一种基于智能手势识别的空调系统及方法与流程

本发明涉及空调智能识别，具体为一种基于智能手势识别的空调系统及方法。

背景技术：

1、随着机械视觉在科技水平和应用方向上突飞猛进，机械视觉领域中的手势识别也逐步走进了大众的视野。当空调已经从小众产品变成已经普及的大众产品后，更直观、方便、自然地操作成为新的需求。当智能手势识别和空调系统逐步被研究结合的过程中，出现了一些问题。用户在室内无意识手势变化或许会引起误操作，浪费能源。用户的面貌和手型不可避免地会产生变化，这种变化随着时间流逝的逐渐积累，会对智能空调使用的方便性和灵敏性产生不利影响。

2、所以，人们需要一种基于智能手势识别的空调系统及方法来解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于智能手势识别的空调系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于智能手势识别的空调系统，所述系统包括：采集模块、数据库、分析模块和控制模块；

3、通过所述采集模块采集检测范围内的人脸图像数据和手势图像数据，传输至数据库；

4、通过所述数据库储存所述采集模块传输的检测范围内人脸图像数据和手势图像数据；

5、通过所述分析模块调用数据库内的实时存入的人脸数据，分析比对确认后无视、存入或者更新用户数据；调用数据库内实时存入的手势图像数据，分析比对确认后无视或触发信号给控制模块；

6、通过所述控制模块接收分析模块传输的信息，选择无动作或调整空调运行状态。

7、进一步的，所述采集模块包括光学图像传感器，所述光学图像传感器用于采集检测范围内人脸图像数据和手势图像数据并传输至数据库。

8、进一步的，所述分析模块包括核心处理器，所述核心处理器通过调用数据库中实时采集的人脸图像数据，通过用户确认判定人脸图像数据属于用户并储存在数据库；所述核心处理器判断数据库中实时手势图像数据是否属于已存入用户，当判断手势图像数据属于已存入用户时所述核心处理器将判断用户的实时手势图像数据是否有效，当实时手势图像有效时所述核心处理器将传输调整空调状态信号给控制模块。

9、进一步地，所述控制模块包括空调内部控制器，所述空调内部控制器接收到所述分析模块的信号后，控制空调无动作或者调整空调运行状态。

10、一种基于智能手势识别的空调方法，包括以下步骤：

11、s1：光学图像传感器采集检测范围内的人脸图像数据和手势图像数据，并传入数据库；

12、s2：数据库存储光学图像传感器传输来的检测范围内人脸图像数据和手势图像数据，并传输至核心处理器进行分析；

13、s3：核心处理器获得数据库内的实时存入人脸图像数据，分析比对确认后无视、存入或者更新用户数据；调用数据库内实时存入的手势图像数据，分析比对确认后无视或触发信号给控制模块，在成功触发信号时更新数据库手势图像数据；

14、s4：空调内部控制器接收核心处理器传输的信号，选择无动作或调整空调运行状态。

15、进一步的，在步骤s1中：光学图像传感器实时采集检测范围内人脸图像数据传输向数据库，在核心处理器确认人脸图像数据属于用户后，实时采集用户手势图像数据传输向数据库。

16、进一步的，在步骤s2中：数据库存有任一用户人脸图像与对应的标准手势图像，标准手势图像分别为标准开机手势图像am、标准关机手势图像bm、标准提高温度手势图像cm、标准降低温度手势图像dm、标准提高风速手势图像em、标准降低风速手势图像fm，m＝1,2,3,…,m，m为已存入用户数量；

17、检测范围内任一用户前n次成功使用手势开机时：

18、数据库存有{ai-2,ai-1,ai,ai1,ai2}，其中ai表示第i次采集到的与标准开机手势图像am相似的手势图像，ai-1表示ai被采集t1秒前的手势图像，ai-2表示ai被采集t2秒前的手势图像，ai1表示ai被采集t1秒后的手势图像，ai2表示ai被采集t2秒后的手势图像；

19、检测范围内任一用户前n次成功使用手势关机时：

20、数据库存有{bi-2,bi-1,bi,bi1,bi2}，其中bi表示第i次采集到的类似标准关机手势图像bm的手势图像，bi-1表示bi被采集t1秒前的手势图像，bi-2表示bi被采集t2秒前的手势图像，bi1表示bi被采集1t秒后的手势图像，bi2表示bi被采集t2秒后的手势图像；

21、检测范围内任一用户前n次成功使用手势提高温度时：

22、数据库存有{ci-2,ci-1,ci,ci1,ci2}，其中ci表示第i次采集到的类似标准提高温度手势图像cm的手势图像，ci-1表示ci被采集t1秒前的手势图像，ci-2表示ci被采集t2秒前的手势图像，ci1表示ci被采集t1秒后的手势图像，ci2表示ci被采集t2秒后的手势图像；

23、检测范围内任一用户前n次成功使用手势降低温度时：

24、数据库存有{di-2,di-1,di,di1,di2}，其中di表示第i次采集到的类似标准降低温度手势图像dm的手势图像，di-1表示di被采集t1秒前的手势图像，di-2表示di被采集t2秒前的手势图像，di1表示di被采集t1秒后的手势图像，di2表示di被采集t2秒后的手势图像；

25、检测范围内任一用户前n次成功使用手势提高风速时：

26、数据库存有{ei-2,ei-1,ei,ei1,ei2}，其中ei表示第i次采集到的类似标准提高风速手势图像em的手势图像，ei-1表示ei被采集t1秒前的手势图像，ei-2表示ei被采集t2秒前的手势图像，ei1表示ei被采集t1秒后的手势图像，ei2表示ei被采集t2秒后的手势图像；

27、检测范围内任一用户前n次成功使用手势降低风速时：

28、数据库存有{fi-2,fi-1,fi,fi1,fi2}，其中fi表示第i次采集到的类似标准降低风速手势图像fm的手势图像，fi-1表示fi被采集t1秒前的手势图像，fi-2表示fi被采集t2秒前的手势图像，fi1表示fi被采集t1秒后的手势图像，fi2表示fi被采集t2秒后的手势图像；

29、其中，0＜t1＜t2，i＝1,2,3,…,n，n为系统既设的数据库中任一标准手势图像下属文件数量的最大值，一个标准手势图像下属文件是由光学图像传感器传输到数据库后再由核心处理器判定与一个标准手势相似并保存在数据库的含有一组图像的文件；

30、检测范围内任一用户在第q次使用手势尝试改变空调状态时，数据库存入临时手势图像{eq-2,eq-1,eq,eq1,eq2}其中eq表示第q次采集到类似am,bm,cm,dm,em,fm中任一的手势图像，

31、eq-1表示eq在t1秒前的手势图像，eq-2表示eq在t2秒前的手势图像，eq1表示eq在t1秒后的手势图像，eq2表示eq在t2秒后的手势图像；

32、光学图像传感器检测范围内出现人脸时，数据库存有临时人脸图像m；当核心处理器判定临时人脸图像m为用户人脸图像后，将用临时人脸图像m替代用户人脸图像。

33、数据库存储着多组对单一空调运行状态更改的手势数据，使得智能手势识别更具备稳定性、准确性和可靠性。

34、进一步的，在步骤s3中：所述核心处理器基于深度学习的方法计算相似度，核心处理器在用户手动确认临时人脸图像m为用户人脸图像时，将临时人脸图像m正式存入数据库并标记为用户人脸图像，用户人脸图像数量上限为系统既设；在用户未手动确认临时人脸图像m为用户人脸图像时，所述核心处理器计算临时人脸图像m和既有用户人脸图像相似度，当核心处理器计算临时人脸图像m和任一既有用户人脸图像相似度大于系统预设值q时，用临时人脸图像m替代原始用户人脸图像并删除原始用户人脸图像，当核心处理器计算临时人脸图像m和每一既有用户人脸图像相似度都小于系统预设值时，删除数据库中的临时人脸图像m；

35、所述核心处理器在检测到临时人脸图像m和任一既有用户人脸图像相似度大于系统预设值后，用临时人脸图像m替代原始用户人脸图像并删除被替代的用户人脸图像，确认用户身份后开始检测用户手势图像：

36、当所述手势图像eq与数据库已存入的任一标准手势图像相似度w＞x时：核心处理器检测到数据库中所述标准手势图像的下属图像集合文件数量小于n后，储存手势图像{eq-2,eq-1,eq,eq1,eq2}并标记为所述标准手势图像的下属图像集合文件；核心处理器检测到数据库中标准手势图像的下属图像集合文件数量为n后，计算比较集合{eq-2,eq-1,eq1,eq2}与所述标准手势图像的下属图像集合文件中任一图像集合文件中的{ei-2,ei-1,ei1,ei2}，通过深入学习的方法一一计算{eq-2,eq-1,eq1,eq2}与{ei-2,ei-1,ei1,ei2}中图像的相似度得到相似度集合h＝{w1,w2,w3,…,w16}，当集合h中至少有p个数值大于y，判断触发空调状态改变，储存手势图像{eq-2,eq-1,eq,eq1,eq2}，替代所述标准手势的n个下属集合文件中ei与所述标准手势相似度最低的下属图像集合文件中的图像，并用eq替代所述标准手势图像，删除被替代的图像；当集合h中不满足至少有p个数值大于y，判断为无效手势图像并删除数据库中的临时手势图像{eq-2,eq-1,eq,eq1,eq2}，p为系统预设值；当所述核心处理器通过深入学习的方法计算出手势eq与数据库已存入的任一标准手势图像相似度w≤x时，删除数据库中的临时手势图像{eq-2,eq-1,eq,eq1,eq2}，继续保持检测用户手势图像，x表示手势图像eq与数据库任一标准手势图像相似度阈值，y表示手势图像{eq-2,eq-1,eq1,eq2}与数据库任一标准手势图像的下属图像集合文件中{ei-2,ei-1,ei1,ei2}的相似度阈值，。

37、核心处理器根据用户实时的人脸图像更改数据库中的用户人脸图像，满足了用户对长期使用这种基于智能手势识别的空调的方便和自然的要求。核心处理器实时更改数据库中的标准手势图像，也适应了青少年日渐变化的手型带来的手势图像改变。核心处理器处理实时采集的手势图像时按五张图像比较判断是否触发改变空调运行状态，更好地减少了误操作的可能，有利于节能减排。

38、进一步的，在步骤s4中，空调内部控制器在核心处理器用eq替代所述标准手势am图像时，触发开机功能；空调内部控制器在核心处理器用eq替代所述标准手势bm图像时，触发关机功能；空调内部控制器在核心处理器用eq替代所述标准手势cm图像时，触发提高温度功能；空调内部控制器在核心处理器用eq替代所述标准手势dm图像时，触发降低温度功能；空调内部控制器在核心处理器用eq替代所述标准手势em图像时，触发提高风速功能；空调内部控制器在核心处理器用eq替代所述标准手势fm图像时，触发降低风速功能。这种基于智能手势识别的空调系统及方法采取了智能手势识别调节空调状态的方法，使用户操作空调更智能化。

39、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

40、本发明采用智能手势识别改变空调运行状态的方式满足了用户对操作空调更直观、方便、自然的要求。通过存储多组对单一空调运行状态更改的手势数据，使得智能手势识别更具备稳定性、准确性和可靠性。通过对用户人脸图像和手势图像的实时采集、存储，促进了系统的学习能力，满足了用户长期使用本系统的需求，同时减少误操作从而保障了用户健康，减少了无效的能量消耗。