一种基于多点光源的体感智能照明系统和方法与流程

本发明属于计算机仿真技术领域，尤其涉及一种基于多点光源的体感智能照明系统和方法。

背景技术：

传统照明一般需要手动控制开关，同时在功能上，其缺少调光等功能，因而，传统照明具有诸多不足之处，例如：手动开关布线繁琐、造价高、安装周期长；在较大的空间内无法实现统一的开关操作；长时间固定的亮度导致功率消耗高；亮度骤然变化造成对人眼的刺激。

这些问题不仅造成了资源上的浪费，同时还造成了生活中的很多不便。传统照明的固定开关、固定亮度都难以使人们随时随地控制身边环境的亮度，这对于人们日常生活是十分不友好的。此外，若需改变已有照明的亮度和颜色等属性，往往只能通过更换照明设备实现，如此繁琐的操作难以完全迎合日常生活中在各种情境下的对同一照明系统的需求。上述问题都体现了传统照明的诸多方面的缺陷。

普遍的智能照明大多是在已设定好的场景灯光内进行切换，这种方法虽然能够在一定程度上控制照明的变化，但是这并不能完全满足用户的在所有场景下的需求，灵活性也很低，也不能完全的做到节能与智能。在交互方面，目前的智能照明基本由终端来进行操控，这种方法虽然能够达到一定的控制，但是并不能时刻与用户进行精准交互，而在操控时操作方法又偏复杂。很难让用户获得良好的交互体验。

技术实现要素：

针对现有智能照明的不足与局限，本发明提供一种体感智能照明系统和方法，通过体感设备实现交互从而操控照明，使用户能用简单的肢体动作完成与照明设备的控制和交互。

为了实现上述需求，解决目前的问题，本发明采用的技术手段如下：

一种基于多点光源的体感智能照明系统包括：硬件系统和软件系统，其中，硬件系统包括显示设备、个人计算机、体感交互控制器、照明装置和dmx转换器；显示设备：用于显示本系统中的视觉信息，以便用户进行交互；体感交互控制器，用于用户是将体感信息输入至个人计算机，实现交互；dmx转换器，用于将电脑端信号转换为照明装置可识别的信号，并传出给照明装置；照明装置，用于展示实际照明效果；

软件系统包括：体感交互输入模块、逻辑交互模块、用户界面显示和管理模块、照明控制输出模块，其中，

体感交互输入模块，用于采集用户的动作输入信息，同时传入到交互系统中；

逻辑交互模块，用于控制整体逻辑，根据体感交互控制器提供的用户点击信息进行判断，通过用户界面显示模块将交互结果反馈给用户，并传输输入信息给照明控制输出模块；

用户界面显示和管理模块，用于提供ui的显示刷新接口，以及接收来自逻辑判断模块传输的命令，加载不同的资源，在显示设备上显示交互结果；

照明控制输出模块，用于显示交互系统最终的照明效果，将显示结果用实体照明装置准确呈现。

作为优选，照明控制输出模块包括：

数据转化模块，用于处理得到的数据信息，将其转化为照明装备可接受的数据信息；

照明控制模块，用于数据信息下达给照明装备。

一种采用基于多点光源的体感智能照明系统的体感智能照明方法，包括以下步骤：

步骤1、更改位置交互步骤

步骤1.1、用户移动手臂到位于主界面上的更改位置按钮，并用手指双击；系统将点击事件传入逻辑判断模块，根据判断结果切换至位置交互界面；界面中将出现房间的俯视图，以及用户的位置点图标，并在界面下方有四个图标，分别代表房间中的四个定点位置；

步骤1.2、用户做出手势将更改俯视图中的人物位置；放松状态为停止不动，握拳为向前行走，张开手为向后倒退，手往左摆为向左移动，手往右摆为向右移动；系统将手势事件传入逻辑判断模块，根据判断得出的手势对俯视图中的人物位置进行改变，并向照明控制输出模块发送位置信息。

步骤1.3、根据接受的信息，照明控制输出模块的数据转化模块会先将传入信息进行处理，并将其传入照明控制模块，照明控制模块接收到信息会改变对应的灯光效果，并通过照明装置显示；

步骤1.4、用户点击图标所在位置，图标以高亮显示的方式给予用户点击的反馈，系统会根据不同图标的位置信息改变界面中的图像，显示图像为位于所选图标定点位置的摄像机的图像；

步骤1.5、用户点击返回按钮所在位置，系统会返回到主界面，并将位置交互界面的状态保存，并保持照明控制输出模块的信息不变；

步骤2、更改属性交互步骤

步骤2.1、用户移动手臂到位于主界面上的更改属性按钮，并用手指双击。系统将点击事件传入逻辑判断模块，根据判断结果切换至属性交互界面。界面中将出现距离用户位置最近的定点摄像机中的图像，以及供更改的颜色和亮度按钮。

步骤2.2、用户点击图标所在位置，图标以高亮显示的方式给予用户点击的反馈，系统会根据不同图标的位置信息改变界面中的图像中所显示的光源的对应属性，显示图像为位于距离所选图标定点位置的摄像机的图像。并向照明控制输出模块发送所更改的属性信息。

步骤2.3、根据接受的信息，照明控制输出模块的数据转化模块会先将传入信息进行处理，并将其传入照明控制模块，照明控制模块接收到信息会改变对应的灯光效果，并通过照明装置显示。

使用本发明中的系统与方法，可以带来如下有益效果：

1.利用智能灯光控制技术，结合了目前普及度较高的led设备和家用计算机，使智能照明更加普及。同时，照明的智能控制具有传统照明所不具备的耗能小、使用便利等优点，解决了传统照明耗能大、难以随时控制照明的问题，有利于节能减排的实现。

2.将智能照明与体感交互技术结合。用户可通过简单的肢体动作进行交互，这种交互方式不仅增加了互动性与趣味性，并且可以实现常规智能照明难以实现的交互内容。

附图说明

图1为本发明所涉及的硬件设备组成框图；

图2为本发明所涉及的交互系统组成框图；

图3为更改位置交互的示意图；

图4为更改位置交互的方法流程图；

图5为更改属性交互的示意图；

图6为更改属性交互的方法流程图。

具体实施方式

如图1和2所示，本发明实施例提供一种体感智能照明系统，以民用级个人电脑、多媒体输出设备、体感输入设备和照明装置为硬件部分，使用个人电脑上运行软件部分来进行虚拟现实的模拟，再利用民用级别的多媒体输出设备将照明模拟效果提供给观览者，照明设备实时展示模拟效果。

该系统的硬件部分包括显示设备，个人计算机，体感交互控制器，照明装置和dmx转换器。软件部分包括基于多点光源的体感智能照明系统软件。其中：

显示设备：用于显示本系统中的视觉信息，展示ui界面，以便用户进行交互。

个人计算机：用于运行本系统中的软件部分。它必须是一台能够流畅运行基于多点光源的体感智能照明系统软件，并且有网线接口的个人电脑。它必须能够与本系统中的其他硬件很好的兼容并工作。它的作用是流畅运行本系统的软件，接受来自体感交互控制器的输入信息并发送给软件，软件再根据内置功能将交互结果通过连接在个人计算机上的显示设备进行输出。

体感交互控制器：用户可以使用体感交互控制器与本系统进行交互。它是一件或多件体感交互控制器，并且在本系统中与软件和个人计算机兼容(例如thalmiclabs公司生产的myo臂环游戏体感控制器以及其他种类的体感控制器)。他的作用是接收用户的体感动作输入信息，并将他们通过个人计算机上的接口传给软件。

dmx转换器：用于连接电脑和照明装置，将电脑端信号转换为照明装置可识别的信号，并通过另一端的接口传出给照明装置。

照明装置：用于显示本系统中的视觉信息，展示实际照明效果。此设备必须为led灯组或者led点阵，用来输出实际的灯光效果。

软件部分包括交互模块和照明控制输出模块。其中：

交互模块用于接收和处理用户的触控数据信息，所述交互模块包括：体感交互输入模块，逻辑交互模块，用户界面显示和管理模块。其中：

体感交互输入模块用于采集，处理用户的动作输入信息，等待逻辑交互模块使用。它能够接受体感控制器传入的用户动作数据，并根据一段时间内用户输入的动作数据和预制的动作数据判断出目前用户的动作状态，并将这种动作状态与细节告诉其他模块。

逻辑交互模块用于控制整体逻辑，并根据体感交互输入模块提供的用户输入进行运算并通过虚拟现实视觉显示模块将交互结果反馈给用户，并传输输入信息给照明控制输出模块。它还管理当前运行时所处的功能模块，可以根据用户的输入切换当前运行的功能模块，以实现不同的功能和运算。功能模块可以根据需求进行增减，以方便扩大本系统的需求。

用户界面显示和管理模块，提供ui(用户界面，userinterface)的显示刷新接口，当逻辑交互模块调用用户界面显示和管理模块时，该模块显示相应的ui信息，以及接收来自逻辑判断模块传输的命令，加载不同的资源，在显示设备上显示交互结果。

照明控制输出模块用于接收逻辑交互模块的输入信息，并将其转化成为照明装置可接受的数据信息，并传输给照明设备，使其表达用户需要的照明效果。其中：

数据转化模块用于处理得到的数据信息，在模拟场景中处理后，从而得到对每个照明装备控制数据，并将其转化为照明装备可接受的数据信息。

照明控制模块用于将数据转化模块得出的数据信息下达到每个照明装备上。

一种基于多点光源的体感智能照明方法，包括以下步骤：

步骤1、更改位置交互步骤，如图3和4所示，

执行以下逻辑：显示设备上的用户界面显示和管理模块首先更新“鼠标”在界面中的位置，用户用手指双击，经体感交互输入模块判断手势后，“鼠标”的位置坐标即为手指触摸的点的坐标，逻辑判断模块根据该坐标和图标的感应范围进行对比，若坐标位于图标的感应范围内，则判定为该图标被点击，随之，边框出现在该图案周围，同时界面中的显示图像改变；用户若做出手势(向左摆手，向右摆手，握拳，松手)经体感交互输入模块判断手势后，直接将手势对应的信号传入逻辑判断模块，逻辑判断模块根据传入信息对代表位置的坐标进行判断，若坐标位于可移动范围内，则代表位置的图标的位置改变。具体为：

步骤1.1、用户移动手臂到位于主界面上的更改位置按钮，并用手指双击。系统将点击事件传入逻辑判断模块，根据判断结果切换至位置交互界面。界面中将出现房间的俯视图，以及用户的位置点图标，并在界面下方有四个图标，分别代表房间中的四个定点位置。

步骤1.2、用户做出手势将更改俯视图中的人物位置。放松状态为停止不动，握拳为向前行走，张开手为向后倒退，手往左摆为向左移动，手往右摆为向右移动。系统将手势事件传入逻辑判断模块，根据判断得出的手势对俯视图中的人物位置进行改变，并向照明控制输出模块发送位置信息。

步骤1.3、根据接受的信息，照明控制输出模块的数据转化模块会先将传入信息进行处理，并将其传入照明控制模块，照明控制模块接收到信息会改变对应的灯光效果，并通过照明装置显示。

步骤1.4、用户点击图标所在位置，图标以高亮显示的方式给予用户点击的反馈，系统会根据不同图标的位置信息改变界面中的图像，显示图像为位于所选图标定点位置的摄像机的图像。

步骤1.5、用户点击返回按钮所在位置，系统会返回到主界面，并将位置交互界面的状态保存，并保持照明控制输出模块的信息不变。

步骤2、更改属性交互步骤，如图5和6所示，

步骤2.1、用户移动手臂到位于主界面上的更改属性按钮，并用手指双击。系统将点击事件传入逻辑判断模块，根据判断结果切换至属性交互界面。界面中将出现距离用户位置最近的定点摄像机中的图像，以及供更改的颜色和亮度按钮。

步骤2.2、用户点击图标所在位置，图标以高亮显示的方式给予用户点击的反馈，系统会根据不同图标的位置信息改变界面中的图像中所显示的光源的对应属性，显示图像为位于距离所选图标定点位置的摄像机的图像。并向照明控制输出模块发送所更改的属性信息。

步骤2.3、根据接受的信息，照明控制输出模块的数据转化模块会先将传入信息进行处理，并将其传入照明控制模块，照明控制模块接收到信息会改变对应的灯光效果，并通过照明装置显示。

步骤2.4、用户点击返回按钮所在位置，系统会返回到主界面，并将位置交互界面的状态保存，并保持照明控制输出模块的信息不变。

在本发明中，更改属性功能依靠按钮进行交互，属性对应的图案素材相当于一些按钮，程序使用事件系统告诉程序某一个按钮当前状态，对于这些按钮，设置如下三种事件：手移入事件(onhover)、点击事件(onclick)、手移出事件(onexit)。每一个都有一个判定区域用作按钮的主体，每个事件的实现方法如下：

手移入事件(onhover)：用户的手臂位置在屏幕上的映射从该按钮的判定区域外移动到判定区域内。触发时机是手移进去的时刻。它可以用来执行手移入按钮时需要的功能，例如按钮边框变色等。

点击事件(onclick)：最后一次手移入按钮后与屏幕的接触时间达到了按下临界时间。由按钮判断事件是否触发，触发时机为达到按下临界时间的时刻。这其中包含两个参数：①所选图标对应属性的当前状态；②所选图标的当前状态。这个事件是该按钮的一个主要事件，它可以用来执行按钮被点击时要执行的功能，例如外发光的出现和消失、颜色和亮度的选择与取消选择等。

手移出事件(onexit)：用户的手臂位置在屏幕上的映射从该按钮的判定区域内移动到判定区域外。触发时机是手从按钮判定区域移出的时刻。它可以用来通知并运行手移出按钮时需要执行的功能，例如按钮边框取消变色等。

每一个按钮的轮询需要在交互程序的主循环中运行。通过上述按钮系统和相关的事件触发机制，本系统就可以允许用户使用按钮进行交互了。

通过上面所述方法，用户可以使用体感设备与基于多点光源的体感智能照明系统中的模拟场景进行交互。本发明的目的则是通过使用数字多媒体技术与本专利中的体感交互方法让使用者体验一种更加新颖，内容更加丰富的智能照明控制交互体验。