基于Kinect的手勢(shì)識(shí)別智能家居控制方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于Kinect的手勢(shì)識(shí)別智能家居控制方法及系統(tǒng)，所述方法包括：通過(guò)Kinect攝像機(jī)采集出現(xiàn)在其攝像頭前面所有用戶的骨架關(guān)節(jié)點(diǎn)信息數(shù)據(jù)；對(duì)每個(gè)用戶的骨架關(guān)節(jié)點(diǎn)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，得到實(shí)際操作用戶的骨架關(guān)節(jié)點(diǎn)信息數(shù)據(jù)，并在計(jì)算該實(shí)際操作用戶的手掌與肩部的位置關(guān)系；將右手臂的可移動(dòng)空間劃分為不重疊的四個(gè)區(qū)域，根據(jù)右手掌與右肩的位置關(guān)系判斷右手臂所處的區(qū)域，若此時(shí)左手掌抬起到與左肩、右肩近似平行的位置，則實(shí)際操作用戶下達(dá)了控制指令，將控制指令通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸裝置傳輸?shù)絎iser模塊進(jìn)行解析，并將解析后的控制指令發(fā)送到對(duì)應(yīng)某個(gè)設(shè)備的C-Bus控制模塊，由該模塊對(duì)設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的操作。本發(fā)明方法可以隔空操作，方式簡(jiǎn)單直接。
【專利說(shuō)明】基于Kinect的手勢(shì)識(shí)別智能家居控制方法及系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種智能家居控制系統(tǒng)及方法，尤其是一種基于Kinect的手勢(shì)識(shí)別智能家居控制方法及系統(tǒng)，屬于家居控制【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]智能家居是以住宅為平臺(tái)，利用綜合布線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、安全防范技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、音視頻技術(shù)將家居生活的設(shè)施集成，構(gòu)成高效的住宅設(shè)施與家庭日程事務(wù)的管理系統(tǒng)，提升家居安全性、便捷性、舒適性、藝術(shù)性，并實(shí)現(xiàn)環(huán)保節(jié)能的居住環(huán)境。
[0003]網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)作為智能家居控制系統(tǒng)的載體，其有效性、可擴(kuò)展性和安全性是衡量其的重要指標(biāo)。長(zhǎng)期以來(lái)，不同的家居設(shè)備采用不同的控制方法，不同的設(shè)備之間無(wú)法解析其它設(shè)備的指令，所以各個(gè)設(shè)備只能實(shí)現(xiàn)各自的功能，無(wú)法組織起來(lái)提供更復(fù)雜的功能。施耐德公司的C-Bus是一個(gè)十分靈活的柔性控制系統(tǒng)，所有的輸入和輸出元件通過(guò)總線互聯(lián)。每一個(gè)元件都可以按照需求進(jìn)行編程以適應(yīng)任何使用場(chǎng)合，其靈活的編程可在不改變?nèi)魏斡布B線的情況下非常方便地調(diào)整控制程序。
[0004]智能家居的控制界面是面向用戶的，其接口的便捷性和易用性直接影響用戶體驗(yàn)?，F(xiàn)有的用戶控制界面包括機(jī)械開(kāi)關(guān)、電腦控制、觸摸屏控制等，都需要用戶近距離操作設(shè)備，在控制設(shè)備離用戶較遠(yuǎn)時(shí)，其便捷性大打折扣。
[0005]Kinect的出現(xiàn)彌補(bǔ)了用戶需要近距離操作設(shè)備的缺陷，Kinect通過(guò)彩色攝像機(jī)和深度傳感器識(shí)別和追蹤人體的骨骼關(guān)節(jié)點(diǎn)，能夠讓用戶無(wú)需接觸控制設(shè)備便能方便地與設(shè)備交互；目前，Kinect已經(jīng)在PC、游戲娛樂(lè)、廣告等領(lǐng)域取得了巨大的成功，但在家居環(huán)境中的使用才剛剛起步，尚未形成高效便捷的使用方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種可以隔空操作，方式簡(jiǎn)單直接的基于Kinect的手勢(shì)識(shí)別智能家居控制方法。
[0007]本發(fā)明的另一目的在于提供一種基于Kinect的手勢(shì)識(shí)別智能家居控制方法的控制系統(tǒng)。
[0008]本發(fā)明的目的可以通過(guò)采取如下技術(shù)方案達(dá)到:
[0009]基于Kinect的手勢(shì)識(shí)別智能家居控制方法，其特征在于包括以下步驟:
[0010]I)將Kinect攝像機(jī)安裝在家居的客廳，平放于用戶的正前方；
[0011]2)通過(guò)Kinect攝像機(jī)采集出現(xiàn)在其攝像頭前面所有用戶的骨架關(guān)節(jié)點(diǎn)信息數(shù)據(jù)，每個(gè)用戶的骨架關(guān)節(jié)點(diǎn)信息數(shù)據(jù)包含20個(gè)骨架關(guān)節(jié)點(diǎn)的三維坐標(biāo)信息數(shù)據(jù)；
[0012]3)利用數(shù)據(jù)處理裝置對(duì)每個(gè)用戶的骨架關(guān)節(jié)點(diǎn)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，得到實(shí)際操作用戶的骨架關(guān)節(jié)點(diǎn)信息數(shù)據(jù)，并在Kinect三維空間中計(jì)算該實(shí)際操作用戶的手掌與肩部的位置關(guān)系；
[0013]4)將右手臂的可移動(dòng)空間劃分為不重疊的四個(gè)區(qū)域，根據(jù)右手掌與右肩的位置關(guān)系判斷右手臂所處的區(qū)域，若此時(shí)左手掌抬起到與左肩、右肩近似平行的位置，則實(shí)際操作用戶下達(dá)了與右手臂所處的區(qū)域?qū)?yīng)的控制指令，將控制指令通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸裝置傳輸?shù)絎iser模塊；
[0014]5) Wiser模塊對(duì)控制指令進(jìn)行解析，并將解析后的控制指令發(fā)送到具體家居設(shè)備的C-Bus控制模塊，由該C-Bus控制模塊對(duì)家居設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的操作。
[0015]作為一種優(yōu)選方案，步驟I)所述Kinect攝像機(jī)平放于用戶的正前方1.2~3.5m處，平放高度為1.lm。
[0016]作為一種優(yōu)選方案，步驟3)利用數(shù)據(jù)處理裝置對(duì)每個(gè)用戶的骨架關(guān)節(jié)點(diǎn)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，將滿足以下兩個(gè)條件的用戶當(dāng)作實(shí)際操作用戶:
[0017]a)該用戶的骨架關(guān)節(jié)點(diǎn)信息數(shù)據(jù)的有效關(guān)節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)大于預(yù)先設(shè)定的閾值Nth ；
[0018]b)在所有用戶的骨架關(guān)節(jié)點(diǎn)信息數(shù)據(jù)中，該用戶的骨架關(guān)節(jié)點(diǎn)信息數(shù)據(jù)擁有最多的有效關(guān)節(jié)點(diǎn)。
[0019]作為一種優(yōu)選方案，所述有效關(guān)節(jié)點(diǎn)是指Kinect攝像機(jī)采集的原始骨架關(guān)節(jié)點(diǎn)信息數(shù)據(jù)中標(biāo)定為準(zhǔn)確值而非推斷值的關(guān)節(jié)點(diǎn)。
[0020]作為一種優(yōu)選方案,步驟3)所述Kinect三維空間的坐標(biāo)系為:Z軸與Kinect攝像機(jī)的攝像頭中軸線平行，依右手螺旋定則定義與水平方向平行的方向?yàn)閄軸，豎直平面為Y軸；所述在Kinect三維空間中計(jì)算該實(shí)際操作用戶的手掌與肩部的位置關(guān)系為:從實(shí)際操作用戶的骨架關(guān)節(jié)點(diǎn)信息數(shù)據(jù)中取出左手掌、右手掌、左肩和右肩共四個(gè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)，其中右肩到右手掌關(guān)節(jié)點(diǎn)的矢量V與Z軸負(fù)方向的夾角定義為右手臂的張角為α，右肩到右手掌關(guān)節(jié)點(diǎn)的矢量V在X-Y平面上的投影射線與X軸正方向的夾角定義為右手臂的轉(zhuǎn)角β，左肩到左手掌關(guān)節(jié)點(diǎn)的矢量U與左肩到右肩關(guān)節(jié)點(diǎn)的矢量W的夾角為左手臂的水平角
Y O
[0021]作為一種優(yōu)選方案，步驟4)所述四個(gè)區(qū)域的劃分，如下:
[0022]首先為右手臂的張角為α取定一個(gè)閾值ath，以及為右手臂的轉(zhuǎn)角β取定四個(gè)范圍 BM、Be2、Be3 和 B04,區(qū)域 1={ a ≥a th, β e B0J ,區(qū)域 2={ a ≥a th，β e BeJ，區(qū)域 3={α ≥ath，β e Β03}，區(qū)域 4={α ≥a th，β e B0J ；
[0023]所述左手掌抬起到與左肩、右肩近似平行的位置判斷方式如下:
[0024]為左手臂的水平角Y取定一個(gè)閾值Yth，當(dāng)Y≥Yth時(shí)，判斷為左手掌已抬起到與兩肩部近似平行的位置。
[0025]作為一種優(yōu)選方案，所述801、802、803和804的范圍如下:
[0026]BM={x I 2k π + Ji/3 < X < 2k π+2 /3, k 為整數(shù)}；
[0027]Be2={x I 2k π - Ji/6 < X < 2k π + Ji/6, k 為整數(shù)}；
[0028]Β03={χ I 2k π-4 π/3 < X < 2k π+5 3?/3, k 為整數(shù)}；
[0029]B04= {χ I 2k π +5 3? /6 < X < 2k π +7 3? /6, k 為整數(shù)}。
[0030]作為一種優(yōu)選方案，步驟3)所述的篩選過(guò)程是每10幀圖像執(zhí)行一次，而所述Kinect攝像機(jī)的攝像頭幀率為30幀/秒。
[0031]本發(fā)明的另一目的可以通過(guò)采取如下技術(shù)方案達(dá)到:
[0032]基于Kinect的手勢(shì)識(shí)別智能家居控制系統(tǒng)，其特征在于:包括手勢(shì)識(shí)別裝置和控制平臺(tái)，所述手勢(shì)識(shí)別裝置包括依次相連的Kinect攝像機(jī)、數(shù)據(jù)處理裝置和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸裝置，所述數(shù)據(jù)處理裝置通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸裝置與控制平臺(tái)相連，其中:
[0033]所述Kinect攝像機(jī)，用于采集出現(xiàn)在其攝像頭前面所有用戶的骨架關(guān)節(jié)點(diǎn)信息數(shù)據(jù)；
[0034]所述數(shù)據(jù)處理裝置，用于接收Kinect攝像機(jī)采集的骨架關(guān)節(jié)點(diǎn)信息數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理，識(shí)別出用戶的手勢(shì)，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸裝置將手勢(shì)所對(duì)應(yīng)的控制指令傳輸?shù)娇刂破脚_(tái)，同時(shí)將識(shí)別結(jié)果顯示在屏幕上；
[0035]所述控制平臺(tái)，用于對(duì)數(shù)據(jù)處理裝置傳輸?shù)目刂浦噶钸M(jìn)行解析，并根據(jù)解析后的控制指令對(duì)家居設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的操作。
[0036]作為一種優(yōu)選方案，所述數(shù)據(jù)處理裝置采用PC機(jī)；所述無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸裝置采用無(wú)線路由器；所述控制平臺(tái)采用施耐德控制裝置，包括Wiser模塊和多個(gè)C-Bus控制模塊，所述每個(gè)C-Bus控制模塊都有與其對(duì)應(yīng)的家居設(shè)備，所述Wiser模塊用于對(duì)數(shù)據(jù)處理裝置傳輸?shù)目刂浦噶钸M(jìn)行解析，并將解析后的控制指令發(fā)送到對(duì)應(yīng)具體家居設(shè)備的C-Bus控制模塊，使C-Bus控制模塊根據(jù)解析后的控制指令對(duì)家居設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的操作。
[0037]本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的有益效果:
[0038]1、本發(fā)明利用Kinect攝像機(jī)采集其攝像頭前面所有用戶的骨架關(guān)節(jié)點(diǎn)信息數(shù)據(jù)，并通過(guò)數(shù)據(jù)處理裝置對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將控制指令發(fā)送到基于施耐德控制裝置的控制平臺(tái)，使得用戶可以徒手遠(yuǎn)距離對(duì)家居設(shè)備進(jìn)行有效控制，無(wú)需直接進(jìn)行操作，方式簡(jiǎn)單直接，更加自然、便捷和高效。
[0039]2、本發(fā)明方法借助了 Kinect對(duì)于人體骨架檢測(cè)的高精度，同時(shí)采用一種手勢(shì)識(shí)別算法篩選出實(shí)際用戶的骨架關(guān)節(jié)點(diǎn)信息數(shù)據(jù)，并通過(guò)計(jì)算實(shí)際操作用戶的手掌與肩部的位置關(guān)系得到相應(yīng)的控制指令，具有計(jì)算簡(jiǎn)單、計(jì)算量少、準(zhǔn)確度高、實(shí)時(shí)性好的優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)踐中也取得了很好的效果。
[0040]3、本發(fā)明方法將基于Kinect的手勢(shì)識(shí)別裝置(與用戶進(jìn)行交互)與基于施耐德控制裝置的控制平臺(tái)分離開(kāi)，當(dāng)需要改變控制命令的時(shí)候，只需要對(duì)Kinect設(shè)定的控制命令進(jìn)行修改，無(wú)需對(duì)C-Bus控制模塊進(jìn)行修改，實(shí)現(xiàn)了用戶平面與控制平面的分離，有利于修改和擴(kuò)展。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0041]圖1為本發(fā)明的基于Kinect的手勢(shì)識(shí)別智能家居控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理框圖。
[0042]圖2為本發(fā)明的基于Kinect的手勢(shì)識(shí)別智能家居控制方法的流程示意圖。
[0043]圖3為Kinect三維空間坐標(biāo)系示意圖。
[0044]圖4為實(shí)際操作用戶的右手臂的張角為α的示意圖。
[0045]圖5為實(shí)際操作用戶的右手臂的轉(zhuǎn)角β的示意圖。
[0046]圖6為實(shí)際操作用戶的左手臂的水平角Y的示意圖。
[0047]圖7為手勢(shì)識(shí)別區(qū)域的示意圖。
[0048]圖8為實(shí)際操作用戶的左手掌與左肩、右肩的位置關(guān)系示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0049]實(shí)施例1:[0050]如圖1所示，本發(fā)明的基于Kinect的手勢(shì)識(shí)別智能家居控制系統(tǒng)包括手勢(shì)識(shí)別裝置和控制平臺(tái)，所述手勢(shì)識(shí)別裝置包括依次相連的Kinect攝像機(jī)、數(shù)據(jù)處理裝置和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸裝置，所述數(shù)據(jù)處理裝置通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸裝置與控制平臺(tái)相連，所述數(shù)據(jù)處理裝置采用PC機(jī)，所述無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸裝置采用無(wú)線路由器，所述控制平臺(tái)采用施耐德控制裝置，其中:
[0051]所述Kinect攝像機(jī)，用于采集出現(xiàn)在其攝像頭前面所有用戶的骨架關(guān)節(jié)點(diǎn)信息數(shù)據(jù)；
[0052]所述數(shù)據(jù)處理裝置，用于接收Kinect攝像機(jī)采集的骨架關(guān)節(jié)點(diǎn)信息數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理，識(shí)別出用戶的手勢(shì)，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸裝置將手勢(shì)所對(duì)應(yīng)的控制指令傳輸?shù)娇刂破脚_(tái)，同時(shí)將識(shí)別結(jié)果顯示在屏幕上；
[0053]所述控制平臺(tái)，包括Wiser模塊和多個(gè)C-Bus控制模塊，所述每個(gè)C-Bus控制模塊都有與其對(duì)應(yīng)的家居設(shè)備(如圖1中所示，五個(gè)C-Bus控制模塊分別對(duì)應(yīng)燈光、家庭影院、門窗、窗簾和中央空調(diào))，所述Wiser模塊用于對(duì)數(shù)據(jù)處理裝置傳輸?shù)目刂浦噶钸M(jìn)行解析，并將解析后的控制指令發(fā)送到具體家居設(shè)備的C-Bus控制模塊，使C-Bus控制模塊根據(jù)解析后的控制指令對(duì)家居設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的操作。
[0054]如圖1和圖2所示，基于Kinect的手勢(shì)識(shí)別智能家居控制方法，包括以下步驟:
[0055]I)將Kinect攝像機(jī)安裝在家居的客廳，平放于用戶的正前方1.2?3.5m處，平放高度為1.1m ；
[0056]2)通過(guò)Kinect攝像機(jī)采集出現(xiàn)在其攝像頭前面所有用戶的骨架關(guān)節(jié)點(diǎn)信息數(shù)據(jù)，每個(gè)用戶的骨架關(guān)節(jié)點(diǎn)信息數(shù)據(jù)包含20個(gè)骨架關(guān)節(jié)點(diǎn)的三維坐標(biāo)信息數(shù)據(jù)；
[0057]3)利用數(shù)據(jù)處理裝置對(duì)每個(gè)用戶的骨架關(guān)節(jié)點(diǎn)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，篩選過(guò)程是每10幀圖像執(zhí)行一次，而所述Kinect攝像機(jī)的攝像頭幀率為30幀/秒，即每秒執(zhí)行三次，將滿足以下兩個(gè)條件的用戶當(dāng)作實(shí)際操作用戶:
[0058]a)該用戶的骨架關(guān)節(jié)點(diǎn)信息數(shù)據(jù)的有效關(guān)節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)大于預(yù)先設(shè)定的閾值Nth=15 ；
[0059]b)在所有用戶的骨架關(guān)節(jié)點(diǎn)信息數(shù)據(jù)中，該用戶的骨架關(guān)節(jié)點(diǎn)信息數(shù)據(jù)擁有最多的有效關(guān)節(jié)點(diǎn)；
[0060]所述有效關(guān)節(jié)點(diǎn)是指Kinect攝像機(jī)采集的原始骨架關(guān)節(jié)點(diǎn)信息數(shù)據(jù)中標(biāo)定為準(zhǔn)確值而非推斷值的關(guān)節(jié)點(diǎn)；在用戶的骨架關(guān)節(jié)點(diǎn)信息數(shù)據(jù)滿足a)和b)的條件后，得到實(shí)際操作用戶的骨架關(guān)節(jié)點(diǎn)信息數(shù)據(jù)，并在Kinect三維空間中計(jì)算該實(shí)際操作用戶的手掌與肩部的位置關(guān)系；
[0061]所述Kinect三維空間的坐標(biāo)系為:Z軸與Kinect攝像機(jī)的攝像頭中軸線平行,依右手螺旋定則定義與水平方向平行的方向?yàn)閄軸，豎直平面為Y軸；
[0062]所述在Kinect三維空間中計(jì)算該實(shí)際操作用戶的手掌與肩部的位置關(guān)系為:從實(shí)際操作用戶的骨架關(guān)節(jié)點(diǎn)信息數(shù)據(jù)中取出左手掌、右手掌、左肩和右肩共四個(gè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)，其中右肩到右手掌關(guān)節(jié)點(diǎn)的矢量V與Z軸負(fù)方向的夾角定義為右手臂的張角為a，如圖4所示；右肩到右手掌關(guān)節(jié)點(diǎn)的矢量V在X-Y平面上的投影射線與X軸正方向的夾角定義為右手臂的轉(zhuǎn)角β，如圖5所示；左肩到左手掌關(guān)節(jié)點(diǎn)的矢量U與左肩到右肩關(guān)節(jié)點(diǎn)的矢量W的夾角為左手臂的水平角Y，如圖6所示；
[0063]4)如圖7所示，將右手臂的可移動(dòng)空間劃分為不重疊的四個(gè)區(qū)域，根據(jù)右手掌與右肩的位置關(guān)系判斷右手臂所處的區(qū)域；如圖8所示，若此時(shí)左手掌抬起到與左肩、右肩近似平行的位置，則表示實(shí)際操作用戶下達(dá)了與右手臂所處的區(qū)域?qū)?yīng)的控制指令，本實(shí)施例以中央空調(diào)為例，其中區(qū)域I表示中央空調(diào)溫度增加控制指令，區(qū)域2表示開(kāi)啟中央空調(diào)控制指令，區(qū)域4表不關(guān)閉中央空調(diào)控制指令，區(qū)域3表不中央空調(diào)溫度降低控制指令；控制指令通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸裝置傳輸?shù)绞┠偷驴刂蒲b置的主控中心——Wiser模塊；
[0064]所述四個(gè)區(qū)域的劃分如下:
[0065]首先為右手臂的張角為α取定一個(gè)閾值a th= π /4，以及為右手臂的轉(zhuǎn)角β取定四個(gè)范圍~^^^^和~^區(qū)域匕卜≥ath，β e BeJ，區(qū)域2= {a≥a th，β e B0J ,區(qū)域 3={α ≥ ath，β e Β03}，區(qū)域 4={α ≥ a th，β e B0J ；
[0066]所述BM、B02、Be3和B04的范圍如下:
[0067]ΒΜ={χ I 2k π + Ji/3 < X < 2k π+2 JI/3, k 為整數(shù)}；
[0068]B02= {x I 2k π - π / 6^x^2k3i + 3i / 6, k 為整數(shù)}；
[0069]Β03={χ I 2k π-4 π/3 < X < 2k π+5 3i/3, k 為整數(shù)}；
[0070]B04= {χ I 2k π+5 3?/6 < X < 2k π+7 3?/6, k 為整數(shù)}；
[0071]所述左手掌抬起到與左肩、右肩近似平行的位置的判斷方式如下:
[0072]為左手臂的水平角Y取定一個(gè)閾值/ 6,當(dāng)Y≥Yth時(shí)，判斷為左手掌已抬起到與兩肩部近似平行的位置；
[0073]5) Wiser模塊對(duì)控制指令進(jìn)行解析，并將解析后的控制指令發(fā)送到中央空調(diào)的C-Bus控制模塊，由該C-Bus控制模塊對(duì)中央空調(diào)進(jìn)行相應(yīng)的操作。
[0074]綜上所述，本發(fā)明方法使得用戶可以徒手遠(yuǎn)距離對(duì)家居設(shè)備進(jìn)行有效控制，無(wú)需直接進(jìn)行操作，方式簡(jiǎn)單直接，更加自然、便捷和高效。
[0075]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的實(shí)施例，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明所公開(kāi)的范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.基于Kinect的手勢(shì)識(shí)別智能家居控制方法，其特征在于包括以下步驟: 1)將Kinect攝像機(jī)安裝在家居的客廳，平放于用戶的正前方； 2)通過(guò)Kinect攝像機(jī)采集出現(xiàn)在其攝像頭前面所有用戶的骨架關(guān)節(jié)點(diǎn)信息數(shù)據(jù)，每個(gè)用戶的骨架關(guān)節(jié)點(diǎn)信息數(shù)據(jù)包含20個(gè)骨架關(guān)節(jié)點(diǎn)的三維坐標(biāo)信息數(shù)據(jù)； 3)利用數(shù)據(jù)處理裝置對(duì)每個(gè)用戶的骨架關(guān)節(jié)點(diǎn)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，得到實(shí)際操作用戶的骨架關(guān)節(jié)點(diǎn)信息數(shù)據(jù)，并在Kinect三維空間中計(jì)算該實(shí)際操作用戶的手掌與肩部的位置關(guān)系； 4)將右手臂的可移動(dòng)空間劃分為不重疊的四個(gè)區(qū)域，根據(jù)右手掌與右肩的位置關(guān)系判斷右手臂所處的區(qū)域，若此時(shí)左手掌抬起到與左肩、右肩近似平行的位置，則實(shí)際操作用戶下達(dá)了與右手臂所處的區(qū)域?qū)?yīng)的控制指令，將控制指令通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸裝置傳輸?shù)絎iser模塊； 5)Wiser模塊對(duì)控制指令進(jìn)行解析，并將解析后的控制指令發(fā)送到具體家居設(shè)備的C-Bus控制模塊，由該C-Bus控制模塊對(duì)家居設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的操作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Kinect的手勢(shì)識(shí)別智能家居控制方法，其特征在于:步驟I)所述Kinect攝像機(jī)平放于用戶的正前方1.2~3.5m處,平放高度為1.lm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Kinect的手勢(shì)識(shí)別智能家居控制方法，其特征在于:步驟3)利用數(shù)據(jù)處理裝置對(duì)每個(gè)用戶的骨架關(guān)節(jié)點(diǎn)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，將滿足以下兩個(gè)條件的用戶當(dāng)作實(shí)際操作用戶: a)該用戶的骨架關(guān)節(jié)點(diǎn)信息數(shù)據(jù)的有效關(guān)節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)大于預(yù)先設(shè)定的閾值Nth； b)在所有用戶的骨架關(guān)節(jié)點(diǎn)信息數(shù)據(jù)中，該用戶的骨架關(guān)節(jié)點(diǎn)信息數(shù)據(jù)擁有最多的有效關(guān)節(jié)點(diǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于Kinect的手勢(shì)識(shí)別智能家居控制方法，其特征在于:所述有效關(guān)節(jié)點(diǎn)是指Kinect攝像機(jī)采集的原始骨架關(guān)節(jié)點(diǎn)信息數(shù)據(jù)中標(biāo)定為準(zhǔn)確值而非推斷值的關(guān)節(jié)點(diǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Kinect的手勢(shì)識(shí)別智能家居控制方法，其特征在于:步驟3)所述Kinect三維空間的坐標(biāo)系為:Z軸與Kinect攝像機(jī)的攝像頭中軸線平行，依右手螺旋定則定義與水平方向平行的方向?yàn)閄軸，豎直平面為Y軸；所述在Kinect三維空間中計(jì)算該實(shí)際操作用戶的手掌與肩部的位置關(guān)系為:從實(shí)際操作用戶的骨架關(guān)節(jié)點(diǎn)信息數(shù)據(jù)中取出左手掌、右手掌、左肩和右肩共四個(gè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)，其中右肩到右手掌關(guān)節(jié)點(diǎn)的矢量V與Z軸負(fù)方向的夾角定義為右手臂的張角為α，右肩到右手掌關(guān)節(jié)點(diǎn)的矢量V在X-Y平面上的投影射線與X軸正方向的夾角定義為右手臂的轉(zhuǎn)角β，左肩到左手掌關(guān)節(jié)點(diǎn)的矢量U與左肩到右肩關(guān)節(jié)點(diǎn)的矢量W的夾角為左手臂的水平角Y。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于Kinect的手勢(shì)識(shí)別智能家居控制方法，其特征在于:步驟4)所述四個(gè)區(qū)域的劃分，如下: 首先為右手臂的張角為α取定一個(gè)閾值ath，以及為右手臂的轉(zhuǎn)角β取定四個(gè)范圍BM、B02、B03 和 B04，區(qū)域 1={α ≥ a th, β eBM}，區(qū)域 2={α ≥ α th，β eB02}，區(qū)域3={α ^ a th, β e B03I，區(qū)域 4={ α ≥ α th, β E BeJ ； 所述左手掌抬起到與左肩、右肩近似平行的位置判斷方式如下: 為左手臂的水平角Y取定一個(gè)閾值Yth，當(dāng)Y ^ Yth時(shí)，判斷為左手掌已抬起到與兩肩部近似平行的位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于Kinect的手勢(shì)識(shí)別智能家居控制方法，其特征在于:所述ΒΜ、Β02、Β03和B04的范圍如下:
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的基于Kinect的手勢(shì)識(shí)別智能家居控制方法，其特征在于:步驟3)所述的篩選過(guò)程是每10幀圖像執(zhí)行一次，而所述Kinect攝像機(jī)的攝像頭幀率為30幀/秒。
9.基于Kinect的手勢(shì)識(shí)別智能家居控制系統(tǒng)，其特征在于:包括手勢(shì)識(shí)別裝置和控制平臺(tái)，所述手勢(shì)識(shí)別裝置包括依次相連的Kinect攝像機(jī)、數(shù)據(jù)處理裝置和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸裝置，所述數(shù)據(jù)處理裝置通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸裝置與控制平臺(tái)相連，其中: 所述Kinect攝像機(jī)，用于采集出現(xiàn)在其攝像頭前面所有用戶的骨架關(guān)節(jié)點(diǎn)信息數(shù)據(jù)； 所述數(shù)據(jù)處理裝置，用于接收Kinect攝像機(jī)采集的骨架關(guān)節(jié)點(diǎn)信息數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理，識(shí)別出用戶的手勢(shì)，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸裝置將手勢(shì)所對(duì)應(yīng)的控制指令傳輸?shù)娇刂破脚_(tái)，同時(shí)將識(shí)別結(jié)果顯示在屏幕上； 所述控制平臺(tái)，用于對(duì)數(shù)據(jù)處理裝置傳輸?shù)目刂浦噶钸M(jìn)行解析，并根據(jù)解析后的控制指令對(duì)家居設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的操作。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于Kinect的手勢(shì)識(shí)別智能家居控制系統(tǒng)，其特征在于:所述數(shù)據(jù)處理裝置采用PC機(jī)；所述無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸裝置采用無(wú)線路由器；所述控制平臺(tái)采用施耐德控制裝置，包括Wiser模塊和多個(gè)C-Bus控制模塊，所述每個(gè)C-Bus控制模塊都有與其對(duì)應(yīng)的家居設(shè)備，所述Wiser模塊用于對(duì)數(shù)據(jù)處理裝置傳輸?shù)目刂浦噶钸M(jìn)行解析，并將解析后的控制指令發(fā)送到對(duì)應(yīng)具體家居設(shè)備的C-Bus控制模塊，使C-Bus控制模塊根據(jù)解析后的控制指令對(duì)家居設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的操作。
【文檔編號(hào)】G06F3/01GK103760976SQ201410011329
【公開(kāi)日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2014年1月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月9日
【發(fā)明者】錢世奇, 曹祖略, 肖毅強(qiáng), 徐少杰, 林偉輝, 黃旭為, 劉樹(shù)強(qiáng), 石亞林 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)