专利名称：基于移动设备指向的智能家电交互控制方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及人机交互领域，具体涉及一种用于实现人、移动设备和智能家电之间自然和谐的交互控制方法及装置。
背景技术：
随着电子技术和计算机技术的发展，智能家电已经成为人们日常生活的一部分。 智能家电的确能促进人们的日常安排和丰富人们的日常生活，但是用户和智能家电之间的交互依然不够便捷。人们期待能通过一种直观的方式和周围的家电进行交互，而人的手势可以说是最为自然、直观和易于学习的交互手段。所以，指向结合手势可以为用户和智能家电的交互过程中提供一个直观而有效的解决方案。智能移动设备是移动环境中重要的计算终端，能帮助用户实时地与外界保持联系。然而，在已有的将手持设备作为移动环境中交互设备的工作中，如何利用移动设备快速而自然地选择一个智能家电仍然是一个富有挑战性的任务。例如，E. Rukzio和 K. Leichtenstern等人提出的基于激光指向器的方案，需要在家电上安装光线传感器。 R. Ballagas和J. Borchers等人提出的基于摄像头的手机指向选择方案，需要在环境中部署视像符码(Visual Codes)。R Want和KP Fishkin等人提出的基于RFID的手机指向选择方案在交互时需要将装备有RFID读取器的手机靠近家电。但是，由于智能家电数量较多，这些交互方式都存在交互安装设置麻烦、使用复杂、易用性差、成本较高、控制方式不够灵活的缺点，无法满足智能家电领域的需要。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种交互简单直观、使用简单方便、适应性好、控制灵活、实施成本低的基于移动设备指向的智能家电交互控制方法及装置。为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为一种基于移动设备指向的智能家电交互控制方法，其实施步骤如下1)建立带有智能家电模型的室内三维空间模型；2)为每一种智能家电建立可识别的交互控制命令以及该命令所对应的手势模型；3)初始移动设备的位置，移动所述移动设备并获取其运动方向信息，遍历列举出所述三维空间模型内该运动方向所对应的所有智能家电；4)获取用户选择的智能家电信息，向用户列出该智能家电所对应的所有手势模型；5)识别用户发出的手势模型，根据识别的手势模型通过无线网络向所述智能家电发出交互控制命令执行交互控制。作为本发明基于移动设备指向的智能家电交互控制方法的进一步改进所述步骤1)中建立三维空间模型时，首先在室内选定一个原点和一个初始朝向，然后根据智能家电与所述原点的相对位置设置其三维坐标、相对所述初始朝向的旋转方向设置其三轴旋转方向，并为智能家电建立六面体模型，最后根据三维坐标、三轴旋转方向以及六面体模型的大小建立该智能家电的空间模型。步骤3)中获取移动设备的运动方向对应的智能家电信息时，首先计算出移动设备运动方向的指向线，获取所述指向线与所述智能家电六面体模型中控制信号接受面之间的交点，然后判断该交点是否位于所述智能家电六面体模型中控制信号接受面内，如果该交点位于智能家电六面体模型中控制信号接受面内，则判定该智能家电为所述移动设备运动方向所对应的智能家电。此外，也可以根据三维坐标来获取移动设备的运动方向对应的智能家电信息，其详细步骤如下a)获取三维空间模型中智能家电的三维坐标Pdev和旋转矩阵Mdev，Pdev = (Xdev，Ydev' Zdev)，Mdev = [sin (Yawdev)，-cos (Yawdev)，sin (Pitchdev)]，其中，Xdev，Ydev，Zdev为智能家电的三维坐标值，Yawdev和Pitchdev为智能家电的三维旋转值；b)获取移动设备的三维坐标Pph。ne和三维旋转值Mph。ne，Pph。ne = (Xphone, Yphone, Zphone)，
权利要求
1.一种基于移动设备指向的智能家电交互控制方法，其特征在于其实施步骤如下1)建立带有智能家电模型的室内三维空间模型；2)为每一种智能家电建立可识别的交互控制命令以及该命令所对应的手势模型；3)初始移动设备的位置，移动所述移动设备并获取其运动方向信息，遍历列举出所述三维空间模型内该运动方向所对应的所有智能家电；4)获取用户选择的智能家电信息，向用户列出该智能家电所对应的所有手势模型；5)识别用户发出的手势模型，根据识别的手势模型通过无线网络向所述智能家电发出交互控制命令执行交互控制。
2.根据权利要求1所述的基于移动设备指向的智能家电交互控制方法，其特征在于 所述步骤1)中建立三维空间模型时，首先在室内选定一个原点和一个初始朝向，然后根据智能家电与所述原点的相对位置设置其三维坐标、相对所述初始朝向的旋转方向设置其三轴旋转方向，并为智能家电建立六面体模型，最后根据三维坐标、三轴旋转方向以及六面体模型的大小建立该智能家电的空间模型。
3.根据权利要求2所述的基于移动设备指向的智能家电交互控制方法，其特征在于 所述步骤幻中获取移动设备的运动方向对应的智能家电信息时，首先计算出移动设备运动方向的指向线，获取所述指向线与所述智能家电六面体模型中控制信号接受面之间的交点，然后判断该交点是否位于所述智能家电六面体模型中控制信号接受面内，如果该交点位于智能家电六面体模型中控制信号接受面内，则判定该智能家电为所述移动设备运动方向所对应的智能家电。
4.根据权利要求2所述的基于移动设备指向的智能家电交互控制方法，其特征在于 所述步骤3)中获取移动设备的运动方向对应的智能家电信息时的详细步骤如下a)获取三维空间模型中智能家电的三维坐标Pdev和旋转矩阵Mdev，
5.根据权利要求1或2或3或4所述的基于移动设备指向的智能家电交互控制方法， 其特征在于所述步骤幻中识别用户发出的手势模型详细包括a)预先设置手势模型；b)采集移动设备的三轴加速度数据序列并进行分帧处理，得到多个三维加速度数据子序列帧；c)将三维加速度数据子序列帧分别进行帧内三维加速度数据序列的信号特征提取，并将三维空间模型内沿着χ轴、y轴、ζ轴上的多个不同的信号特征连接成一个帧内特征描述子；d)将一个手势的多个帧的帧内特征描述子连接成一个整体特征描述子；e)运用多类支持向量机模型对所有整体特征描述子进行建模和参数训练，得到在整体特征描述子张成的向量空间中不同种类手势的分界面，将该分界面与所述步骤a)中设置的手势模型进行比较识别。
6.一种基于移动设备指向的智能家电交互控制装置，其特征在于它包括移动设备传感器信息采集模块，用于采集移动设备的三轴加速度以及旋转方向；数据空间位置指向模块，用于存储包括智能家电在内的三维空间模型，并根据所述移动设备传感器信息采集模块输出的数据输出移动设备运动方向所对应的所有智能家电信息；手势信息处理分析模块，用于根据所述移动设备传感器信息采集模块输出的数据识别用户输入的手势信息；多模态交互及展示模块，用于展示移动设备运动方向所对应的所有智能家电信息并在用户选定智能家电后展示该智能家电所对应的所有手势模型信息，并根据用户输入的手势信息与智能家电执行交互控制；所述移动设备传感器信息采集模块与数据空间位置指向模块、手势信息处理分析模块相连，所述手势信息处理分析模块与多模态交互及展示模块相连，所述多模态交互及展示模块通过无线网络与智能家电相连。
全文摘要
本发明公开了一种基于移动设备指向的智能家电交互控制方法及装置，方法实施步骤如下1)建立室内的三维空间模型；2)为每一种智能家电建立可识别的交互控制命令以及该命令所对应的手势模型；3)初始移动设备的位置，移动所述移动设备并计算该运动方向所对应的所有智能家电；4)获取用户选择的智能家电；5)识别用户发出的手势模型，通过无线网络向智能家电发出交互控制命令执行交互控制；装置包括移动设备传感器信息采集模块、数据空间位置指向模块、手势信息处理分析模块、多模态交互及展示模块。本发明具有交互简单直观、使用简单方便、适应性好、控制灵活、实施成本低的优点。
文档编号G06F3/01GK102184014SQ201110122470
公开日2011年9月14日 申请日期2011年5月12日 优先权日2011年5月12日
发明者吴嘉慧, 李石坚, 潘纲, 郑泽铭 申请人:浙江大学