盧文雯 楊元超 李陽(yáng)

摘 要：通過對(duì)現(xiàn)在智能家居的研究現(xiàn)狀分析得出，目前智能家居的控制系統(tǒng)還沒有一個(gè)十分完美的方案。比如網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制，手機(jī)控制和遙控設(shè)備控制等控制方式都很常見。而人機(jī)互動(dòng)的方式卻大部分采用傳統(tǒng)的鼠標(biāo)和鍵盤，并沒有所突破。因此，本研究方案將Kinect作為智能家居控制系統(tǒng)的新轉(zhuǎn)折點(diǎn)，主研究方向?yàn)閗inect與智能家居的有效融合，使我們的生活可以真正的像科幻電影中的高科技生活一樣，使我們真正擁有便捷化，智能化的智能家居生活。

關(guān)鍵詞：Kinect；智能家居；智能控制

一、國(guó)內(nèi)智能家居的現(xiàn)狀

（一）智能家居的產(chǎn)生背景

智能家居這一詞語(yǔ)來自于上世紀(jì)二十世紀(jì)八十年代初期，由美國(guó)首先提出這一新興代表詞[1]。我們現(xiàn)在所接觸的智能家居共經(jīng)歷了四代變化，智能家居這一詞語(yǔ)作為21世紀(jì)的新型詞語(yǔ)，既代表了人們對(duì)于生活舒適便捷的追求，又表明人類在探索人生的過程中對(duì)于生活的享受。

（二）國(guó)內(nèi)智能家居的當(dāng)前現(xiàn)狀

智能家居的改革為新時(shí)代的家庭帶來便捷與舒適，雖然隨著物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來，智能家居的家居環(huán)境發(fā)展有了跨越性的發(fā)展，但由于許多智能家居的控制系統(tǒng)的可操作性非常差，人們還沒有形成要對(duì)于自家家居環(huán)境的消費(fèi)意識(shí)，充滿了對(duì)智能家居的不信任。未來智能環(huán)境住宅離不開智能家居，但目前智能家居的控制系統(tǒng)還沒有一個(gè)十分完美的方案。人機(jī)互動(dòng)的方式大部分采用傳統(tǒng)的鼠標(biāo)和鍵盤，并沒有所突破，所以智能家居的控制方式必須是便捷、即時(shí)以及可操作的[3]。在多次實(shí)踐探索下，我們決定以手勢(shì)識(shí)別的方式來為國(guó)內(nèi)智能家居注入一種新型控制方式，使智能家居變得更方便、快捷。

二、Kinect的智能家居控制系統(tǒng)的研制

（一）手勢(shì)識(shí)別為智能家居帶來新型控制方式

目前市內(nèi)常見的控制方式有網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制，手機(jī)控制和遙控設(shè)備控制，且大多數(shù)人機(jī)互動(dòng)的方式并沒有凸顯出人機(jī)互動(dòng)的靈敏以及便捷。因此，國(guó)內(nèi)的智能家居想要普及全國(guó)大多數(shù)城市需要一個(gè)方便、即時(shí)且新穎的控制方式，而kinect的手勢(shì)識(shí)別系統(tǒng)為智能家居的控制帶來一種新型的控制方式，使智能家居控制方式變得多方向化，便捷化，有趣化[4]。

（二）將kinect應(yīng)用于智能家居的背景

（1）kinect的研發(fā)背景

雖然中國(guó)的智能家居的發(fā)展速度在近幾年有了很大的提升，但在控制方式上仍有欠缺，，我們現(xiàn)在了解的Kinect是微軟公司推出的基于人的體感交互的人機(jī)交互設(shè)備，它包含了影像識(shí)別、即時(shí)動(dòng)態(tài)骨骼追蹤、麥克風(fēng)輸入、語(yǔ)音識(shí)別等功能，使用戶用自己的肢體動(dòng)作來控制電器，并且kinect價(jià)格便宜，各功能強(qiáng)大，能夠?yàn)槿珖?guó)大多數(shù)家庭所接受。自此以后，許多人都開始將kinect作為各個(gè)領(lǐng)域的研發(fā)平臺(tái)上進(jìn)行各種研究與開發(fā)[2]。

（2）kinect的組成

Kinect由彩色攝像頭、紅外線裝置、邏輯電路、麥克風(fēng)陣列和馬達(dá)等部分組成。kinect攝像頭分別是紅外線發(fā)射器、BGB VGA彩色攝像頭以及CMOS紅外攝像頭構(gòu)成的3D深度感應(yīng)器，BGB VGA彩色攝像頭獲取色彩信息和3D深度感應(yīng)器獲取空間信息，麥克風(fēng)輸入功能采集聲音數(shù)據(jù)，即時(shí)動(dòng)態(tài)骨骼追蹤可人類的20個(gè)骨骼點(diǎn)，達(dá)到可精確識(shí)別兩人以上的功能。核心部件是light coding技術(shù)的Prime Senser設(shè)備，展現(xiàn)了強(qiáng)大的人機(jī)互動(dòng)功能，且深度成像原理為kinect對(duì)于人物的測(cè)量和掃描都先進(jìn)于其他人機(jī)交互設(shè)備，使得kinect在人機(jī)互動(dòng)控制上起到領(lǐng)導(dǎo)作用[2]。

（3）kinect對(duì)于智能家居的應(yīng)用領(lǐng)域

因?yàn)槲④沰inect的體感交互設(shè)備具有強(qiáng)大的多功能性，引起了國(guó)內(nèi)外許多研究人群和研究機(jī)構(gòu)爭(zhēng)相研究與開發(fā)，kinect不只是應(yīng)用于游戲的外接設(shè)備，更是對(duì)于機(jī)器人、教育、醫(yī)療和計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域做出了大量的貢獻(xiàn)，而這些大量的研究實(shí)驗(yàn)對(duì)于智能家居的普遍化有重大的研究貢獻(xiàn)[2]。

（三）kinect智能家居控制系統(tǒng)的研制

本文主要針對(duì)智能家居的人機(jī)交互方式進(jìn)行的改進(jìn)，利用kinect的動(dòng)態(tài)骨骼識(shí)別達(dá)到控制智能家居的目的，為智能家居的控制方式帶來一種新的控制方式，人們未來的家居生活將更加智能化。主要技術(shù)涵蓋了kinect的開發(fā)，zigbee的無線數(shù)據(jù)傳輸和arduino環(huán)境的控制系統(tǒng)?；舅悸肥抢胟inect對(duì)人體動(dòng)態(tài)骨骼的識(shí)別，數(shù)據(jù)處理后通過zigbee將信號(hào)無線傳輸?shù)絘rduino環(huán)境控制系統(tǒng)，arduino根據(jù)預(yù)設(shè)的程序?qū)π盘?hào)處理后控制繼電器開關(guān)電源。

（kinect智能家居控制系統(tǒng)原理圖）

（kinect智能家居控制系統(tǒng)）實(shí)物圖

kinect智能家居控制系統(tǒng)操作說明：

1.連接所有設(shè)備的電源和數(shù)據(jù)線。

2.開啟pc端軟件KinectLighting，點(diǎn)擊“連接串口”按鈕。

3.站在kinect可檢測(cè)到的有效距離（軟件中出現(xiàn)人體骨骼）。

4.揮動(dòng)右手，紅色led點(diǎn)亮并接通插座電源。再次揮動(dòng)右手，紅色led熄滅并斷開插座電源（繼續(xù)揮動(dòng)右手即可反復(fù)接通和斷開插座電源）。

5.揮動(dòng)左手，點(diǎn)亮綠色led和節(jié)能燈。再次揮動(dòng)左手，熄滅綠色led和節(jié)能燈（繼續(xù)揮動(dòng)左手即可反復(fù)點(diǎn)亮和熄滅節(jié)能燈）

三、Kinect的智能家居控制系統(tǒng)的前景及推廣

二十一世紀(jì)新時(shí)代智能住宅的重要組成部分必定是智能家居，它間接的反映人們?cè)诩揖由钪锌释麚碛惺孢m化、智能化的家居環(huán)境，夢(mèng)想著家居生活更加科學(xué)化。kinect擁有的手勢(shì)識(shí)別、動(dòng)態(tài)骨骼成像以及語(yǔ)音輸入等功能可幫助國(guó)內(nèi)的智能家居有一個(gè)新的研究方向，將kinect作為智能家居研究方向的新轉(zhuǎn)折點(diǎn)，可以使我們的家居生活可以真正的像科幻電影中的高科技生活一樣，從而使便捷化、舒適化以及智能化的家居生活呈現(xiàn)在我們眼前。

四、結(jié)束語(yǔ)

智能家居需要一個(gè)操作便捷，老少皆宜的操作方式，本文根據(jù)微軟開發(fā)的kinect體感交互器作為研究基礎(chǔ)，對(duì)智能家居進(jìn)行新型控制方式的研究與開發(fā)。目前kinect控制智能家居已經(jīng)實(shí)現(xiàn)控制簡(jiǎn)單的家用設(shè)備，使老人、小孩等弱勢(shì)群體能適應(yīng)智能家居生活，做到智能家居一體化[1]。雖然目前kinect的動(dòng)態(tài)骨骼識(shí)別只能精確識(shí)別兩人，且識(shí)別范圍較小，但 Kinect2代更容易識(shí)別，能精確識(shí)別六人以上的動(dòng)態(tài)骨骼，相信在不久的將來，kinect控制智能家居必將掀起一股家居生活智能化的熱潮，使中國(guó)的智能家居的研究與開發(fā)有一個(gè)新的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1]朱敏玲，李寧.智能家居發(fā)展現(xiàn)狀及未來淺析[J].電視技術(shù)，2015，39（4）：82.

[2]朱濤，金國(guó)棟，蘆利斌.Kinect應(yīng)用概述及發(fā)展前景[J].現(xiàn)代計(jì)算機(jī)，2013（6）：2.

[3]鄧中祚.智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2015（6）：273.

[4]劉杰，關(guān)醒文.基于Kinect人體動(dòng)作識(shí)別技術(shù)的智能家居控制系統(tǒng)的研究[J].科技論壇，2016（3）：50.

項(xiàng)目信息：重慶第二師范學(xué)院大學(xué)生科研立項(xiàng)（課題號(hào)：xk20160104）

（作者單位：重慶第二師范學(xué)院）