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基于手势辨认的智能家居体系

发布时间:2019-01-22 01:06:04 文章来源:未来智讯    
    基于手势辨认的智能家居体系作者:未知   摘要:为明白决智能家居行业顶用户交互体验欠安和操作纷乱等问题,本文将基于LeapMotion的手势辨认技艺融入智能家居体系,使用LeapMotion猎取手段、手掌和手指图像的深度信息与骨骼数据。设计了智能家居体系的硬件电路与响应的模块软件,并选取Socket技艺兑现了手势把握指令的传输。尝试了局证明,该体系操作简略,能议决简略的手势兑现对家居的操作。
  关头词:Leap Motion;手势辨认;智能家居;互联网+
  中图分类号:TP311 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2018)27-0170-03
  Design of Intelligent Home System Based on Gesture Recognition
  REN Xiao-kang, GE Hua-ya, DING Xing, LI Dao-quan
  (School of Information and Control Engineering, Qingdao University of Technology, Qingdao 266520, China)
  Abstract: In order to solve the problems of poor user interaction experience and complex operation in smart home industry, this paper integrates the gesture recognition technology Based on LeapMotion into the smart home system, and uses LeapMotion to obtain depth information and bone data of wrist, palm and finger images. The hardware circuit and corresponding module software of smart home system are designed, and the transmission of gesture control instruction is realized by Socket technology. The experimental results show that the system is easy to operate and can be operated by simple gestures.
  Key words: Leap Motion; gesture recognition; intelligent Home Furnishing; Internet plus
  1 概述
  近年来,人造智能已经成为这个时代最激昂民气、最值得等待的技艺,将成为将来10年以致更永劫间内IT财产成长的核心。包罗语音、体感等技艺的智能设备也是层出不穷。
  智能家居是在互联网影响下发生的,也是互联网+的体现。与通俗家居比拟,智能家居不仅具有传统的栖身功能,还兼备修建、网络通讯、信息家电、设备主动化,供给全方位的信息交互功能,甚至为种种能源用度节约资金该智能家居体系涉及机器设计、机器制造、电器把握、体感技艺、数据处置、硬件编程等诸多方面的常识[1-2]。该体系议决预先配置的手势能够轻快兑现对家用电器的把握。例如:开关灯,拉闭窗帘,开关门,开关电扇等。为明白决这些问题,本文将基于LeapMotion的手势辨认技艺融入设计的智能家居体系。
  2 体系综述
  2.1 体系框架与原理
  本体系拓扑布局如图1所示;图2所示�橄低车脑�理框架图[3-4]。
  本体系分为四个局部:操作者手势采集模块、数据剖析处置模块、数据传输模块及动作执行模块。各模块功能如下:
  操作者手势采集模块:操作者在LeapMotion扫描局限内做出下令手势,该局部议决Leap Motion将采集的数据传送给数据剖析处置局部[5-6]。
  数据剖析处置模块:接管从操作者手势采集局部传来的数据,并对其进行剖析天生手势下令。
  数据传输模块:把颠末手势辨认处置获得的手势下令传送给动作执行模块
  动作执行模块:接管从数据剖析处置局部传来的手势下令,家居设备执行下令完成操作。
  3 体系硬件设计
  本体系硬件包罗三局部:Leap Motion采集手势模块设计、树莓派执举动作下令模块设计及被把握的家居设备模块设计,下面离别做简要先容。
  3.1 LeapMotion
  LeapMotion是面向PC以及Mac的体感把握器。Leap Motion体系辨认并跟踪手和手指。该设备以高精度(1/100 毫米)和跟踪帧率(200帧/秒)慎密联合并讲演手和手指位置和运动。Leap Motion把握器的有用局限从设备上方约25毫米至600毫米(1英寸至2英尺),150°宽幅的控件视场。Leap Motion的首要原理是使用红外LED+灰阶camera的体式格局才采集数据,并天生3D数据。LeapMotion如图3所示。
  4 体系软件设计
  本体系软件设计首要分为手势数据处置剖析模块(PC)、树莓派与主把握器通讯模块以及各嵌入式模块软件设计。
  4.1 手势数据处置剖析模块
  手势数据处置剖析模块是从LeapMotion猎取到的数据,颠末处置剖析获得指令的过程。处置剖析的了局有两个大局部,一局部是与我们特定手势不相符,我们舍掉;另一局部是与我们特定手势符合合的,然后获得响应的指令,经数据传输模块发送到树莓派主把握器。   那么我们是若何剖析的呢?起首我们必要先明白一下我们从LeapMotion猎取的是什么数据。LeapMotion以帧采集数据,大约200帧每秒。一帧的画面里能够辨认手臂、手掌和手指。我们这里只需手掌和手指。我们把它算作一个聚集,一帧内里辨认处两只手或一只手。每当呈现在LeapMotion里的手我们给它赋一个ID,统一只手只要不跨越LeapMotion检测局限,我们就一直保留这个ID。我们每隔0.2秒抽取一帧,当抽取集8帧我们视为一个单元,我们具体剖析这个单元里的手势,若是跨越两只手,则取消;若是这个单元里有赓续两个空帧(未辨认脱手或者辨认不脱手势),则取消。我们议决这8帧行家的移动环境和手势环境来进行剖断,来获得一个指令或取消。
  关头代码如下:
  手势偏向判别代码段:
  4.2 通讯模块
  这个模块应用了基于TCP/IP和谈族的socket编程兑现了从数据剖析处置端到动作执行模块的数据传输。Socket是应用层与TCP/IP和谈族通讯的中央软件抽象层,它是一组接口。
  我们的数据剖析处置模块是Java情况,而动作执行模块是Python情况,我们用IP地址+和谈+端标语来独一标识一个网络历程。我们在Python情况里搭建一个服务器,并为Socket绑定Ip地址和端标语。服务器Socket监听端标语央求,随时筹备接管客户端发来的联贯。我们在Java情况里创建Socket客户端,开启Socket,凭据服务器IP地址和端标语央求联贯到服务器Socket,即Python情况下的服务器。当服务器Socket监听到或领受到客户端Socket联贯的央求时,两边确认设立联贯。联贯胜利后,客户端向服务器端发送手势下令信息。
  4.3 各嵌入式模块软件设计
  从Socket传输来指令到树莓派,我们判别具体是哪个指令来开启或封闭树莓派的某个引脚,然后挪用响应函数来发送把握指令,来具体对继电器或舵机进行操作。
  5 体系测试
  这次体系测试对电扇把握子体系、门把握子体系、窗帘把握子体系和电灯把握子体系进行了多维度测试,包罗收复测试、安好测试、压力测试等。
  颠末测试剖断该智能家居体系兑现了预期需求,体系兑现的准确性获得优良保证,体系的本能很好地餍足了现实必要,并且该智能家居体系靠得住性优良,易于使用。颠末测试,该体系到达了预期效率。
  6 结论
  最后总体了局证明,LeapMotion可准�_采集手势,并进行有用辨认,发出把握指令;树莓派和简略的机器原件能够完成对家居的把握。基于手势辨认的智能家居体系把握动作简略便捷,且辨认率高,完全餍足日常糊口对家居设备把握的必要。
  参考文献:
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  [通联编纂:梁书]
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