[发明专利]基于Kinect的手势识别智能家居控制方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种智能家居控制系统及方法，尤其是一种基于Kinect的手势识别智能家居控制方法及系统，属于家居控制技术领域。

背景技术

智能家居是以住宅为平台，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的设施集成，构成高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统，提升家居安全性、便捷性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境。

网络通信技术作为智能家居控制系统的载体，其有效性、可扩展性和安全性是衡量其的重要指标。长期以来，不同的家居设备采用不同的控制方法，不同的设备之间无法解析其它设备的指令，所以各个设备只能实现各自的功能，无法组织起来提供更复杂的功能。施耐德公司的C-Bus是一个十分灵活的柔性控制系统，所有的输入和输出元件通过总线互联。每一个元件都可以按照需求进行编程以适应任何使用场合，其灵活的编程可在不改变任何硬件连线的情况下非常方便地调整控制程序。

智能家居的控制界面是面向用户的，其接口的便捷性和易用性直接影响用户体验。现有的用户控制界面包括机械开关、电脑控制、触摸屏控制等，都需要用户近距离操作设备，在控制设备离用户较远时，其便捷性大打折扣。

Kinect的出现弥补了用户需要近距离操作设备的缺陷，Kinect通过彩色摄像机和深度传感器识别和追踪人体的骨骼关节点，能够让用户无需接触控制设备便能方便地与设备交互；目前，Kinect已经在PC、游戏娱乐、广告等领域取得了巨大的成功，但在家居环境中的使用才刚刚起步，尚未形成高效便捷的使用方法。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术的缺陷，提供一种可以隔空操作，方式简单直接的基于Kinect的手势识别智能家居控制方法。

本发明的另一目的在于提供一种基于Kinect的手势识别智能家居控制方法的控制系统。

本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：

基于Kinect的手势识别智能家居控制方法，其特征在于包括以下步骤：

1)将Kinect摄像机安装在家居的客厅，平放于用户的正前方；

2)通过Kinect摄像机采集出现在其摄像头前面所有用户的骨架关节点信息数据，每个用户的骨架关节点信息数据包含20个骨架关节点的三维坐标信息数据；

3)利用数据处理装置对每个用户的骨架关节点信息数据进行筛选，得到实际操作用户的骨架关节点信息数据，并在Kinect三维空间中计算该实际操作用户的手掌与肩部的位置关系；

4)将右手臂的可移动空间划分为不重叠的四个区域，根据右手掌与右肩的位置关系判断右手臂所处的区域，若此时左手掌抬起到与左肩、右肩近似平行的位置，则实际操作用户下达了与右手臂所处的区域对应的控制指令，将控制指令通过无线网络传输装置传输到Wiser模块；

5)Wiser模块对控制指令进行解析，并将解析后的控制指令发送到具体家居设备的C-Bus控制模块，由该C-Bus控制模块对家居设备进行相应的操作。

作为一种优选方案，步骤1)所述Kinect摄像机平放于用户的正前方1.2～3.5m处，平放高度为1.1m。

作为一种优选方案，步骤3)利用数据处理装置对每个用户的骨架关节点信息数据进行筛选，将满足以下两个条件的用户当作实际操作用户：

a)该用户的骨架关节点信息数据的有效关节点个数大于预先设定的阈值N_th；

b)在所有用户的骨架关节点信息数据中，该用户的骨架关节点信息数据拥有最多的有效关节点。

作为一种优选方案，所述有效关节点是指Kinect摄像机采集的原始骨架关节点信息数据中标定为准确值而非推断值的关节点。

作为一种优选方案，步骤3)所述Kinect三维空间的坐标系为：Z轴与Kinect摄像机的摄像头中轴线平行，依右手螺旋定则定义与水平方向平行的方向为X轴，竖直平面为Y轴；所述在Kinect三维空间中计算该实际操作用户的手掌与肩部的位置关系为：从实际操作用户的骨架关节点信息数据中取出左手掌、右手掌、左肩和右肩共四个点的三维坐标，其中右肩到右手掌关节点的矢量V与Z轴负方向的夹角定义为右手臂的张角为α，右肩到右手掌关节点的矢量V在X-Y平面上的投影射线与X轴正方向的夹角定义为右手臂的转角β，左肩到左手掌关节点的矢量U与左肩到右肩关节点的矢量W的夹角为左手臂的水平角γ。

作为一种优选方案，步骤4)所述四个区域的划分，如下：