專利名稱：基于移動(dòng)設(shè)備指向的智能家電交互控制方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及人機(jī)交互領(lǐng)域，具體涉及一種用于實(shí)現(xiàn)人、移動(dòng)設(shè)備和智能家電之間自然和諧的交互控制方法及裝置。
背景技術(shù)：
隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，智能家電已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ畹囊徊糠帧?智能家電的確能促進(jìn)人們的日常安排和豐富人們的日常生活，但是用戶和智能家電之間的交互依然不夠便捷。人們期待能通過(guò)一種直觀的方式和周圍的家電進(jìn)行交互，而人的手勢(shì)可以說(shuō)是最為自然、直觀和易于學(xué)習(xí)的交互手段。所以，指向結(jié)合手勢(shì)可以為用戶和智能家電的交互過(guò)程中提供一個(gè)直觀而有效的解決方案。智能移動(dòng)設(shè)備是移動(dòng)環(huán)境中重要的計(jì)算終端，能幫助用戶實(shí)時(shí)地與外界保持聯(lián)系。然而，在已有的將手持設(shè)備作為移動(dòng)環(huán)境中交互設(shè)備的工作中，如何利用移動(dòng)設(shè)備快速而自然地選擇一個(gè)智能家電仍然是一個(gè)富有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。例如，E. Rukzio和 K. Leichtenstern等人提出的基于激光指向器的方案，需要在家電上安裝光線傳感器。 R. Ballagas和J. Borchers等人提出的基于攝像頭的手機(jī)指向選擇方案，需要在環(huán)境中部署視像符碼(Visual Codes)。R Want和KP Fishkin等人提出的基于RFID的手機(jī)指向選擇方案在交互時(shí)需要將裝備有RFID讀取器的手機(jī)靠近家電。但是，由于智能家電數(shù)量較多，這些交互方式都存在交互安裝設(shè)置麻煩、使用復(fù)雜、易用性差、成本較高、控制方式不夠靈活的缺點(diǎn)，無(wú)法滿足智能家電領(lǐng)域的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種交互簡(jiǎn)單直觀、使用簡(jiǎn)單方便、適應(yīng)性好、控制靈活、實(shí)施成本低的基于移動(dòng)設(shè)備指向的智能家電交互控制方法及裝置。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種基于移動(dòng)設(shè)備指向的智能家電交互控制方法，其實(shí)施步驟如下1)建立帶有智能家電模型的室內(nèi)三維空間模型；2)為每一種智能家電建立可識(shí)別的交互控制命令以及該命令所對(duì)應(yīng)的手勢(shì)模型；3)初始移動(dòng)設(shè)備的位置，移動(dòng)所述移動(dòng)設(shè)備并獲取其運(yùn)動(dòng)方向信息，遍歷列舉出所述三維空間模型內(nèi)該運(yùn)動(dòng)方向所對(duì)應(yīng)的所有智能家電；4)獲取用戶選擇的智能家電信息，向用戶列出該智能家電所對(duì)應(yīng)的所有手勢(shì)模型；5)識(shí)別用戶發(fā)出的手勢(shì)模型，根據(jù)識(shí)別的手勢(shì)模型通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)向所述智能家電發(fā)出交互控制命令執(zhí)行交互控制。作為本發(fā)明基于移動(dòng)設(shè)備指向的智能家電交互控制方法的進(jìn)一步改進(jìn)所述步驟1)中建立三維空間模型時(shí)，首先在室內(nèi)選定一個(gè)原點(diǎn)和一個(gè)初始朝向，然后根據(jù)智能家電與所述原點(diǎn)的相對(duì)位置設(shè)置其三維坐標(biāo)、相對(duì)所述初始朝向的旋轉(zhuǎn)方向設(shè)置其三軸旋轉(zhuǎn)方向，并為智能家電建立六面體模型，最后根據(jù)三維坐標(biāo)、三軸旋轉(zhuǎn)方向以及六面體模型的大小建立該智能家電的空間模型。步驟3)中獲取移動(dòng)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)方向?qū)?yīng)的智能家電信息時(shí)，首先計(jì)算出移動(dòng)設(shè)備運(yùn)動(dòng)方向的指向線，獲取所述指向線與所述智能家電六面體模型中控制信號(hào)接受面之間的交點(diǎn)，然后判斷該交點(diǎn)是否位于所述智能家電六面體模型中控制信號(hào)接受面內(nèi)，如果該交點(diǎn)位于智能家電六面體模型中控制信號(hào)接受面內(nèi)，則判定該智能家電為所述移動(dòng)設(shè)備運(yùn)動(dòng)方向所對(duì)應(yīng)的智能家電。此外，也可以根據(jù)三維坐標(biāo)來(lái)獲取移動(dòng)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)方向?qū)?yīng)的智能家電信息，其詳細(xì)步驟如下a)獲取三維空間模型中智能家電的三維坐標(biāo)Pdev和旋轉(zhuǎn)矩陣Mdev，Pdev = (Xdev，Ydev' Zdev)，Mdev = [sin (Yawdev)，-cos (Yawdev)，sin (Pitchdev)]，其中，Xdev，Ydev，Zdev為智能家電的三維坐標(biāo)值，Yawdev和Pitchdev為智能家電的三維旋轉(zhuǎn)值；b)獲取移動(dòng)設(shè)備的三維坐標(biāo)Pph。ne和三維旋轉(zhuǎn)值Mph。ne，Pph。ne = (Xphone, Yphone, Zphone)，
權(quán)利要求
1.一種基于移動(dòng)設(shè)備指向的智能家電交互控制方法，其特征在于其實(shí)施步驟如下1)建立帶有智能家電模型的室內(nèi)三維空間模型；2)為每一種智能家電建立可識(shí)別的交互控制命令以及該命令所對(duì)應(yīng)的手勢(shì)模型；3)初始移動(dòng)設(shè)備的位置，移動(dòng)所述移動(dòng)設(shè)備并獲取其運(yùn)動(dòng)方向信息，遍歷列舉出所述三維空間模型內(nèi)該運(yùn)動(dòng)方向所對(duì)應(yīng)的所有智能家電；4)獲取用戶選擇的智能家電信息，向用戶列出該智能家電所對(duì)應(yīng)的所有手勢(shì)模型；5)識(shí)別用戶發(fā)出的手勢(shì)模型，根據(jù)識(shí)別的手勢(shì)模型通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)向所述智能家電發(fā)出交互控制命令執(zhí)行交互控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于移動(dòng)設(shè)備指向的智能家電交互控制方法，其特征在于 所述步驟1)中建立三維空間模型時(shí)，首先在室內(nèi)選定一個(gè)原點(diǎn)和一個(gè)初始朝向，然后根據(jù)智能家電與所述原點(diǎn)的相對(duì)位置設(shè)置其三維坐標(biāo)、相對(duì)所述初始朝向的旋轉(zhuǎn)方向設(shè)置其三軸旋轉(zhuǎn)方向，并為智能家電建立六面體模型，最后根據(jù)三維坐標(biāo)、三軸旋轉(zhuǎn)方向以及六面體模型的大小建立該智能家電的空間模型。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于移動(dòng)設(shè)備指向的智能家電交互控制方法，其特征在于 所述步驟幻中獲取移動(dòng)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)方向?qū)?yīng)的智能家電信息時(shí)，首先計(jì)算出移動(dòng)設(shè)備運(yùn)動(dòng)方向的指向線，獲取所述指向線與所述智能家電六面體模型中控制信號(hào)接受面之間的交點(diǎn)，然后判斷該交點(diǎn)是否位于所述智能家電六面體模型中控制信號(hào)接受面內(nèi)，如果該交點(diǎn)位于智能家電六面體模型中控制信號(hào)接受面內(nèi)，則判定該智能家電為所述移動(dòng)設(shè)備運(yùn)動(dòng)方向所對(duì)應(yīng)的智能家電。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于移動(dòng)設(shè)備指向的智能家電交互控制方法，其特征在于 所述步驟3)中獲取移動(dòng)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)方向?qū)?yīng)的智能家電信息時(shí)的詳細(xì)步驟如下a)獲取三維空間模型中智能家電的三維坐標(biāo)Pdev和旋轉(zhuǎn)矩陣Mdev，
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的基于移動(dòng)設(shè)備指向的智能家電交互控制方法， 其特征在于所述步驟幻中識(shí)別用戶發(fā)出的手勢(shì)模型詳細(xì)包括a)預(yù)先設(shè)置手勢(shì)模型；b)采集移動(dòng)設(shè)備的三軸加速度數(shù)據(jù)序列并進(jìn)行分幀處理，得到多個(gè)三維加速度數(shù)據(jù)子序列幀；c)將三維加速度數(shù)據(jù)子序列幀分別進(jìn)行幀內(nèi)三維加速度數(shù)據(jù)序列的信號(hào)特征提取，并將三維空間模型內(nèi)沿著χ軸、y軸、ζ軸上的多個(gè)不同的信號(hào)特征連接成一個(gè)幀內(nèi)特征描述子；d)將一個(gè)手勢(shì)的多個(gè)幀的幀內(nèi)特征描述子連接成一個(gè)整體特征描述子；e)運(yùn)用多類支持向量機(jī)模型對(duì)所有整體特征描述子進(jìn)行建模和參數(shù)訓(xùn)練，得到在整體特征描述子張成的向量空間中不同種類手勢(shì)的分界面，將該分界面與所述步驟a)中設(shè)置的手勢(shì)模型進(jìn)行比較識(shí)別。
6.一種基于移動(dòng)設(shè)備指向的智能家電交互控制裝置，其特征在于它包括移動(dòng)設(shè)備傳感器信息采集模塊，用于采集移動(dòng)設(shè)備的三軸加速度以及旋轉(zhuǎn)方向；數(shù)據(jù)空間位置指向模塊，用于存儲(chǔ)包括智能家電在內(nèi)的三維空間模型，并根據(jù)所述移動(dòng)設(shè)備傳感器信息采集模塊輸出的數(shù)據(jù)輸出移動(dòng)設(shè)備運(yùn)動(dòng)方向所對(duì)應(yīng)的所有智能家電信息；手勢(shì)信息處理分析模塊，用于根據(jù)所述移動(dòng)設(shè)備傳感器信息采集模塊輸出的數(shù)據(jù)識(shí)別用戶輸入的手勢(shì)信息；多模態(tài)交互及展示模塊，用于展示移動(dòng)設(shè)備運(yùn)動(dòng)方向所對(duì)應(yīng)的所有智能家電信息并在用戶選定智能家電后展示該智能家電所對(duì)應(yīng)的所有手勢(shì)模型信息，并根據(jù)用戶輸入的手勢(shì)信息與智能家電執(zhí)行交互控制；所述移動(dòng)設(shè)備傳感器信息采集模塊與數(shù)據(jù)空間位置指向模塊、手勢(shì)信息處理分析模塊相連，所述手勢(shì)信息處理分析模塊與多模態(tài)交互及展示模塊相連，所述多模態(tài)交互及展示模塊通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與智能家電相連。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于移動(dòng)設(shè)備指向的智能家電交互控制方法及裝置，方法實(shí)施步驟如下1)建立室內(nèi)的三維空間模型；2)為每一種智能家電建立可識(shí)別的交互控制命令以及該命令所對(duì)應(yīng)的手勢(shì)模型；3)初始移動(dòng)設(shè)備的位置，移動(dòng)所述移動(dòng)設(shè)備并計(jì)算該運(yùn)動(dòng)方向所對(duì)應(yīng)的所有智能家電；4)獲取用戶選擇的智能家電；5)識(shí)別用戶發(fā)出的手勢(shì)模型，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)向智能家電發(fā)出交互控制命令執(zhí)行交互控制；裝置包括移動(dòng)設(shè)備傳感器信息采集模塊、數(shù)據(jù)空間位置指向模塊、手勢(shì)信息處理分析模塊、多模態(tài)交互及展示模塊。本發(fā)明具有交互簡(jiǎn)單直觀、使用簡(jiǎn)單方便、適應(yīng)性好、控制靈活、實(shí)施成本低的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G06F3/01GK102184014SQ201110122470
公開日2011年9月14日 申請(qǐng)日期2011年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月12日
發(fā)明者吳嘉慧, 李石堅(jiān), 潘綱, 鄭澤銘 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)