一种激光打火机及控制方法与流程

本发明涉及激光打火机技术领域，更具体地说涉及一种激光打火机及控制方法。

背景技术：

在生活中，打火机是小型取火装置，主要用于取火，在生活中是必不可少的。而其外观类似枪、表、汽车、卡通形象等，有的还能发光发亮，具有一定的娱乐性，对儿童具有较大吸引力。儿童一旦不慎将激光打火机当成玩具玩耍，或者误操作按压了点火按钮，极有可能造成伤害事故的发生。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种激光打火机及控制方法，通过采集和识别使用者的虹膜信息，智能执行使用者的点火操作。

本发明解决其技术问题的解决方案是：一种激光打火机控制方法，包括激光打火机，所述控制方法包括：

采集使用者的虹膜纹理图像，作为目标虹膜纹理图像，判断所述目标虹膜纹理图像是否预先在所述激光打火机中注册过，如果注册过，则所述激光打火机执行所述使用者的点火指令；

注册时，使用者录入虹膜纹理图像作为参考虹膜纹理图像。

进一步，所述判断所述目标虹膜纹理图像是否预先在所述激光打火机中注册过的方法包括：

对所述参考虹膜纹理图像和目标虹膜纹理图像进行预处理，提取出参考虹膜纹理图像和目标虹膜纹理图像的特征，采用haming相似性距离的测度方法对参考虹膜纹理图像和目标虹膜纹理图像提取出的特征点进行匹配，确定匹配率；

判断匹配率是否超过阈值，当匹配率超过阈值时，则判断所述目标虹膜纹理图像已在所述激光打火机中注册过。

进一步，所述预处理的方法包括：

对图像进行中值滤波处理，根据灰度直方图由阈值分割算法分离出瞳孔区域，并采用连续性区域检测方法剔除睫毛噪声，根据灰度累加极值定位图像中虹膜的内边界，通过daugman环量线积分算子进一步定位出瞳孔参数，对定位后的图像作同态滤波处理，基于二维小波变换系数过零检测完成图像中虹膜纹理特征的提取。

一种激光打火机，包括机体，所述机体设有空腔、虹膜识别模块和开关按钮；

所述虹膜识别模块和开关按钮均设于所述机体的外侧壁上；

所述空腔由分隔板分成自上往下的两个部分，分别为第一部分和第二部分，所述第一部分设有点火结构和聚光结构；

所述点火结构包括：点火按钮和激光点火器，所述点火按钮与所述激光点火器连接，当所述点火按钮触发时，所述激光点火器可发出激光；

所述聚光结构包括点火腔，所述点火腔由反光板、聚光板、分隔板的一部分和所述空腔的内壁围成；

所述点火腔内设有点烟点；

所述聚光板上设有第一开口，所述激光点火器发出的激光可通过所述第一开口射入到所述点火腔中，所述反光板用于将入射到所述点火腔中的激光反射到聚光板中，所述聚光板用于将激光聚焦在所述点烟点上；

所述空腔上设有第二开口，所述第二开口与所述点火腔连通，卷烟的顶端可通过所述第二开口伸入到点烟点处；

所述第二部分设有：控制器、蓝牙模块和电源模块，所述电源模块用于给激光点火器提供电能；所述控制器分别与蓝牙模块、开关按钮、虹膜识别模块、激光点火器和电源模块连接。

进一步，所述点火按钮包括：按键、复位弹簧和压力传感器，所述按键的底部与所述复位弹簧的一端固定连接，所述复位弹簧的另一端与所述压力传感器的感应面抵接，所述压力传感器的输出端与所述激光点火器的控制端连接；

所述压力传感器可输出触发电平，所述激光点火器的控制端用于接收所述触发电平并发出激光。

进一步，还包括显示屏模块，所述显示屏模块与控制器电连接。

进一步，所述机体的下部设有type-c充电模块，所述type-c充电模块与电源模块电连接，所述type-c充电模块的输入端口设置在所述机体下壁的外表面。

本发明的有益效果是：所述激光打火机对使用者的虹膜信息进行非接触性采集，处理和匹配预录入的虹膜信息，智能控制激光打火机执行点火操作，有效防止儿童因好奇心将激光打火机当成玩具玩耍，造成火灾事故，提高激光打火机的安全性，避免误操作点火造成火灾事故。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。

图1是本实施例中激光打火机的结构示意图；

图2是本实施例中激光打火机的模块连接示意图；

图3是本实施例中bp神经网络的结构图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，文中所提到的所有连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少连接辅件，来组成更优的连接结构。本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。

实施例1，参照图1～图2，一种激光打火机，包括机体，所述机体设有空腔100、虹膜识别模块120和开关按钮130；

所述虹膜识别模块120和开关按钮130均设于所述机体的外侧壁上；

所述空腔100由分隔板110分成自上往下的两个部分，分别为第一部分和第二部分，所述第一部分设有点火结构和聚光结构；

所述点火结构包括：点火按钮和激光点火器220，所述点火按钮与所述激光点火器220连接，当所述点火按钮触发时，所述激光点火器220可发出激光；

所述聚光结构包括点火腔310，所述点火腔310由反光板320、聚光板330、分隔板110的一部分和所述空腔100的内壁围成；

所述点火腔310内设有点烟点；

所述聚光板330上设有第一开口350，所述激光点火器220发出的激光可通过所述第一开口350射入到所述点火腔310中，所述反光板320用于将入射到所述点火腔310中的激光反射到聚光板330中，所述聚光板330用于将激光聚焦在所述点烟点上；

所述空腔100上设有第二开口340，所述第二开口340与所述点火腔310连通，卷烟的顶端可通过所述第二开口340伸入到点烟点处；

所述第二部分设有：控制器420、蓝牙模块430和电源模块410，所述电源模块410用于给激光点火器220提供电能；所述控制器420分别与蓝牙模块430、开关按钮130、虹膜识别模块120、激光点火器220和电源模块410连接。

所述卷烟的顶端为卷烟设有烟草的一端。

使用者可以将卷烟的顶端通过第二开口340伸进点火腔310内，卷烟的顶端伸到所述点烟点处，点火腔310内的激光将卷烟快速点燃。所述反光板320和聚光板330将激光汇聚在点火腔310内，有效提高激光的利用率。

所述蓝牙模块430与绑定的终端进行蓝牙通讯连接。所述绑定的终端可为手机终端和平板电脑。

所述虹膜识别模块120用于采集使用者的虹膜纹理图像。

所述控制器420为arm处理器，型号为atsamd21g18a微型arm。所述arm处理器包括寄存器和计时器，所述控制器420用于处理采集所得的目标虹膜纹理图像，并将目标虹膜纹理图像与参考虹膜纹理图像的特征进行匹配，得出匹配率。

所述电源模块410为锂电池。所述电源模块410分别为激光点火器220、点火按钮、控制器420、蓝牙模块430、开关按钮130、显示屏模块600和虹膜识别模块120提供电能。

所述激光点火器220点火时不受气候影响，不用担心火苗被风吹灭。

一种激光打火机控制方法应用在所述一种激光打火机上，所述控制方法包括：

采集使用者的虹膜纹理图像，作为目标虹膜纹理图像，判断所述目标虹膜纹理图像是否预先在所述激光打火机中注册过，如果注册过，则所述激光打火机执行所述使用者的点火指令；

注册时，使用者录入虹膜纹理图像作为参考虹膜纹理图像。

作为优化，所述判断所述目标虹膜纹理图像是否预先在所述激光打火机中注册过的方法包括：

对所述参考虹膜纹理图像和目标虹膜纹理图像进行预处理，提取出参考虹膜纹理图像和目标虹膜纹理图像的特征，采用haming相似性距离的测度方法对参考虹膜纹理图像和目标虹膜纹理图像提取出的特征点进行匹配，确定匹配率；

判断匹配率是否超过阈值，当匹配率超过阈值时，则判断所述目标虹膜纹理图像已在所述激光打火机中注册过。

作为优化，所述预处理的方法包括：

对图像进行中值滤波处理，根据灰度直方图由阈值分割算法分离出瞳孔区域，并采用连续性区域检测方法剔除睫毛噪声，根据灰度累加极值定位图像中虹膜的内边界，通过daugman环量线积分算子进一步定位出瞳孔参数，对定位后的图像作同态滤波处理，基于二维小波变换系数过零检测完成图像中虹膜纹理特征的提取。

本发明的工作过程：

使用者注册：使用者在绑定的终端中选择“虹膜录入”的操作指令，所述终端通过所述蓝牙模块430向所述控制器420传输该操作指令，所述控制器420接收到所述操作指令后，控制虹膜识别模块120对使用者的虹膜纹理图像进行采集，虹膜识别模块120采集完成后将采集所得虹膜纹理图像传输到所述控制器420中的寄存器，作为参考虹膜纹理图像；

当使用者想执行点火操作时，按压开关按钮130，所述开关按钮130触发并向控制器420发送第一电平信号，所述控制器420接收到所述第一电平信号后，控制电源模块410为虹膜识别模块120供电，启动虹膜识别模块120，所述虹膜识别模块120采集使用者的虹膜纹理图像，作为目标虹膜纹理图像。虹膜识别模块120将所述目标虹膜纹理图像发送到控制器420，所述控制器420分别对所述参考虹膜纹理图像和目标虹膜纹理图像进行预处理，增强虹膜的纹理细节信息，并进行特征提取，采用haming相似性距离的测度方法对参考虹膜纹理图像和目标虹膜纹理图像提取出的特征进行匹配，确定匹配率。

当所述匹配率大于阈值时，控制器420控制电源模块410为点火按钮和激光点火器220供电，点火按钮和激光点火器220启动。使用者按压点火按钮，点火按钮触发向激光点火器220输出电平信号，所述激光点火器220接收到所述电平信号后发出激光。所述阈值可根据虹膜检测的精确度确定，本实施例中的阈值为90％。

本发明通过虹膜识别和匹配，智能控制激光打火机执行点火操作，只有录入虹膜纹理图像的使用者可以执行点火指令，这样有效防止儿童因好奇心将激光打火机当成玩具玩耍，造成火灾事故，提高激光打火机的安全性。

作为优化，所述点火按钮包括：按键210、复位弹簧230和压力传感器240，所述按键210的底部与所述复位弹簧230的一端固定连接，所述复位弹簧230的另一端与所述压力传感器240的感应面抵接，所述压力传感器240的输出端与所述激光点火器220的控制端连接；

所述压力传感器240可输出触发电平，所述激光点火器220的控制端用于接收所述触发电平并发出激光。

使用者按压按键210，通过按压按键210使弹簧受力形变，对压力传感器240的感应面有力的作用，压力传感器240触发，压力传感器240的输出端向所述激光点火器220的控制端发送触发电平信号，所述激光点火器220接收到所述触发电平信号后，发出激光。

作为优化，还包括显示屏模块600，所述显示屏模块600与控制器420电连接。所述显示屏模块600用于显示激光打火机剩余点火次数和剩余电量，可以在电源模块410电量不多时，提醒使用者及时充电。

检测电源模块410的剩余电量的过程：

通过在电源模块410的回路上串联一个电量计量芯片，电量计量芯片中设有取样电阻，所述电量计量芯片监测测试单位时间内通过取样电阻的回路流经的电流大小，当电流是随时间变化，且流过不同的电流后产生不同的压差时，所述电量计量芯片将所述不同的电流后产生不同的压差发送给控制器420，控制器420对所述不同的电流产生的压差进行积分计算，算出电源模块410的剩余电量。所述控制器420计算出电源模块410的当前剩余电量占总电量的百分之几，并将当前剩余电量占总电量的百分之几的数据信息转换成第一数字信号，并将第一数字信号传输给显示屏模块600，显示屏模块600接收到所述第一数字信号后，显示当前的剩余电量占总电量的百分之几。

所述检测激光打火机当前剩余点火次数的方法1：

产品测试阶段，对大量的激光打火机进行数据测试，通过控制器420采集激光打火机的每次点火时长以及每次点火消耗的电量值，作为第一测试数据集，通过求第一测试数据集中点火时长的平均值，得出激光打火机平均点火时长，以及对应平均点火时长消耗的电量值，将电源模块410的总电量值除以平均点火时长消耗的电量值，即可得到激光打火机的点火总次数。

所述控制器420采集压力传感器240的触发次数，得出已经点火次数，将所述点火总次数减去所述已经点火次数，可得到当前剩余点火次数。控制器420将当前剩余点火次数转换成第二数字信号后传输给显示屏模块600，所述显示屏模块600接收到所述第二数字信号后，显示当前剩余点火次数。

参考图3，所述检测激光打火机剩余点火次数的方法2：

产品测试阶段，对大量的激光打火机进行数据测试，通过控制器420采集使用者每次点火的点火总时长、实际点火时长、对应当前剩余电量和点火间隔时长，作为第二测试数据集。所述点火总时长为使用者打开激光打火机开始操作、点火再到关闭激光打火机整个过程的时长，所述实际点火时长为压力传感器240触发到激光点火器220停止发出激光的时长。

控制器420对所述第二测试数据集进行计算和训练。

将所有的点火总时长的数值按时间长短排序平均分为三个子集，分别为v1、v2和v3，所述v1代表较长点火总时长，v2代表中等点火总时长，v3代表较短点火总时长。v4为点火间隔时长的集合，v5为当前剩余电量的集合。根据初始预设的点火总时长阈值和点火间隔时长阈值，对v1、v2、v3和v4进行归一化处理。再利用bp神经网络对v1、v2、v3、v4和v5进行训练：将v1、v2、v3、v4和v5的数据代入sigmoid函数中计算输入层的输出：

将v1、v2、v3、v4和v5代入(1-1)中的vi，其中vi＝ii-r1i。根据公式(1-1)和(1-2)得到第一隐层的输出值h1、h2和h3，根据这三个变量的数据计算第二隐层的输出值：

根据公式(1-3)得到c1、c2、c3和c4。

根据公式(1-4)得到计算输出层的输出值t1、t2和t3。

其中r1i、r2j、r3k和r4l分别为各个层的阈值，wij、wjk和wkl分别为各个层的权重。

训练步骤1：分别计算h11、h21和h31。其中h11为正常点火总时长，通过计算所述第二测试数据集中的点火总时长的众数得到。

h21为正常非点火时长，所述第二测试数据集中的点火总时长减去对应的实际点火时长，即可得到非点火时长的数据集，通过计算非点火时长的数据集中的众数，得到正常非点火时长h21。

h31为剩余点火时长，检测所述正常点火总时长对应需要消耗的电量，根据v5剩余电量的数据和以下公式，即可求解出剩余点火时长：

将第一隐层的输出值h1、h2、h3与h11、h21、h31进行对比，计算出误差，分析误差和调整训练输入层和第一隐层的阈值和权重，使得出的第一隐层的输出值h1、h2、h3与h11、h21、h31的误差在可接受误差范围内。

训练步骤2：分别计算c11、c21和c31。其中c11为点火总时长，即为使用者进行一次点火的所有动作使用的时长；c21为实际点火时长，即为使用者进行一次点火，压力传感器240触发到激光点火器220停止发出激光的时间，c31为没点火时长，通过c11减去c21即可得到c31，c41为实际点火时长和没点火时长的百分比，即c21和c31的百分比。

将第二隐层的输出值c1、c2、c3、c4和c11、c21、c31、c41进行对比，计算出误差，分析误差和调整训练第二隐层的阈值和权重，使得出的第二隐层的输出值c1、c2、c3、c4和c11、c21、c31、c41的误差在可接受误差范围内。

训练步骤3，分别计算出t11、t21和t31。其中t11为剩余点火次数，检测所述点火总时长c11所需电量，通过将v5剩余电量除以所述点火总时长c11所需电量，即可求出剩余点火次数t11；t21为剩余点火时长，与所述h31相同；t31为点烟成功率，c21为实际点火时长除以c11为点火总时长，得到点烟成功率t31。

将输出层的输出值t1、t2、t3和t11、t21、t31进行对比，计算出误差，分析误差和调整训练输出层的阈值和权重，使得出的输出层的输出值t1、t2、t3和t11、t21、t31的误差在可接受误差范围内。

通过训练步骤1、2和3，得到较为符合第二测试数据集的激光打火机bp神经网络。

则在使用者使用激光打火机时，控制器420采集当前点火总时长、当前剩余电量以及与上一次点火的点火间隔时长，将所述当前点火总时长、当前剩余电量以及与上一次点火的点火间隔时长的数值代入所述激光打火机bp神经网络，即计算得出当前剩余点火次数。

控制器420将当前剩余点火次数转换成第三数字信号后传输给显示屏模块600，所述显示屏模块600接收到所述第三数字信号后，显示当前剩余点火次数。

作为优化，所述机体的下部设有type-c充电模块500，所述type-c充电模块500与电源模块410电连接，所述type-c充电模块500的输入端口设置在所述机体下壁的外表面。

使用者可以通过type-c充电模块500为电源模块410充电，使得激光打火机可以不断循环利用，延长使用寿命。

本实施例中采集使用者的虹膜纹理图案进行匹配，非接触性采集，安全性高，比采集指纹和密码等更干净卫生。

本发明通过采集和智能识别使用者的虹膜信息，控制激光打火机执行点火操作，提高了打火机的使用安全性，避免误操作点火造成火灾事故。

以上对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。