一种用于手势识别的控制系统的制作方法

本实用新型涉及控制系统领域，特别是涉及一种用于手势识别的控制系统。

背景技术：

进入二十一世纪后，计算机发展如雨后春笋一般势头很猛，硬件更新的也相当快，人们对人机交互的需求也在变化，这也使得人机交互的方式变得多元化。如今，智能手机的普及得益于人机交互技术的发展，智能手机以电容触控，指纹识别等技术为核心，将人机交互提升到一个新的高度。VR视觉也是如此，将左右眼看到的图像独立开来，使人有了立体的感觉，VR虚拟现实，更是从听觉，视觉等触觉等方面出发，给人以强大的代入感，增强了人机的交互性和趣味性。

在人机交互的形式中，手势交互是一个热门的研究方向，其自然而又非接触式的方式更加契合人们的自然习性，比如，通过一个手势，或者一个手势动作，就能让计算机了解并执行人们的意图，这样的交互方式更加自然和舒适。目前，手势识别技术一般在linux平台上完成手势识别，但并没有在实际中得到应用。此外，为能够得到高识别率的识别系统，人们通常会选用价格昂贵的设备，从而导致手势识别系统的成本较高，当该识别系统成为人们生活不可缺少的部分时，这无疑增加了消费者的负担。

技术实现要素：

本实用新型的一个目的是要提供一种用于手势识别的控制系统，以解决现有技术中的手势识别技术无法在实际中得到应用的问题。

本实用新型的另一个目的是要降低控制系统的成本。

特别地，本实用新型提供了一种用于手势识别的控制系统，用于通过手势识别对家用电器进行监控，所述控制系统包括：

控制终端，用于通过手势识别实现对家用电器的远程监测和控制；

树莓派控制器，与所述控制终端无线通信连接；

图像采集器，设于所述树莓派控制器处，用于采集家用电器的周围环境和所述手势的动态图像，并将所述手势的图像信号发送给所述树莓派控制器；和

Arduino控制器，其端口一与所述树莓派控制器通信相连，其端口二与所述家用电器进行通信连接；

其中，所述树莓派控制器接收所述图像采集器采集的图像信号，并将所述图像信号发送至所述控制终端或对所述图像信号进行处理以根据处理后的图像数据向所述Arduino控制器发送控制信号，从而通过所述Arduino控制器监测和控制所述家用电器的工作状态。

进一步地，还包括wifi模块，所述树莓派控制器通过所述wifi模块与所述控制终端连接。

进一步地，所述控制终端包括：

远程控制器，与所述wifi模块连接，用于获取所述树莓派控制器输出的图像信号并记录手势识别的结果；和

视频显示模块，与所述远程控制器通信连接，用于显示所述图像采集器所采集的图像画面。

进一步地，还包括串口模块，其第一端口、第二端口分别与所述树莓派控制器、所述Arduino控制器连接，所述串口模块用于接收所述树莓派控制器发送的指令并传送给所述Arduino板控制器，和/或通过所述串口模块的串口数据将所述Arduino板控制器驱动家用电器的数据反馈至所述树莓派控制器。

进一步地，还包括驱动器，其具有两个端口，所述两个端口分别与所述Arduino控制器、所述家用电器连接，以根据所述Arduino控制器输出的指令对所述家用电器的开关进行控制。

进一步地，还包括供电电源和负载电源，所述供电电源为所述树莓派控制器和所述Arduino控制器提供电能源，所述负载电源为所述驱动器和所述家用电器提供电能源。

进一步地，实验室或教学楼或办公区均设有所述控制系统，以通过手势识别对实验室或教学楼或办公区的用电器的远程监测和控制，从而实现对手势识别过程的监控和记录。

进一步地，所述供电电源为可充电电池，其电压值为3.3V-5V；

所述负载电源为220V的交流电源。

进一步地，所述控制终端为PC机或智能手机或手提电脑。

本实用新型的有益效果为：

首先，用于手势识别的控制系统通过图像采集器采集家用电器的周围环境和手势的动态图像，树莓派控制器接收图像采集器所采集的图像信号并将图像信号发送至控制终端以实现对家用电器的远程监测和控制，或对接收的图像信号进行处理并根据处理后的图像数据向Arduino控制器发送控制信号，从而通过Arduino控制器对家用电器的工作状态进行控制。如此，本实用新型的控制系统将手势识别技术用于家用电器的控制系统中，从而能够实现通过手势识别技术监测家用电器的工作环境以及控制家用电器的工作状态，解决了现有技术中的手势识别技术无法在实际中得到应用的问题。

其次，用于手势识别的控制系统是以树莓派控制器作为平台，来完成手势形状的识别，由于树莓派控制器的成本低廉，与现有技术的通过第一PC机控制，且通过第二PC机进行监控的方案相比，本实用新型的技术方案能够大大降低硬件的成本。

再者，本实用新型所提供的控制系统，人们可以通过视频显示模块观看到家用电器(或实验室或教学楼或办公区等需要监控的地方)所处空间的周围环境情况，以实现对该空间区域的有效监控，并通过Arduino控制器驱动驱动器以控制家用电器的开关状态，从而达到对用电器的远程控制。此外，即使在无法清晰拍摄视频画面的状态下，控制终端也能实现远程界面的开关控制操作，适应性强。

根据下文结合附图对本实用新型具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本实用新型的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本实用新型的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本实用新型一个实施例的一种用于手势识别的控制系统的示意性结构图；

图2是根据本实用新型另一个实施例的一种用于手势识别的控制系统的示意性结构图。

具体实施方式

图1是根据本实用新型一个实施例的一种用于手势识别的控制系统的示意性结构图，用于通过手势识别对家用电器进行监控，控制系统可包括：控制终端1，用于通过手势识别实现对家用电器5的远程监测和控制；树莓派控制器2，与控制终端1无线通信连接；图像采集器3，可设于树莓派控制器2处，用于采集家用电器5的周围环境和手势的动态图像，并将手势的图像信号发送给树莓派控制器；和Arduino控制器4，其端口一与树莓派控制器2通信相连，其端口二与家用电器5进行通信连接；其中，树莓派控制器2接收图像采集器3采集的图像信号，并将图像信号发送至控制终端1或对图像信号进行处理以根据处理后的图像数据向Arduino控制器4发送控制信号，从而通过Arduino控制器4监测和控制家用电器5的工作状态。其中，树莓派控制器2与Arduino控制器4可双向通信。

由于用于手势识别的控制系统通过图像采集器采集家用电器的周围环境和手势的动态图像，树莓派控制器接收图像采集器所采集的图像信号并将图像信号发送至控制终端以实现对家用电器的远程监测和控制，或对接收的图像信号进行处理并根据处理后的图像数据向Arduino控制器发送控制信号，从而通过Arduino控制器对家用电器的工作状态进行控制。如此，本实用新型的控制系统可将手势识别技术用于家用电器的控制系统中，从而可以实现通过手势识别技术监测家用电器的工作环境以及控制家用电器的工作状态，解决了现有技术中的手势识别技术无法在实际中得到应用的问题。

在上述实施例中，用于手势识别的控制系统还可包括wifi模块20，树莓派控制器2通过wifi模块20与控制终端1连接。即树莓派控制器2通过wifi模块以TCP协议方式与控制终端1连接成功后，可在控制终端1打开网页浏览器，输入树莓派控制器2的IP地址和web服务器家电控制页面对应的端口号，通过管理员账号登录成功后便完成了整个的连接过程。控制终端1可包括远程控制器11，与wifi模块20连接，用于获取树莓派控制器2输出的图像信号并记录手势识别的结果；和视频显示模块12，与远程控制器11通信连接，用于显示图像采集器3所采集的图像画面。

在上述进一步的实施例中，用于手势识别的控制系统还可包括串口模块30，其第一端口、第二端口分别可与树莓派控制器2、Arduino控制器4连接，串口模块30用于接收树莓派控制器发送的指令并传送给Arduino板控制器，和/或通过串口模块的串口数据将Arduino板控制器驱动家用电器的数据反馈至树莓派控制器。其中，串口模块可与树莓派控制器双向通信，也可与Arduino控制器双向通信。

在一些实施例中，用于手势识别的控制系统还可包括驱动器50，其具有两个端口，两个端口分别可与Arduino控制器4、家用电器5连接，以根据Arduino控制器4输出的指令对家用电器5的开关进行控制。驱动器50可为一个或多个继电器。

进一步地，图像采集器3可包括通过USB连接的串口摄像头以及CSI接口连接的摄像头模块。如此，可以采集家电周围的空间状况，同时，也可采集用户对象的手势姿态变化，从而为家电等对象的开关状态提供决策依据。摄像头通过CSI接口传输至树莓派控制器2，树莓派控制器2再将图片信息数据通过wifi模块以TCP协议传输至控制终端1，图片信息数据经过视频显示模块处理后被播放显示出来。树莓派控制器2和Arduino控制器4相结合的控制方案，处理数据的速度快且功能强大，方便更多功能的扩展。用户通过视频显示模块观看家用电器周围的空间图像，从而实现对家用电器周围空间环境进行实时监测，并通过驱动器驱动相应用电器工作，以实现手势识别开关的控制，进而达到对家电区域空间的视频监测和控制。

其中，视频显示模块12可为LCD显示屏，也可为其他显示屏。

在另一些实施例中，用于手势识别的控制系统可包括供电电源6和负载电源7，供电电源6可为树莓派控制器和Arduino控制器提供电能源，负载电源7可为驱动器50和家用电器5提供电能源。供电电源6为可充电电池，其电压值可为3.3V-5V；负载电源7可为220V的交流电源。其中，Arduino控制器4的供电电源可为3.3V，树莓派控制器2的供电电源可为5V。

在上述任一项实施例中，控制终端1可为PC机或智能手机或手提电脑。即在智能手机、PC机或手提电脑中烧入相应的控制程序，就可直接对家用电器进行控制，而无需额外增加其他控制端，从而可以节约成本。

在上述任一项实施例中，用于手势识别的控制系统可用于实验室或教学楼或办公区中，以通过手势识别对实验室或教学楼或办公区的用电器的远程监测和控制，从而实现对手势识别过程的监控和记录。即本实用新型所提供的控制系统，人们可以通过视频显示模块观看到家用电器(或实验室或教学楼或办公区等需要监控的地方)所处空间的周围环境情况，以实现对该空间区域的有效监控，并通过Arduino控制器驱动驱动器以控制家用电器的开关状态，从而达到对用电器的远程控制。此外，即使在无法清晰拍摄视频画面的状态下，控制终端也能实现远程界面的开关控制操作，适应性强。

进一步地，远程无线监控是基于图像采集器所采集的手势控制图像和家电周围的环境图像视频进行监控，图像采集器所采集的图像信号经树莓派控制器处理成一帧帧的JPEG格式图片并进行压缩，再以流的形式通过wifi模块传输到控制终端，在视频显示模块获取图片流后，再通过SurfaceView绘图机制和多线程实现视频的远程显示。

用于手势识别的控制系统是以树莓派控制器作为平台，来完成手势形状的识别，由于树莓派控制器的成本低廉，与现有技术的PC机的方案相比，本实用新型的技术方案能够大大降低硬件的成本。

控制终端1在无外界人为手势输入控制指令时，家用电器5只接受控制终端向其发送的控制策略；当图像采集器3捕捉到有外界人为输入手势控制指令时，家用电器5则只接受手势识别所形成的开关控制指令。如此，通过这种控制方法可以实现手势识别控制和远程控制的有效区隔，避免这两种控制策略的相互干扰，而且可以发挥远程控制和手势控制的多样性特点。

在上述任一项实施例中，用于手势识别的控制系统不局限于家用电器、实验室或教学楼或办公区，其他需要监测或识别的地方或区域均可使用该控制系统。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本实用新型的多个示例性实施例，但是，在不脱离本实用新型精神和范围的情况下，仍可根据本实用新型公开的内容直接确定或推导出符合本实用新型原理的许多其他变型或修改。因此，本实用新型的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。