[發明專利]基于Kinect的手勢識別智能家居控制方法及系統

有效

• 申請號: 201410011329.8
• 申請日: 2014-01-09
• 公開（公告）號: CN103760976A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發明（設計）人: 錢世奇;曹祖略;肖毅強;徐少杰;林偉輝;黃旭為;劉樹強;石亞林
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01;G05B19/418
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 蔡茂略

技術領域

本發明涉及一種智能家居控制系統及方法，尤其是一種基于Kinect的手勢識別智能家居控制方法及系統，屬于家居控制技術領域。

背景技術

智能家居是以住宅為平臺，利用綜合布線技術、網絡通信技術、安全防范技術、自動控制技術、音視頻技術將家居生活的設施集成，構成高效的住宅設施與家庭日程事務的管理系統，提升家居安全性、便捷性、舒適性、藝術性，并實現環保節能的居住環境。

網絡通信技術作為智能家居控制系統的載體，其有效性、可擴展性和安全性是衡量其的重要指標。長期以來，不同的家居設備采用不同的控制方法，不同的設備之間無法解析其它設備的指令，所以各個設備只能實現各自的功能，無法組織起來提供更復雜的功能。施耐德公司的C-Bus是一個十分靈活的柔性控制系統，所有的輸入和輸出元件通過總線互聯。每一個元件都可以按照需求進行編程以適應任何使用場合，其靈活的編程可在不改變任何硬件連線的情況下非常方便地調整控制程序。

智能家居的控制界面是面向用戶的，其接口的便捷性和易用性直接影響用戶體驗。現有的用戶控制界面包括機械開關、電腦控制、觸摸屏控制等，都需要用戶近距離操作設備，在控制設備離用戶較遠時，其便捷性大打折扣。

Kinect的出現彌補了用戶需要近距離操作設備的缺陷，Kinect通過彩色攝像機和深度傳感器識別和追蹤人體的骨骼關節點，能夠讓用戶無需接觸控制設備便能方便地與設備交互；目前，Kinect已經在PC、游戲娛樂、廣告等領域取得了巨大的成功，但在家居環境中的使用才剛剛起步，尚未形成高效便捷的使用方法。

發明內容

本發明的目的是為了解決上述現有技術的缺陷，提供一種可以隔空操作，方式簡單直接的基于Kinect的手勢識別智能家居控制方法。

本發明的另一目的在于提供一種基于Kinect的手勢識別智能家居控制方法的控制系統。

本發明的目的可以通過采取如下技術方案達到：

基于Kinect的手勢識別智能家居控制方法，其特征在于包括以下步驟：

1)將Kinect攝像機安裝在家居的客廳，平放于用戶的正前方；

2)通過Kinect攝像機采集出現在其攝像頭前面所有用戶的骨架關節點信息數據，每個用戶的骨架關節點信息數據包含20個骨架關節點的三維坐標信息數據；

3)利用數據處理裝置對每個用戶的骨架關節點信息數據進行篩選，得到實際操作用戶的骨架關節點信息數據，并在Kinect三維空間中計算該實際操作用戶的手掌與肩部的位置關系；

4)將右手臂的可移動空間劃分為不重疊的四個區域，根據右手掌與右肩的位置關系判斷右手臂所處的區域，若此時左手掌抬起到與左肩、右肩近似平行的位置，則實際操作用戶下達了與右手臂所處的區域對應的控制指令，將控制指令通過無線網絡傳輸裝置傳輸到Wiser模塊；

5)Wiser模塊對控制指令進行解析，并將解析后的控制指令發送到具體家居設備的C-Bus控制模塊，由該C-Bus控制模塊對家居設備進行相應的操作。

作為一種優選方案，步驟1)所述Kinect攝像機平放于用戶的正前方1.2～3.5m處，平放高度為1.1m。

作為一種優選方案，步驟3)利用數據處理裝置對每個用戶的骨架關節點信息數據進行篩選，將滿足以下兩個條件的用戶當作實際操作用戶：

a)該用戶的骨架關節點信息數據的有效關節點個數大于預先設定的閾值N_th；

b)在所有用戶的骨架關節點信息數據中，該用戶的骨架關節點信息數據擁有最多的有效關節點。

作為一種優選方案，所述有效關節點是指Kinect攝像機采集的原始骨架關節點信息數據中標定為準確值而非推斷值的關節點。

作為一種優選方案，步驟3)所述Kinect三維空間的坐標系為：Z軸與Kinect攝像機的攝像頭中軸線平行，依右手螺旋定則定義與水平方向平行的方向為X軸，豎直平面為Y軸；所述在Kinect三維空間中計算該實際操作用戶的手掌與肩部的位置關系為：從實際操作用戶的骨架關節點信息數據中取出左手掌、右手掌、左肩和右肩共四個點的三維坐標，其中右肩到右手掌關節點的矢量V與Z軸負方向的夾角定義為右手臂的張角為α，右肩到右手掌關節點的矢量V在X-Y平面上的投影射線與X軸正方向的夾角定義為右手臂的轉角β，左肩到左手掌關節點的矢量U與左肩到右肩關節點的矢量W的夾角為左手臂的水平角γ。

作為一種優選方案，步驟4)所述四個區域的劃分，如下：