多功能智能人机交互控制系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种多功能智能人机交互控制系统及控制方法，该控制系统包括：红外手势采集模块，用于采集用户所做的操作手势所对应的操作信号；控制模块，与红外手势采集模块相连，用于采集操作信号并对操作信号进行处理分析得出操作手势的手势方向、手指数量和挥动速度，以及将手势方向、手指数量和挥动速度进行结合定义得出具体的控制指令；通讯模块，与控制模块连接，用于接收控制模块得出的控制指令并发送给与之连接的智能家居系统。本发明专利技术以最小的体积、成本实现了控制功能的最大化，较小的体积便于集成在各型智能家居系统中，操作时无需直接接触，提高了智能家居系统面板的安全性、整洁度和使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
多功能智能人机交互控制系统及其控制方法
本专利技术涉及智能家居、红外控制领域，特别地，涉及一种多功能智能人机交互控制系统及其控制方法。
技术介绍
随着智能家居行业的快速发展，人机交互控制技术得到越来越广泛的应用，人机交互控制作为系统硬件的控制主要组成部分，发挥着原来越大的作用。满足功能要求的红外控制系统成本高，制作工艺复杂，体积大，不能大规模生产，无法满足智能家居系统集成应用；传统的大规模生产的红外控制系统技术含量低、结构功能单一，体积大，只能起到简单的红外感应的作用，不能满足不同手势、不同手指数实现多种控制的功能。
技术实现思路
本专利技术提供了一种多功能智能人机交互控制系统及其控制方法，以解决现有技术不能满足不同手势、不同手指数实现多种控制的技术问题。本专利技术采用的技术方案如下：一方面，本专利技术提供了一种多功能智能人机交互控制系统，包括：红外手势采集模块，用于采集用户所做的操作手势所对应的操作信号；控制模块，与红外手势采集模块相连，用于采集操作信号并对操作信号进行处理分析得出操作手势的手势方向、手指数量和挥动速度，以及将手势方向、手指数量和挥动速度进行结合定义得出具体的控制指令；通讯模块，与控制模块连接，用于接收控制模块得出的控制指令并发送给与之连接的智能家居系统。进一步地，红外手势采集模块包括两个红外发射子模块以及两个红外接收子模块，两个红外发射子模块用于分别向两个不同的区域发射红外信号，两个红外接收子模块用于接收经用户的操作手指反射的红外信号。进一步地，红外手势采集模块包括按顺序排列在同一直线上的第一红外接收子模块、第一红外发射子模块、第二红外发射子模块和第二红外接收子模块，第一红外发射子模块和第二红外发射子模块同时为第一红外接收子模块和第二红外接收子模块提供信号源。具体地，红外手势采集模块还包括与红外接收子模块连接的低通滤波器、连接于所述低通滤波器之后的运算放大器、以及与运算放大器连接的电压反相器，红外接收子模块接收经用户的操作手指反射的红外信号，并将其转化为电压信号后输入低通滤波器；低通滤波器用于对输入的电压信号进行滤波处理后输入运算放大器；运算放大器用于对输入的信号的比例放大后输入控制模块进行逻辑运算；电压反相器用于为运算放大器提供反向电压。进一步地，控制模块包括AD信息采样单元、采样信息计算处理单元、控制指令计算单元、控制指令下发单元，AD信息采样单元用于根据预定的采样周期对操作信号进行采样；采样信息计算处理单元通过对采样数据进行分析得出操作手势的手势方向、手指数量和挥动速度；控制指令计算单元根据手势方向、手指数量和挥动速度计算出需发出的控制指令；控制指令下发单元用于通过设定的协议将控制指令下发给通讯模块。多功能智能人机交互控制系统还包括与控制模块连接的触摸模块，触摸模块包括触摸集成电路和触摸键，触摸键用于感应手指的触摸动作，触摸集成电路用于采集触摸动作对应的操作信号并输入控制模块。根据本专利技术的另一方面，还提供了一种多功能智能人机交互控制方法，应用于如上述的多功能智能人机交互控制系统中，包括以下步骤：步骤S100，红外手势采集模块采集用户所做的操作手势所对应的操作信号；步骤S200，控制模块采集操作信号并对操作信号进行处理分析得出操作手势的手势方向、手指数量和挥动速度，以及将手势方向、手指数量和挥动速度进行结合定义得出具体的控制指令；步骤S300，通讯模块接收控制模块得出的控制指令并发送给与之连接的智能家居系统。进一步地，步骤S100包括：控制模块发出设定频率的载波信号，通过驱动电路驱动红外手势采集模块中的两个红外发射子模块分别向两个不同的区域发射红外信号；红外手势采集模块中的两个红外接收子模块分别接收经用户的操作手指反射的红外信号。进一步地，步骤S200包括：控制模块采集两个红外接收子模块各自接收到的红外信号，根据采集的持续的信号强度以及信号的同步性判断用户的靠近操作，并向智能家居系统发出唤醒指令。进一步地，步骤S200包括：控制模块采集两个红外接收子模块各自接收到的红外信号；控制模块对采集的两组信号进行相位比较，当两组信号的相位不一致时，将手势方向分为左、右；当两组信号的相位一致时，根据采集的信号的强弱变化，将手势方向分为靠近、远离；控制模块对采集的每一组信号分别进行取样，通过分析取样数据的波形峰值及周期判断操作手指的手指数量，同时将两组信号分别判断得出的手指数量进行比较，当两组手指数量一致时，判断为正确动作；当两组手指数量不一致时，判断为误动作并忽略该组数据；控制模块通过对采集的两组信号的相位差进行计算以判断手势的挥动速度。本专利技术的多功能智能人机交互控制系统通过对操作的手势方向、手指数量和挥动速度的结合判断，以最小的体积、成本实现了控制功能的最大化，同时较小的体积便于集成在各型智能家居系统中；操作时无需直接接触，满足使用者不方便直接接触时的控制，在一定程度上提高了智能家居系统面板的安全性、整洁度和使用寿命；本专利技术的多功能智能人机交互控制方法，根据手势方向、手指数量和挥动速度结合定义多种控制指令，无需进入操作面板，可直接通过手势的操作控制智能家居系统进入具体的功能，操作更加方便快捷，精度高。除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本专利技术还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本专利技术作进一步详细的说明。附图说明构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1是本专利技术优选实施例的多功能智能人机交互控制系统的结构框图；图2是图1中双红外手势采集模块、控制模块以及通讯模块的功能模块框图；图3是本专利技术优选实施例的多功能智能人机交互控制方法的流程图；图4是本专利技术优选实施例的多功能智能人机交互控制方法中控制模块进行信号分析的示意图。附图标号说明：1、红外手势采集模块；10、红外发射子模块；11、红外接收子模块；R1、第一红外接收子模块；T1、第一红外发射子模块；T2、第二红外发射子模块；R2、第二红外接收子模块；12、低通滤波器；13、运算放大器；14、电压反相器；2、控制模块；20、AD信息采样单元；21、采样信息计算处理单元；22、控制指令计算单元；23、控制指令下发单元；3、通讯模块；4、触摸模块。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。参照图1，本专利技术的优选实施例提供了一种多功能智能人机交互控制系统，包括：红外手势采集模块1，用于采集用户所做的操作手势所对应的操作信号；控制模块2，与红外手势采集模块1相连，用于采集操作信号并对操作信号进行处理分析得出操作手势的手势方向、手指数量和挥动速度，以及将手势方向、手指数量和挥动速度进行结合定义得出具体的控制指令；通讯模块3，与控制模块2连接，用于接收控制模块2得出的控制指令并发送给与之连接的智能家居系统，实现与智能家居系统的交互。进一步地，红外手势采集模块1包括两个红外发射子模块10以及两个红外接收子模块11，两个红外发射子模块10用于分别向两个不同的区域发射红外信号，两个红外接收子模块11用于接收经用户的操作手指反射的红外信号。本优选实施例中控制模块2为DSP本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多功能智能人机交互控制系统，其特征在于，包括：红外手势采集模块(1)，用于采集用户所做的操作手势所对应的操作信号；控制模块(2)，与所述红外手势采集模块(1)相连，用于采集所述操作信号并对所述操作信号进行处理分析得出所述操作手势的手势方向、手指数量和挥动速度，以及将所述手势方向、所述手指数量和所述挥动速度进行结合定义得出具体的控制指令；通讯模块(3)，与所述控制模块(2)连接，用于接收所述控制模块(2)得出的所述控制指令并发送给与之连接的智能家居系统。

【技术特征摘要】
1.一种多功能智能人机交互控制系统，其特征在于，包括：红外手势采集模块(1)，用于采集用户所做的操作手势所对应的操作信号；控制模块(2)，与所述红外手势采集模块(1)相连，用于采集所述操作信号并对所述操作信号进行处理分析得出所述操作手势的手势方向、手指数量和挥动速度，以及将所述手势方向、所述手指数量和所述挥动速度进行结合定义得出具体的控制指令；通讯模块(3)，与所述控制模块(2)连接，用于接收所述控制模块(2)得出的所述控制指令并发送给与之连接的智能家居系统。2.根据权利要求1所述的多功能智能人机交互控制系统，其特征在于，所述红外手势采集模块(1)包括两个红外发射子模块(10)以及两个红外接收子模块(11)，两个所述红外发射子模块(10)用于分别向两个不同的区域发射红外信号，两个所述红外接收子模块(11)用于接收经用户的操作手指反射的红外信号。3.根据权利要求2所述的多功能智能人机交互控制系统，其特征在于，所述红外手势采集模块(1)包括按顺序排列在同一直线上的第一红外接收子模块(R1)、第一红外发射子模块(T1)、第二红外发射子模块(T2)和第二红外接收子模块(R2)，所述第一红外发射子模块(T1)和所述第二红外发射子模块(T2)同时为所述第一红外接收子模块(R1)和所述第二红外接收子模块(R2)提供信号源。4.根据权利要求2所述的多功能智能人机交互控制系统，其特征在于，所述红外手势采集模块(1)还包括与所述红外接收子模块(11)连接的低通滤波器(12)、连接于所述低通滤波器(12)之后的运算放大器(13)、以及与所述运算放大器(13)连接的电压反相器(14)，所述红外接收子模块(11)接收经用户的操作手指反射的红外信号，并将其转化为电压信号后输入所述低通滤波器(12)；所述低通滤波器(12)用于对输入的电压信号进行滤波处理后输入所述运算放大器(13)；所述运算放大器(13)用于对输入的信号的比例放大后输入所述控制模块(2)进行逻辑运算；所述电压反相器(14)用于为所述运算放大器(13)提供反向电压。5.根据权利要求1所述的多功能智能人机交互控制系统，其特征在于，所述控制模块(2)包括AD信息采样单元(20)、采样信息计算处理单元(21)、控制指令计算单元(22)、控制指令下发单元(23)，所述AD信息采样单元(20)用于根据预定的采样周期对所述操作信号进行采样；所述采样信息计算处理单元(21)通过对采样数据进行分析得出所述操作手势的手势方向、手指数量和挥动速度；所述控制指令计算单元(22)根据所述手势方向、所述手...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴文茂，
申请(专利权)人：长沙一待电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43