CN207884795U - 一种基于手部运动识别的智能家庭投影仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于手部运动识别的智能家庭投影仪，包括手部运动采集模块、控制器模块和投影仪；其中手部运动采集模块主要包括加速度传感器、第一WIFI单元和第一处理器；控制器模块主要包括第二WIFI单元和第二处理器。手部运动采集模块通过第一WIFI单元和手部运动采集模块通信，用于采集手部运动，并通过一定的频率发给控制器模块；控制器模块的第二处理器识别接收的手部运动并与数据库里的手势运动进行匹配，然后生成控制信号输出控制投影仪。本实用新型通过低重量、低成本的加速度传感器作为采集手部运动姿态的传感器，并配以低功耗应用处理器和高性能微控制器，具有高效的数据采集和传输以及强大的处理器运算能力。

Description

一种基于手部运动识别的智能家庭投影仪

技术领域

本实用新型属于智能识别技术领域，涉及一种手部运动识别的应用，具体涉及一种基于手部运动识别的智能家庭投影仪。

背景技术

家庭投影仪在人们的家庭生活中开始扮演越来越重要的角色，人们对于其交互的要求也是越来越苛刻。投影机语音功能的操作流程也比较统一，基本都是通过投影机的遥控器按键录音，进而将人声指令进行识别，转换为文字，再用文字进行搜索，将结果反馈。从这一流程中，我们也能看出，投影机的语音搜索功能具有三大特点，那便是：识别为主、搜索为辅、内置资源为基础。由于文字搜索功能早已技术成熟，因此，目前投影机的语音搜索功能掣肘之处在于识别和反馈阶段。只有提高识别和反馈的精度，才能保证用户对该功能的体验效果。通过有线技术将计算机系统与用户相互连接，使用户的手势信息完整无误地传送至识别系统中。

采集用户手势信息的典型设备有数据手套等。数据手套是由多个传感器件组成，通过这些传感器可将用户手的位置、手指的方向等信息传送到计算机系统中。数据手套虽可提供良好的检测效果，但将其应用在常用领域则价格昂贵。其后光学标记方法取代了数据手套将光学标记戴在人手上，通过红外线可将人手位置和手指的变化传送到系统屏幕上，该方法也可提供良好的效果，但仍需较为复杂的设备。

发明内容

根据以上现有技术的不足，本实用新型的目的是提出一种基于手部运动识别的智能家庭投影仪，通过低重量、低成本的加速度传感器作为采集手部运动姿态的传感器，并配以低功耗应用处理器和高性能微控制器，解决了现有投影机语音搜索功能受制于识别和反馈精度不高的问题，具有高效的数据采集、传输以及强大的处理器运算能力，能够快速的识别和控制投影仪，而且能根据自我设定手部运动的姿态来执行命令，结构简单，易于实施和维护，提升了用户的体验感。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种基于手部运动识别的家庭投影仪，该家庭投影仪设有手部运动采集模块、控制器模块和投影仪；手部运动采集模块和控制器模块之间互相通信；控制器模块的输出端接投影仪的输入端。

上述装置中，手部运动采集模块主要包括加速度传感器、第一wifi单元和第一处理器；加速度传感器是用于收集手部运动的数据，处理成三维加速度数据，并输出给手部运动采集模块的处理器；第一处理器是手部运动采集模块的核心，其输入端接加速度传感器，输出端接第一wifi单元，控制加速度传感器的采集频率和第一wifi单元传输的频率；第一wifi单元是用于与控制器模块进行通信的，主要传输手部运动采集模块的运行状态和手部运动的数据。

控制器模块主要包括第二wifi单元和处理器；第二wifi单元是用于与手部运动采集模块进行通信，主要接收手部运动采集模块的运行状态和采集的数据；第二处理器是将手部运动的数据进行处理和计算并与其数据库里存储的手部运动姿态的数据进行匹配，识别成功后形成指令发给投影仪。投影仪根据接收到的控制器模块的指令进行运行。所述加速度传感器连接有放大电路和滤波电路进行信号采集，获取原始数据发送给第一处理器。所述加速度传感器安装在手环结构上，佩戴在手腕上，当手腕运动时，测量出手腕运动加速度的原始数据，通过SPI接口与第一处理器相连接，进行原始数据的传输。

本实用新型有益效果是：能用相对简单的方法捕捉到手部的运动信号，精确判断其状态。对提高机器识别的效率，减少误判的发生，提升用户的体验感都有积极的作用。

附图说明

下面对本说明书附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1是本实用新型的家庭投影仪的系统结构图。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，本实用新型的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本实用新型的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

一种基于手部运动识别的家庭投影仪，包括手部运动采集模块、控制器模块和投影仪，手部运动采集模块和控制器模块之间互相通信；控制模块的输出端接投影仪的输入端。其中，手部运动采集模块主要包括依次连接的加速度传感器、第一WIFI单元和第一处理器；控制器模块主要包括第二WIFI单元和第二处理器，第二WIFI单元通过第一WIFI单元连接手部运动采集模块，其输出端连接第二处理器，第二处理器连接投影仪用来发送指令给投影仪。

加速度传感器其具体型号为ADXL345，其是一款小而薄的低功耗3轴加速度计，分辨率高(13位)，测量范围达±16g。其一个内置微功耗温度传感器，可实现温度的在补偿。数字输出数据为16位二进制补码格式，可通过SPI访问。ADXL345采用压电式工作原理，产生的加速度正比电压的变化，通过放大电路和滤波电路进行采集，获取了原始数据。加速度传感器所依托的设备为手环结构，佩戴在手腕上，当手腕运动时，可以测量出手腕运动加速度的原始数据，通过SPI接口与第一处理器相连接，进行原始数据的传输。

第一处理器选用STM32F722IC超低功耗的MCU216MHz处理器，其有一个高性能的单或双精度浮点单元(FPU)，支持所有ARM单或双数据处理指令和数据类型。FPU在需要浮点数学精度的许多应用中提供了优势，包括数字滤波等。第一处理器安装在手环结构上用于接收加速度传感器的原始数据，并将原始数据整合和简单处理，然后传输给WIFI模块，通过WIFI模块将数据传给第二处理器。为保证测量数据的真实性，不会因为手环的宽大晃动影响数据真实性，手环选用大小可调的结构。手环包括第一带体、第二带体和连接部，第一带体第第二带体活动连接在连接部上，第一带体的另一端和第二带体卡接或通过魔法贴粘接，又或者第一带体的端部是空心结构，内部设有四条平行于带体长度方向的中心轴线的螺纹，螺纹之间的间隙宽度大于卡齿的宽度，第二带体的端部是实心结构，端部的外表面平行于带体长度方向的中心轴线上设有四条反向螺纹，反向螺纹的间隙宽度和螺纹间隙宽度相同，反向螺纹宽度和螺纹宽度相同，第二带体插入第一带体内，轻微转动第二带体，第二带体固定在第一带体内，插入深度较大轻微转动，实现手环大小可调。连接部贴合皮肤的内部用来安装第一处理器和加速度传感器，美观实用。

第二处理器选用i.MXRT1050，其运行功率最低能够达到100μA/MHz，TCM可以为内核提供单周期访问，使其可以实现超快的实时响应。对TCM以外的任何存储器的访问都会增加所需CPU时钟周期。第二处理器通过第二WIFI单元接收第一处理器的数据。第二处理器是将手部运动的数据进行处理和计算并与其数据库里的手部运动姿态的数据进行匹配，这一过程的运算需要消耗大量的时间才能实现，因此第一处理器的性能不够而需要第二处理器的强大的性能来处理，后形成指令发给投影仪。投影仪根据接收到的控制器模块的指令进行运行。第二处理器也担任更新数据库里的手部运动姿态的数据。运用第二处理器可以更加方便的更新和减轻第一处理器的运算能力。

第一WIFI单元和第二WIFI单元选用SNIOT6120，通过SPI接口与处理器连接，其低功耗的传感器网络，在高集成度、无线传输距离、功耗以及网络联通等方面有最佳的性能。

加速度传感器是一种能够测量加速力的电子设备，可以检测上下左右的倾角变化，因此通过前后倾斜手环结构实现对手的前后左右的判断和加速度的测量。本实用新型中选用三维加速度传感器具有体积小和重量轻特点，可以测量三维加速度，能够全面准确反映物体的运动性质，手部运动姿态可以被记录成(x,y,z)轴的空间型的数据。第一处理器根据加速度传感器的采集频率，手部运动采集模块以一定的频率采集手部运动的姿态，第一WIFI单元将手部运动采集模块的数据传输到控制器模块，第二WIFI单元接收手部运动采集模块的运行状态和采集的数据，并通过SPI接口与第二处理器连接，采集的手部运动姿态的数据和数据库中存储的数据进行点的匹配，达到一定的比例就视为识别成功。然后此手部运动姿态对应的操作指令就被第二处理器发送给投影仪。其中，手部运动姿态的数据可以事先根据人的习惯进行采集，将指令命令一一对应手部运动姿态，选定某个指令然后通过手部运动采集模块对应进行手部运动姿态的采集。第一WIFI单元将手部运动采集模块的数据传输到第二处理器，并放在第二处理器中的数据库进行保存，重复两次，若两次一致则这个指令命令和手部运动姿态生成，存储到控制器中，即个人的数据库中以备使用。

上面结合附图对本实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种基于手部运动识别的家庭投影仪，其特征在于，该家庭投影仪设有手部运动采集模块、控制器模块和投影仪，手部运动采集模块和控制器模块之间互相通信，控制器模块的输出端接投影仪的输入端，手部运动采集模块主要包括加速度传感器、第一处理器和第一WIFI单元；加速度传感器用于收集手部运动的数据，处理成三维加速度数据，并输出给第一处理器其第一处理器的输入端接加速度传感器，输出端接第一WIFI单元，控制加速度传感器的采集频率和第一WIFI单元传输的频率；第一WIFI单元是用于与控制器模块进行通信，传输手部运动采集模块的运行状态和手部运动的数据。

2.根据权利要求1所述的家庭投影仪，其特征在于，控制器模块包括第二WIFI单元和第二处理器，第二WIFI单元通过第一WIFI单元连接手部运动采集模块，其输出端连接第二处理器，第二处理器连接投影仪用来发送指令给投影仪，第二处理器是将手部运动的数据进与第二处理器内设的数据库里手部运动姿态的数据进行匹配，识别成功后形成指令发给投影仪。

3.根据权利要求1所述的家庭投影仪，其特征在于，所述加速度传感器连接有放大电路和滤波电路进行信号采集，获取原始数据发送给第一处理器。

4.根据权利要求1所述的家庭投影仪，其特征在于，所述加速度传感器安装在手环结构上，佩戴在手腕上，当手腕运动时，测量出手腕运动加速度的原始数据，通过SPI接口与第一处理器相连接，进行原始数据的传输。