一种基于手势识别的智能操控系统及操控方法与流程

本发明属于智能家居技术领域，具体涉及一种基于手势识别的智能操控系统及操控方法。

背景技术：

智能家居是在互联网的影响下物联化的体现。智能家居通过物联网技术将各种家用电器连接在一起，提供家电控制、照明控制、电话远程控制、室内外遥控、防盗报警、环境监测、暖通控制、红外转发以及可编程定时控制等多种功能和手段。与普通家居相比，智能家居不仅具有传统的居住功能，兼备建筑、网络通信、信息家电、设备自动化，集系统、结构、服务、管理为一体的高效、舒适、安全、便利、环保的居住环境，提供全方位的信息交互功能，帮助家庭与外部保持畅通的信息交流，优化人们的生活方式，帮助人们有效安排时间，增强家居生活的安全性，甚至为各种能源费用节约资金。

人与计算机的交互活动越来越成为人们日常生活中的一个重要组成部分。特别是最近几年，随着计算机技术的迅猛发展，研究符合人际交流习惯的新颖人机交互技术变得异常活跃，也取得了可喜的进步，这些研究包括人脸识别、面部识别、唇读、头部运动跟踪、凝视跟踪、手势识别以及体式识别等。总的来说，人机交互技术已经从以计算机为中心逐渐转移到以人为中心，是多媒体、多种模式的交互技术。

通过手势与机器沟通是最直观的人机交互方式之一，实时手势监测是最近科学界的一个热点。手势是一种自然、直观、易于学习的人机交互手段。以人手直接作为计算机输入设备，人机间的通讯将不再需要中间的媒体，用户可以简单地定义一种适当的手势来对周围的机器进行控制。随着智能家居的普及，单一的识别控制模式已经不能满足人们的需求。

技术实现要素：

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种基于手势识别的智能操控系统及操控方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种基于手势识别的智能操控系统包括一控制端和至少一接收端，所述接收端嵌入被操控的家用电器中；

所述控制端包括供电模块、第一主控模块、手势输入模块、手势识别模块、存储模块和第一无线收发模块；所述供电模块为第一主控模块提供工作电压，所述手势输入模块与手势识别模块连接，所述手势识别模块、存储模块和第一无线收发模块均与所述第一主控模块连接；

所述接收端包括第二主控模块、第二无线收发模块和驱动模块，所述第二无线收发模块和驱动模块均与第二主控模块连接；

所述第一主控模块通过所述第一无线收发模块和第二无线收发模块与所述第二主控模块进行无线通信，所述第二主控模块通过所述驱动模块控制所述家用电器。

进一步地，所述存储模块中预存有手势信息、手势代码、家用电器编码和控制指令的对应关系表。

更进一步地，所述手势代码和家用电器编码均采用数字、字母或者数字与字母的组合。

进一步地，所述控制端还设置有触摸开关，所述触摸开关与第一主控模块连接，操作者通过所述触摸开关开启或关闭所述控制端。

进一步地，所述手势输入模块采用触摸屏、运动传感器或手势传感器。

进一步地，所述控制端还设置有配对按键和指示灯，所述配对按键和指示灯均与所述第一主控模块连接；按下所述配对按键，所述第一主控模块通过所述第一无线收发模块向嵌入有接收端的家用电器发射配对请求信号；能够与所述控制端进行通信连接的嵌入有接收端的家用电器中的所述第二主控模块通过所述第二无线收发模块向所述控制端发送配对应答信号和自身的家用电器编码信号；

所述第一控制模块对接收到的应答信号和家用电器编码信号进行判断，如果所述存储模块中已预存有所述家用电器的编码，则所述第一控制模块放弃存储所述家用电器的编码，并控制所述指示灯点亮；否则，所述第一主控模块将接收到的家用电器编码信号传输至所述存储模块进行存储，完成与嵌入有接收端的家用电器的配对。

进一步地，所述第一无线收发模块和第二无线收发模块均采用红外收发模块或蓝牙通信模块。

一种基于手势识别的智能操控方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取被控家用电器的编码；

获取某手势的运动轨迹，并根据该运动轨迹生成操作手势；

根据所述操作手势所对应的被控家用电器的编码选择所述被控家用电器的控制指令；

根据控制指令驱动被控家用电器。

进一步地，所述获取被控家用电器的编码的方式为：存储模块中预存各家用电器的编码，第一主控模块通过读取存储模块获取被控家用电器的编码。

进一步地，所述获取被控家用电器的编码的方式为：控制端与嵌入有接收端的家用电器进行通信连接，配对成功后，实时获取被控家用电器的编码。

由于采取以上技术方案，本发明具有以下优点：本发明以手势作为操控家用电器的操控方式，在不触摸家用电器的情况下对其进行操控，操作方便、智能化程度高，不仅能够方便用户的生活还能够丰富用户的使用感受。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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的附图。

图1是本发明一实施例中提供的一种基于手势识别的智能操控系统的电路结构示意图；

图2是本发明一实施例中提供的一种基于手势识别的智能操控方法的流程图；

图3是本发明另一实施例中提供的一种基于手势识别的智能操控方法的流程图。

图中：1-控制端；11-供电模块；12-第一主控模块；13-存储模块；14-手势输入模块；15-手势识别模块；16-第一无线收发模块；17-触摸开关；18-配对按键；19-指示灯；2-接收端；21-第二无线收发模块；22-第二主控模块；23-驱动模块。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

如图1所示，本发明提供了一种基于手势识别的智能操控系统，其包括一控制端1和至少一接收端2。其中，接收端2嵌入被操控的家用电器中。控制端1可以嵌入在手机、手环或手表等设备中。

控制端1包括供电模块11、第一主控模块12、存储模块13、手势输入模块14、手势识别模块15和第一无线收发模块16。供电模块11为第一主控模块12提供工作电压，手势输入模块14与手势识别模块15连接，手势识别模块15、存储模块13和第一无线收发模块16均与第一主控模块12连接。

接收端2包括第二无线收发模块21、第二主控模块22和驱动模块23。第二无线收发模块21和驱动模块23均与第二主控模块22连接。

第一主控模块12通过第一无线收发模块16和第二无线收发模块21与第二主控模块22进行无线通信。第二主控模块22通过驱动模块23控制相应的家用电器。

本发明基于手势识别的智能操控系统的工作原理为：操作者利用手势输入模块14输入代表某手势的运动轨迹。手势识别模块15对输入的代表某手势的运动轨迹进行记录，并生成该手势，生成的手势信息传输至第一主控模块12。存储模块13中预存有手势信息、手势代码、家用电器编码和控制指令的对应关系表。所述对应关系表可以通过通信协议进行设置，手势代码和家用电器编码均可以为数字、字母或者数字与字母的组合。对于输入的手势，一般采用简单易记的方式进行设置。

第一主控模块12根据接收到的手势信息读取存储模块13中预存的对应关系表，并查询获取对应某家用电器的控制指令。第一主控模块12通过第一无线通信模块和第二无线通信模块向第二主控模块22发送家用电器控制指令。家用电器控制指令可以为家用电器的开关控制指令，也可以为家用电器的功能控制指令，例如电视机的音量调节控制指令、电风扇的转速调节控制指令等。第二主控模块22根据接收到的家用电器控制指令通过驱动模块23控制相应的家用电器。

例如，手势输入模块14输入字母a的运动轨迹，手势识别模块15对字母a的运动轨迹进行识别，得到操作手势a。存储模块13中预存的对应关系表中，操作手势a对应的手势代码为10，手势代码10对应的家用电器为照明灯，手势代码10对应的照明灯的控制指令为打开或关闭。第一主控模块12根据接收到的操作手势a读取存储模块13中预存的对应关系表，并查询获取对应照明灯的控制指令。

第一主控模块12通过第一无线通信模块和第二无线通信模块向第二主控模块22发送照明灯的开关控制指令。第二主控模块22根据接收到的照明灯的开关控制指令通过驱动模块23控制照明灯的打开或关闭。

上述实施例中，控制端1还设置有触摸开关17，触摸开关17与第一主控模块12连接。操作者通过触摸开关17开启或关闭控制端1。

上述实施例中，手势输入模块14采用触摸屏、运动传感器或手势传感器。

当手势输入模块14采用触摸屏时，操作者的手指在触摸屏上形成运动轨迹，手势识别模块15对手指的运动轨迹进行记录，并生成对应于操作者所发出的操作手势。生成的操作手势传输至第一主控模块12。例如，操作者的手指在触摸屏上运动的轨迹为字母b，则手势识别模块15记录手指运动轨迹，并在该手势识别模块15内生成操作手势b。生成的操作手势b传输至第一主控模块12。

当手势输入模块14采用运动传感器时，操作者使带运动传感器的控制端1在空间中产生运动轨迹，手势识别模块15对控制端1的运动轨迹进行记录，并生成对应于操作者带动控制端1所发出的操作手势。生成的操作手势传输至第一主控模块12。例如，操作者带运动传感器在空间中产生的运动轨迹为字母c，则手势识别模块15记录控制端1的运动轨迹，并在该手势识别模块15内生成操作手势c。生成的操作手势c传输至第一主控模块12。

当手势输入模块14采用手势传感器时，手势传感器将接收到的手势信号发送给第一主控模块12。例如，当操作者的手掌由摊开状态变为握拳状态时，握拳手势发送给第一主控模块12。第一主控模块12根据接收到的握拳手势控制相应的家用电器。

上述实施例中，控制端1还设置有配对按键18和指示灯19。配对按键18和指示灯19均与第一主控模块12连接。通过设置配对按键18可以使控制端1与嵌入有接收端2的家用电器建立通信连接进行配对，使控制端1自动获取该家用电器的编码信息。

控制端1与嵌入有接收端2的家用电器建立通信连接进行配对的过程为：

按下控制端1的配对按键18。

第一主控模块12通过第一无线收发模块16向嵌入有接收端2的家用电器发射配对请求信号。

能够与控制端1进行通信连接的嵌入有接收端2的家用电器中的第二主控模块22通过第二无线收发模块21向控制端1发送配对应答信号和自身的家用电器编码信号。

控制端1中的第一控制模块对接收到的应答信号和家用电器编码信号进行判断，如果存储模块13中已预存有所述家用电器的编码，则第一控制模块放弃存储所述家用电器的编码，并控制指示灯19点亮；否则，第一主控模块12将接收到的家用电器编码信号传输至存储模块13进行存储，完成与嵌入有接收端2的家用电器的配对，从而便于后续对所述家用电器进行智能操控。

上述实施例中，第一无线收发模块16和第二无线收发模块21均采用红外收发模块或蓝牙通信模块等。

基于本发明提供的基于手势识别的智能操控系统，本发明还提供了一种基于手势识别的智能操控方法，其包括以下步骤：

s1、获取被控家用电器的编码。

s2、获取某手势的运动轨迹，并根据该运动轨迹生成操作手势。

s3、根据所述操作手势所对应的被控家用电器的编码选择所述被控家用电器的控制指令。

s4、根据控制指令驱动被控家用电器。

上述步骤s2中，可以采用以下两种方式获取被控家用电器的编码：

1)存储模块13中预存各家用电器的编码，第一主控模块12通过读取存储模块13获取被控家用电器的编码。

2)控制端1与嵌入有接收端2的家用电器进行通信连接，配对成功后，实时获取被控家用电器的编码。

实施例1本发明基于手势识别的智能操控系统包括一个控制端1和一个嵌入有接收端2的家用电器的情况。

通过触摸开关17开启控制端1后，第一主控模块12在一定范围内持续发射红外请求信号signal1。接收端2在接收到红外请求信号signal1后，向控制端1发射载有所在家用电器编码的应答信号signal2。控制端1在接收到应答信号signal2后，将所述家用电器的编码信息在存储模块13中进行临时存储。

如果接下来手势识别模块15输出表示“下”或“上”的信号，控制端1便复制存储模块13内最近接收到的应答信号signal2中的所述家用电器的编码信息，并根据接收到的应答信号signal2中的所述家用电器的编码信息查询获取对应所述家用电器的控制指令。然后，控制端1向接收端2发射载有所述家用电器的编码信息的控制信号signal3。控制信号signal3发射完成后，第一主控模块12清理存储模块13中临时存储的数据。

接收端2中的第二主控模块22将接收到的控制信号signal3中载有的所述家用电器的编码信息与所在家用电器的编码信息进行比较，如果二者相同，则第二主控模块22通过驱动模块23控制所在家用电器。例如，驱动模块23可以采用电磁继电器，可以通过调节电磁继电器控制家用电器主电路的开关。

如果手势识别模块15输出其他动作信号或无信号，则第一主控模块12在t时间内清理存储模块13中临时存储的内容。其中，t时间可以设置为3秒。

实施例2本发明基于手势识别的智能操控系统包括一个控制端1和一个以上嵌入有接收端2的家用电器的情况。

通过触摸开关17开启控制端1后，第一主控模块12在一定范围内持续发射红外请求信号signal1。各接收端2在接收到红外请求信号signal1后，向控制端1发射载有所在家用电器编码的应答信号signal2。控制端1在接收到应答信号signal2后，将所述家用电器的编码信息在存储模块13中进行临时存储。

上述过程中，第一主控模块12通过运动传感器选择控制某一个嵌入有接收端2的家用电器，其具体实现过程为：

各家用电器主电路的开关设置在一块面板上。设一块面板上开关的数量为n，控制端1发射请求信号后，控制端1在竖直平面内顺时针旋转或逆时针旋转，运动传感器将检测到的旋转角度传输至第一主控模块12。

当控制端1顺时针旋转角度θ时，第一主控模块12通过第一无线通信模块发射表示开关编号加一的控制信号signalrotation1。第二控制模块根据接收到的表示开关编号加一的控制信号signalrotation1，以面板左端开始第[n/2]+1个开关为基础，开关编号加一，即第[n/2]+2个开关对应的嵌入有接收端2的家用电器进行应答。接下来，控制端1对接收端2的控制方式与实施例1中的控制方式相同，在此不再赘述。其中，[]表示取整。

当控制端1逆时针旋转角度θ时，第一主控模块12通过第一无线通信模块发射表示开关编号减一的控制信号signalrotation2。第二控制模块根据接收到的表示开关编号减一的控制信号signalrotation2，以面板左端开始第[n/2]+1个开关为基础，开关编号减一，即第[n/2]个开关对应的嵌入有接收端2的家用电器进行应答。接下来，控制端1对接收端2的控制方式与实施例1中的控制方式相同，在此不再赘述。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。