一种基于图像处理的手表控制智能电器的方法及系统与流程

本发明涉及智能控制领域，尤其涉及一种基于图像处理的手表控制智能电器的方法及系统。

背景技术：

随着信息化技术的逐步发展、网络技术的日益完善、可应用网络载体的日益丰富和大带宽室内网络入户战略的逐步推广，智能化信息服务进家入户成为可能。居民通过电视机遥控器、手机等终端即可实现互动，方便快捷地享受到智能、舒适、高效与安全的家居生活。智能家庭服务作为与千家万户息息相关的民生工程，这一领域的各项相关应用受到广泛重视并得到迅速发展。

各大公司提出智能家庭概念并进行市场布局，但是并没有一个得到市场认同的方案。现在大家讨论都是智能家庭的核心控制处理入口，如电视，路由器等。核心控制采集设备现在并没有一个方案。本发明提出一种以手表采集图像为核心控制采集的智能家庭控制技术。图像识别与模式识别是现在比较前沿的技术。对于一些固定的图像、文字、形状，现有技术已经一定程度上能够识别出它的类别用途。手势识别也是其中一种典型的应用技术。

现在的手势控制技术，使用场景受限，并不适用于智能家庭中各个电器都可以智能控制的多对象控制模式。

公开号为cn205334371u的专利公开了一种手势遥控家电的可穿戴设备，包括可穿戴设备本体，所述可穿戴设备本体上设有识别人体动作的感应器、mcu电路和信号发射模块，所述感应器通过mcu电路与信号发射模块相连接，该发明公开的手势遥控家电的可穿戴设备，通过手势即可远程遥控多种不同类型的智能电子家电，减少了对各式各样遥控器的依赖。但是只适用于单一控制对象模式。

公开号为cn104703004a的专利公开了一种手势遥控器，包括：摄像头和手势识别装置，所述摄像头与手势识别装置相连，所述手势识别装置又与电视或其他电器连接。该发明结构简单，通过手势识别装置控制电视打开，关闭等各种状态。但是也是一对一的解决方案，只适用于单一的控制对象的模式。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题目的在于提供一种基于图像处理的手表控制智能电器的方法及系统，用以解决现有的手势控制技术使用场景有限，不适用于智能控制的多对象控制模式。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于图像处理的手表控制智能电器的方法，包括步骤：

通过手表识别用户手臂的动作方向及手势变换以确定控制对象信息及控制信息；

将所述获取的控制对象信息及控制信息传递给控制模块；

控制模块根据所述控制对象信息及所述控制信息改变控制对象的状态。

进一步地，还包括步骤：

检测所述手表表盘是否近似水平，若是，开启识别模式。

进一步地，所述手表的侧边设有摄像头以采集用户手臂前方的图像和/或用户手势。

进一步地，所述手表表盘的侧边设有可旋转的红外摄像头以采集用户手势。

进一步地，识别用户手势变换以确定控制信息的步骤，还包括：

获取所述手表的空间状态；

通过所述摄像头和/或红外摄像头，获取手表移动的方向和/或移动的幅度以获取所述手表的空间信息；

根据手表的空间状态，手表移动的方向和/或移动的幅度及控制对象信息确定控制信息。

一种基于图像处理的手表控制智能电器的系统，包括：

识别模块，用于识别用户手臂的动作方向及手势变换以确定控制对象信息及控制信息；

传输模块，用于将所述获取的控制对象信息及控制信息传递给控制模块；

控制模块，用于根据所述控制对象信息及所述控制信息改变控制对象的状态。

进一步地，还包括：

触发模块，包括方向传感器，用于检测手表表盘是否近似水平，若是，开启识别模块。

进一步地，所述识别模块包括：摄像头，位于所述手表的侧边，用于采集用户手臂前方的图像和/或用户手势。

进一步地，所述识别模块还包括：可旋转的红外摄像头，位于所述手表表盘的侧边，用于采集用户手势。

进一步地，所述红外摄像头和/或摄像头还用于获取手表移动的方向和/或移动的幅度以获取所述手表的空间信息。

本发明能自动识别控制信息与控制对象；且手表便于携带，贴近生活，使用方便；在智能家庭应用场景中，能够较好地串联其他智能设备。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种基于图像处理的手表控制智能电器的方法流程图；

图2是本发明实施例提供的一种基于图像处理的手表控制智能电器的系统结构图。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

本发明实施例提供了一种基于图像处理的手表控制智能电器的方法，如图1所示，包括步骤：

s11：检测手表表盘是否近似水平，若是，开启识别模式；

s12：通过手表识别用户手臂的动作方向及手势变换以确定控制对象信息及控制信息；

s13：将获取的控制对象信息及控制信息传递给控制模块；

s14：控制模块根据控制对象信息及控制信息改变控制对象的状态。

随着信息化技术的逐步发展、网络技术的日益完善、可应用网络载体的日益丰富和大带宽室内网络入户战略的逐步推广，智能化信息服务进家入户成为可能。居民通过电视机遥控器、手机等终端即可实现互动，方便快捷地享受到智能、舒适、高效与安全的家居生活。智能家庭服务作为与千家万户息息相关的民生工程，这一领域的各项相关应用受到广泛重视并得到迅速发展。

智能家居控制系统是以智能家居系统为平台，家居电器及家电设备为主要控制对象，利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施进行高效集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的控制管理系统，提升家居智能、安全、便利、舒适，并实现环保控制系统平台。智能家居控制系统是智能家居核心，是智能家居控制功能实现的基础。智能家居控制系统的特点有系统构成灵活。从总体上看，智能家居控制系统是由各个子系统通过网络通信系统组合而成的。你可以根据需要，减少或者增加子系统，以满足需求。操作管理便捷。智能家居控制的所有设备可以通过手机，平板电脑，触摸屏等人机接口进行操作，非常方便。场景控制功能丰富。可以设置各种控制模式，如离家模式，回家模式，下雨模式，生日模式，宴会模式，节能模式等，极大满足生活品质需求。信息资源共享。可以将家里的温度，湿度，干燥度发布到网上，形成整个区域性的环境监测点，为环境的监测提供有效有价值的信息。安装、调试方便。即插即用，特别用无线的方式，可以快速部署系统。

各大公司提出智能家庭概念并进行市场布局，但是并没有一个得到市场认同的方案。现在大家讨论都是智能家庭的核心控制处理入口，如电视，路由器等。核心控制采集设备现在并没有一个方案。本发明提出一种以手表采集图像为核心控制采集的智能家庭控制技术。图像识别与模式识别是现在比较前沿的技术。对于一些固定的图像、文字、形状，现有技术已经一定程度上能够识别出它的类别用途。手势识别也是其中一种典型的应用技术。

图像处理是用计算机对图像进行分析，以达到所需结果的技术。又称影像处理。图像处理一般指数字图像处理。数字图像是指用工业相机、摄像机、扫描仪等设备经过拍摄得到的一个大的二维数组，该数组的元素称为像素，其值称为灰度值。图像处理技术的一般包括图像压缩，增强和复原，匹配、描述和识别3个部分。常见的系统有康耐视系统、图智能系统等，目前是正在逐渐兴起的技术。21世纪是一个充满信息的时代，图像作为人类感知世界的视觉基础，是人类获取信息、表达信息和传递信息的重要手段。数字图像处理，即用计算机对图像进行处理，其发展历史并不长。

图像识别，是指利用计算机对图像进行处理、分析和理解，以识别各种不同模式的目标和对像的技术。一般工业使用中，采用工业相机拍摄图片，然后再利用软件根据图片灰阶差做进一步识别处理，图像识别软件国外代表的有康耐视等，国内代表的有图智能等。另外在地理学中指将遥感图像进行分类的技术。在计算机视觉识别系统中，图像内容通常用图像特征进行描述。事实上，基于计算机视觉的图像检索也可以分为类似文本搜索引擎的三个步骤：提取特征、建索引build及查询。图像识别是人工智能的一个重要领域。为了编制模拟人类图像识别活动的计算机程序，人们提出了不同的图像识别模型。

图像识别的发展经历了三个阶段：文字识别、数字图像处理与识别、物体识别。数字图像与模拟图像相比具有存储，传输方便可压缩、传输过程中不易失真、处理方便等巨大优势，这些都为图像识别技术的发展提供了强大的动力。物体的识别主要指的是对三维世界的客体及环境的感知和认识，属于高级的计算机视觉范畴。它是以数字图像处理与识别为基础的结合人工智能、系统学等学科的研究方向，其研究成果被广泛应用在各种工业及探测机器人上。

模式识别就是通过计算机用数学技术方法来研究模式的自动处理和判读。我们把环境与客体统称为“模式”。随着计算机技术的发展，人类有可能研究复杂的信息处理过程。信息处理过程的一个重要形式是生命体对环境及客体的识别。对人类来说，特别重要的是对光学信息(通过视觉器官来获得)和声学信息(通过听觉器官来获得)的识别。这是模式识别的两个重要方面。模式识别是指对表征事物或现象的各种形式的(数值的、文字的和逻辑关系的)信息进行处理和分析，以对事物或现象进行描述、辨认、分类和解释的过程，是信息科学和人工智能的重要组成部分。

在计算机科学中，手势识别是通过数学算法来识别人类手势的一个议题。手势识别可以来自人的身体各部位的运动，但一般是指脸部和手的运动。现在的手势控制技术提案，使用场景受限，并不适用于智能家庭中各个电器都可以智能控制的多对象控制模式。针对这些缺点，本发明提出一种基于状态判断，图像识别的手表数据采集处理方法，用以处理智能家庭方案中的电器控制问题。它能自动识别用户意图与控制对象，以实现智能家庭控制方案。

本实施例中，手表的侧边设有摄像头以采集用户手臂前方的图像和/或用户手势；手表表盘侧边设有可旋转的红外摄像头以采集用户手势。手表的表盘形状为圆形或方形，表盘是显示的时间、日期的物件。显示时间、日期的界面为表盘表面。表盘还具有一定的厚度，表示手表厚度的边为手表的侧边。手表表盘侧边设有的可旋转红外摄像头，做手势变换的增广采集。解决手掌对侧边摄像头的遮挡问题，和采光情况不好的情况下手势的采集问题。摄像头又称为电脑相机、电脑眼、电子眼等，是一种视频输入设备，被广泛的运用于视频会议，远程医疗及实时监控等方面。普通的人也可以彼此通过摄像头在网络进行有影像、有声音的交谈和沟通。另外，人们还可以将其用于当前各种流行的数码影像，影音处理。红外摄像头供电低，使用的红外线分别为两种：近红外线或称短波红外线，波长0.76～1.5微米，穿入人体组织较深,约5～10毫米；远红外线或称长波红外线，波长1.5～400微米，多被表层皮肤吸收，穿透组织深度小于2毫米。增强夜间图像捕捉能力。所以大多用户需要红外摄像头来追求很强的摄像效果。

本实施例中，识别用户手势变换以确定控制信息，包括步骤：

获取手表的空间状态；

通过摄像头和/或红外摄像头，获取手表移动的方向和/或移动的幅度以获取手表的空间信息；

根据手表的空间状态，手表移动的方向和/或移动的幅度及控制对象信息确定控制信息。

手表的侧边的摄像头捕捉到手臂指向方向的画面。进行模式匹配，确定控制对象。如墙上挂着的是电视，用户抬起手臂指向墙壁，手表可以捕捉到墙壁的画面，通过模式识别确定指向的物体是“电视”，从而确定控制对象为电视。模式匹配是数据结构中字符串的一种基本运算，给定一个子串，要求在某个字符串中找出与该子串相同的所有子串。能够自动识别控制对象，用户体验更加智能化。

本实施例中，手表的方向传感器获取手表的空间状态。如手表表盘水平朝上，手表表盘水平朝下，手表表盘朝左，手表表盘朝右。手表的侧边的摄像头及手表表盘侧边的可旋转的红外摄像头采集用户手势变换，通过两个摄像头的采集的图像，计算出用户手势在空间里移动的方向，幅度。与手表的空间状态，控制对象结合转化为确定的控制信息。如，控制对象为电视，手表表盘水平朝下，用户手指在空间里移动方向向上，并且达到一定的幅度值，表示打开电视；若手表表盘朝左，用户手指在空间移动方向为左或右，并且达到一定的幅度值，表示切换电视频道，等等。用户可自定义用户手势表示的控制状态。

本实施例中，将获取的控制对象信息及控制信息传递给控制模块，控制模块根据控制对象信息及控制信息改变控制对象的状态。手表将控制信息与控制对象信息发送给智能家庭的处理核心入口，如路由器。处理核心入口可以将对应的指令发送给对应的智能电器，从而控制智能电器。

路由器是连接因特网中各局域网、广域网的设备，它会根据信道的情况自动选择和设定路由，以最佳路径，按前后顺序发送信号。路由器是互联网络的枢纽，“交通警察”。路由器又称网关设备是用于连接多个逻辑上分开的网络，所谓逻辑网络是代表一个单独的网络或者一个子网。当数据从一个子网传输到另一个子网时，可通过路由器的路由功能来完成。因此，路由器具有判断网络地址和选择ip路径的功能，它能在多网络互联环境中，建立灵活的连接，可用完全不同的数据分组和介质访问方法连接各种子网，路由器只接受源站或其他路由器的信息，属网络层的一种互联设备。

本发明实施例还提供了一种基于图像处理的手表控制智能电器的系统，如图2所示，包括：

触发模块21，包括方向传感器，用于检测手表表盘是否近似水平，若是，开启识别模块；

识别模块22，用于识别用户手臂的动作方向及手势变换以确定控制对象信息及控制信息；

传输模块23，用于将获取的控制对象信息和控制信息传递给控制模块；

控制模块24，用于根据控制对象信息和控制信息改变控制对象的状态。

本实施例中，触发模块21包括，方向传感器，用于检测手表表盘是否近似水平，若是，开启识别模块。方向传感器是通过对力敏感的传感器，感受手表在变换姿势时，重心的变化，使手表光标变化位置从而实现选择的功能。重力感应技术：利用压电效应实现，简单来说是测量内部一片重物(重物和压电片做成一体)重力正交两个方向的分力大小，来判定水平方向。方向感应器是藉由感应某个方向的惯性力大小来衡量其加速度与重力。

本实施例中，识别模块22包括：摄像头，位于手表的侧边，用于采集用户手臂前方的图像和/或用户手势；手表的表盘是显示的时间、日期的物件。显示时间、日期的界面为表盘表面。表盘还具有一定的厚度，表示手表厚度的边为手表的侧边。

本实施例中，识别模块22包括：可旋转的红外摄像头，位于手表表盘的侧边，用于采集用户手势，做手势变换的增广采集，解决手掌对侧边摄像头的遮挡问题，和采光情况不好的情况下手势的采集问题。

本实施例中，可旋转的红外摄像头和/或摄像头还用于获取手表移动的方向和/或移动的幅度以获取手表的空间信息。

本实施例中，识别模块22通过传输模块23将获取的控制对象信息及控制信息传递给控制模块24，控制模块24根据控制对象信息及控制信息改变控制对象的状态。手表将控制信息与控制对象信息发送给智能家庭的处理核心入口，如路由器。处理核心入口可以将对应的指令发送给对应的智能电器，从而控制智能电器。

本发明与传统的技术相比，有如下优点：

1.智能。自动识别控制信息与控制对象；

2.方便。手表便于携带，贴近生活，不会有设备使用不便的问题；

3.适用。在智能家庭应用场景中，能够极好地串联很多智能设备。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。