯具、空调、洗衣机、电视或者冰箱。
5.根据权利要求1所述的用于智能家电和设备的控制方法，其特征在于：所述感应层为由细导线组成叠加网状交织的电磁感应层，此细导线分别沿X、Y轴方向交织的构成若干个感应单元，所述细导线在交叉点处绝缘。
6.根据权利要求1所述的用于智能家电和设备的控制方法，其特征在于：所述步骤4获得的感应区间G，若G中没有感应单元，即L＝0时，没有触摸点，触摸点的x和y坐标可标记设为-1，即(xc，yc)＝(-1，-1)表示没有触摸，xc和yc是大于0的数表示有触摸。
7.根据权利要求1所述的用于智能家电和设备的控制方法，其特征在于：步骤6与步骤7之间还包括以下步骤：当直到手指或触笔离开操控层，即瞬时矩阵数据流回到初值状态时，则结束当前的触摸中心点列P的记录，获得一个触摸中心点列P。
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