一種可以控制遠程電器的手勢識別系統(tǒng)及控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及的是一種可以控制遠程電器的手勢識別系統(tǒng)及控制方法，屬于智能控 制技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 國內(nèi)外研究表明，隨著家居智能化的發(fā)展，控制電器所使用的方式越來越復(fù)雜，能 控制的電器也越來越多，復(fù)雜度的上升導(dǎo)致了用戶體驗的下降，用戶需要花費更多精力來 學習不同的界面和各種不同的控制和設(shè)置方式。目前，家居智能化電器控制的創(chuàng)新點主要 集中在以下幾個方面：從控制設(shè)備來說，主要有智能路由器、電視機頂盒和游戲機等；從控 制方式來說，主要有通過APP將手機變成萬能遙控器、增加控制面板和基于情景模式的控 制模式。基本所有的技術(shù)手段都不同程度地增加了用戶使用的復(fù)雜性，采用不通過腦部海 馬體記憶的手勢記憶方式可以相當程度上降低用戶的學習難度，減少用戶的操作復(fù)雜度從 而提尚用戶滿意度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在與克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，而提供一種結(jié)構(gòu)組成合理，使用操 作方便，能減少用戶操作的復(fù)雜度，提高用戶滿意度的可以控制遠程電器的手勢識別系統(tǒng) 及控制方法。
[0004] 本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案來完成的，一種可以控制遠程電器的手勢識別 系統(tǒng)，它包括一操作手柄，該操作手柄內(nèi)置有手勢識別遠程控制電路，所述的控制電路主要 由模式識別微處理器CPU、9軸姿態(tài)傳感器和藍牙傳輸模塊組成，其中9軸姿態(tài)傳感器和模 式識別微處理器CPU采用I2C總線通信，模式識別微處理器CPU與低功耗的藍牙傳輸模塊 之間采用串口TTL通信；
[0005] 所述的模式識別微處理器CPU通過I2C總線按照一定時間間隔采集9軸姿態(tài)傳感 器的數(shù)據(jù)，采集的數(shù)據(jù)使用模式識別函數(shù)處理，得出手勢分類，并根據(jù)分類結(jié)果進行編碼后 再通過串口TTL傳輸?shù)剿{牙傳輸模塊發(fā)送到轉(zhuǎn)換裝置。
[0006] 本發(fā)明所述的模式識別函數(shù)的生成是通過超算系統(tǒng)采用BP算法實現(xiàn)，具體包括：
[0007] 輸入層節(jié)點1800個，隱含層節(jié)點36個，輸出層節(jié)點2個，以下分析以輸入層到隱 含層為例：
[0008]
[0009] 隱含層第j個節(jié)點的輸入為：輸入層到隱含層第j個節(jié)點的權(quán)值系數(shù)乘以輸入層 變量
[0010]
[0022] 所以可推導(dǎo)出誤差函數(shù)的偏微分等于：
[0023]
[0024]
[0025] 由此可推出，BP算法后向的權(quán)值調(diào)整方程為，a為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的學習率：
[0026]
[0027] -種利用所述可以控制遠程電器的手勢識別系統(tǒng)進行遠程電器控制方法，所述的 控制方法包括如下步驟：
[0028] a)由模式識別微處理器CPU進行手勢數(shù)據(jù)收集，并將加速度計和陀螺儀數(shù)據(jù)向量 化，將地磁數(shù)據(jù)向量化；
[0029] b)由模式識別微處理器CPU生成神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練數(shù)據(jù)集，并進行BP算法形成識別矩 陣其中加速度和陀螺儀一個，地磁一個共兩個；
[0030] C)根據(jù)識別矩陣形成識別函數(shù)寫入到模式識別微處理器CPU的存儲器ROM內(nèi)；
[0031] d)模式識別微處理器CPU調(diào)用識別函數(shù)判斷手勢類型，并根據(jù)識別結(jié)果生成控制 編碼；
[0032] e)由模式識別微處理器CPU通過低功耗的藍牙傳輸模塊（3)控制編碼發(fā)送到轉(zhuǎn)換 裝置，如手機上，再由轉(zhuǎn)換裝置發(fā)送控制數(shù)據(jù)到網(wǎng)絡(luò)；
[0033] f)由接收端的轉(zhuǎn)換裝置，如手機發(fā)送控制信號到目標電器，實現(xiàn)遠程電器控制。
[0034] 本發(fā)明所述手柄的手勢識別和姿態(tài)判斷是由深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)，但簡單的識別功 能如開啟和敲擊可以用其他相對簡單的識別函數(shù)實現(xiàn)，從而節(jié)省cpu的存儲空間；本發(fā)明 的主要作用是減少用戶操作復(fù)雜度，從原來的打開設(shè)備、輸入密碼、找到應(yīng)用、操作應(yīng)用、控 制設(shè)備等復(fù)雜流程減少到：拿起手柄揮舞、完成控制。遠程控制的電器還能用于社交、老年 人關(guān)懷等應(yīng)用。
[0035] 本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)組成合理，使用操作方便，能減少用戶操作的復(fù)雜度，提高用戶滿 意度等特點。
【附圖說明】
[0036] 圖1是本發(fā)明所述的系統(tǒng)組成示意圖。
[0037] 圖2是本發(fā)明所述系統(tǒng)控制原理圖。
【具體實施方式】
[0038] 下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作詳細的介紹：圖1所示，本發(fā)明所述的一種可以控制 遠程電器的手勢識別系統(tǒng)，它包括一操作手柄4,該操作手柄4內(nèi)置有手勢識別遠程控制電 路，所述的控制電路主要由模式識別微處理器CPU1、9軸姿態(tài)傳感器2和藍牙傳輸模塊3組 成，其中9軸姿態(tài)傳感器2和模式識別微處理器CPU1采用I2C總線通信，模式識別微處理 器CPU1與低功耗的藍牙傳輸模塊3之間采用串口TTL通信；
[0039] 所述的模式識別微處理器CPU1通過I2C總線按照一定時間間隔采集9軸姿態(tài)傳 感器2的數(shù)據(jù)，采集的數(shù)據(jù)使用模式識別函數(shù)處理，得出手勢分類，并根據(jù)分類結(jié)果進行編 碼后再通過串口TTL傳輸?shù)剿{牙傳輸模塊3發(fā)送到轉(zhuǎn)換裝置。
[0040] 本發(fā)明所述的模式識別函數(shù)的生成是通過超算系統(tǒng)采用BP算法實現(xiàn)，具體包括：
[0041] 輸入層節(jié)點1800個，隱含層節(jié)點36個，輸出層節(jié)點2個，以下分析以輸入層到隱 含層為例：
[0042]
[0043] 隱含層第j個節(jié)點的輸入為：輸入層到隱含層第j個節(jié)點的權(quán)值系數(shù)乘以輸入層 變量
[0044]
[0056] 所以可推導(dǎo)出誤差函數(shù)的偏微分等于：
[0057]
[0058]
[0059] 由此可推出，BP算法后向的權(quán)值調(diào)整方程為，a為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的學習率：
[0060]
[0061] -種利用所述可以控制遠程電器的手勢識別系統(tǒng)進行遠程電器控制方法，所述的 控制方法包括如下步驟：
[0062] a)由模式識別微處理器CPU進行手勢數(shù)據(jù)收集，并將加速度計和陀螺儀數(shù)據(jù)向量 化，將地磁數(shù)據(jù)向量化；
[0063] b)由模式識別微處理器CPU生成神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練數(shù)據(jù)集，并進行BP算法形成識別矩 陣其中加速度和陀螺儀一個，地磁一個共兩個；
[0064] c)根據(jù)識別矩陣形成識別函數(shù)寫入到模式識別微處理器CPU的存儲器ROM內(nèi)； [0065]d)模式識別微處理器CPU調(diào)用識別函數(shù)判斷手勢類型，并根據(jù)識別結(jié)果生成控制 編碼；
[0066]e)由模式識別微處理器CPU通過低功耗的藍牙傳輸模塊（3)控制編碼發(fā)送到轉(zhuǎn)換 裝置，如手機上，再由轉(zhuǎn)換裝置發(fā)送控制數(shù)據(jù)到網(wǎng)絡(luò)；
[0067]f)由接收端的轉(zhuǎn)換裝置，如手機發(fā)送控制信號到目標電器，實現(xiàn)遠程電器控制。 [0068] 實施例：本發(fā)明所述的9軸傳感器（加速度、陀螺儀和地磁傳感器）采用 MPU-9250芯片，16bit數(shù)據(jù)輸出陀螺儀范圍±2000° /s，加速度計范圍±16g，磁場范圍 ±4800yT，模式識別微處理器CPU采用德州儀器公司生產(chǎn)的MSP430F6659超低功耗處理 器，藍牙芯片采用Nordic公司的nRF51822單模低功耗藍牙芯片；上述芯片（電路）與電池 一起安裝在手柄內(nèi)部。
[0069] 該手勢識別的游戲手柄能通過加速度傳感器、陀螺儀和地磁傳感器判斷使用者手 勢和手柄本身空間姿態(tài)。在沒有探測到加速度改變的狀態(tài)手柄會處于低功耗休眠狀態(tài)。使 用者手勢會通過手柄的微處理器芯片識別成特定的操控命令，通過低功耗藍牙信號轉(zhuǎn)換裝 置（如手機），轉(zhuǎn)換為適合遠距離傳輸?shù)臄?shù)字信號，并通過通信網(wǎng)絡(luò)傳輸信號。在信號接收 端通過信號轉(zhuǎn)換裝置（如手機）將信號轉(zhuǎn)換為可以控制實際電器的信號，如低功耗藍牙、 Wifi等信號，從而實現(xiàn)遠程電器控制。
【主權(quán)項】
1. 一種可w控制遠程電器的手勢識別系統(tǒng)，它包括一操作手柄，該操作手柄內(nèi)置有手 勢識別遠程控制電路，其特征在于所述的控制電路主要由模式識別微處理器CPU、9軸姿態(tài) 傳感器和藍牙傳輸模塊組成，其中9軸姿態(tài)傳感器（2)和模式識別微處理器CPU(l)采用 I化總線通信，模式識別微處理器CPU(l)與低功耗的藍牙傳輸模塊（3)之間采用串口TTL 通信； 所述的模式識別微處理器CPU(l)通過I化總線按照一定時間間隔采集9軸姿態(tài)傳感 器的數(shù)據(jù)，采集的數(shù)據(jù)使用模式識別函數(shù)處理，得出手勢分類，并根據(jù)分類結(jié)果進行編碼后 再通過串口 1TL傳輸?shù)剿{牙傳輸模塊發(fā)送到轉(zhuǎn)換裝置。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可W控制遠程電器的手勢識別系統(tǒng)，其特征在于所述的模式 識別函數(shù)的生成是通過超算系統(tǒng)采用BP算法實現(xiàn)，具體包括： 輸入層節(jié)點1800個，隱含層節(jié)點36個，輸出層節(jié)點2個，W下分析W輸入層到隱含層 為例：隱含層第j全節(jié)點的輸入為：輸入層到隱含層第j全節(jié)點的權(quán)值系數(shù)乘W輸入層變量由此可推出，BP算法后向的權(quán)值調(diào)整方程為，a為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的學習率：3.-種利用權(quán)利要求1或2所述可W控制遠程電器的手勢識別系統(tǒng)進行遠程電器控制 方法，其特征在于所述的控制方法包括如下步驟： a) 由模式識別微處理器CPU進行手勢數(shù)據(jù)收集，并將加速度計和巧螺儀數(shù)據(jù)向量化， 將地磁數(shù)據(jù)向量化； b) 由模式識別微處理器CPU生成神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練數(shù)據(jù)集，并進行BP算法形成識別矩陣其 中加速度和巧螺儀一個，地磁一個共兩個； C)根據(jù)識別矩陣形成識別函數(shù)寫入到模式識別微處理器CPU的存儲器ROM內(nèi)； d) 模式識別微處理器CPU調(diào)用識別函數(shù)判斷手勢類型，并根據(jù)識別結(jié)果生成控制編 碼； e) 由模式識別微處理器CPU通過低功耗的藍牙傳輸模塊（3)控制編碼發(fā)送到轉(zhuǎn)換裝 置，如手機上，再由轉(zhuǎn)換裝置發(fā)送控制數(shù)據(jù)到網(wǎng)絡(luò)； f) 由接收端的轉(zhuǎn)換裝置，如手機發(fā)送控制信號到目標電器，實現(xiàn)遠程電器控制。
【專利摘要】一種可以控制遠程電器的手勢識別系統(tǒng)及控制方法，所述系統(tǒng)包括一內(nèi)置有手勢識別遠程控制電路的操作手柄，所述的控制電路主要由模式識別微處理器、9軸姿態(tài)傳感器和藍牙傳輸模塊組成，9軸姿態(tài)傳感器和模式識別微處理器采用I2C總線通信，模式識別微處理器與藍牙傳輸模塊之間采用串口TTL通信；模式識別微處理器通過I2C總線按照一定時間間隔采集9軸姿態(tài)傳感器的數(shù)據(jù)，采集的數(shù)據(jù)使用模式識別函數(shù)處理得出手勢分類，根據(jù)分類結(jié)果進行編碼后通過串口TTL傳輸?shù)剿{牙傳輸模塊并發(fā)送到轉(zhuǎn)換裝置；使用者手勢會通過手柄的模式識別微處理器識別成特定的操控命令，通過藍牙信號轉(zhuǎn)換裝置，轉(zhuǎn)換為適合遠距離傳輸?shù)臄?shù)字信號，并通過通信網(wǎng)絡(luò)傳輸信號；在信號接收端通過信號轉(zhuǎn)換裝置將信號轉(zhuǎn)換為可以控制實際電器的信號，從而實現(xiàn)遠程電器控制。
【IPC分類】G06F3/01, G06N3/02
【公開號】CN105005378
【申請?zhí)枴緾N201510214362
【發(fā)明人】程平
【申請人】杭州喵隱科技有限公司
【公開日】2015年10月28日
【申請日】2015年4月29日