基于Kinect的智能家居控制系统的研发

卢文雯 杨元超 李阳

摘 要：通过对现在智能家居的研究现状分析得出，目前智能家居的控制系统还没有一个十分完美的方案。比如网络远程控制，手机控制和遥控设备控制等控制方式都很常见。而人机互动的方式却大部分采用传统的鼠标和键盘，并没有所突破。因此，本研究方案将Kinect作为智能家居控制系统的新转折点，主研究方向为kinect与智能家居的有效融合，使我们的生活可以真正的像科幻电影中的高科技生活一样，使我们真正拥有便捷化，智能化的智能家居生活。

关键词：Kinect；智能家居；智能控制

一、国内智能家居的现状

（一）智能家居的产生背景

智能家居这一词语来自于上世纪二十世纪八十年代初期，由美国首先提出这一新兴代表词[1]。我们现在所接触的智能家居共经历了四代变化，智能家居这一词语作为21世纪的新型词语，既代表了人们对于生活舒适便捷的追求，又表明人类在探索人生的过程中对于生活的享受。

（二）国内智能家居的当前现状

智能家居的改革为新时代的家庭带来便捷与舒适，虽然随着物联网时代的到来，智能家居的家居环境发展有了跨越性的发展，但由于许多智能家居的控制系统的可操作性非常差，人们还没有形成要对于自家家居环境的消费意识，充满了对智能家居的不信任。未来智能环境住宅离不开智能家居，但目前智能家居的控制系统还没有一个十分完美的方案。人机互动的方式大部分采用传统的鼠标和键盘，并没有所突破，所以智能家居的控制方式必须是便捷、即时以及可操作的[3]。在多次实践探索下，我们决定以手势識别的方式来为国内智能家居注入一种新型控制方式，使智能家居变得更方便、快捷。

二、Kinect的智能家居控制系统的研制

（一）手势识别为智能家居带来新型控制方式

目前市内常见的控制方式有网络远程控制，手机控制和遥控设备控制，且大多数人机互动的方式并没有凸显出人机互动的灵敏以及便捷。因此，国内的智能家居想要普及全国大多数城市需要一个方便、即时且新颖的控制方式，而kinect的手势识别系统为智能家居的控制带来一种新型的控制方式，使智能家居控制方式变得多方向化，便捷化，有趣化[4]。

（二）将kinect应用于智能家居的背景

（1）kinect的研发背景

虽然中国的智能家居的发展速度在近几年有了很大的提升，但在控制方式上仍有欠缺，，我们现在了解的Kinect是微软公司推出的基于人的体感交互的人机交互设备，它包含了影像识别、即时动态骨骼追踪、麦克风输入、语音识别等功能，使用户用自己的肢体动作来控制电器，并且kinect价格便宜，各功能强大，能够为全国大多数家庭所接受。自此以后，许多人都开始将kinect作为各个领域的研发平台上进行各种研究与开发[2]。

（2）kinect的组成

Kinect由彩色摄像头、红外线装置、逻辑电路、麦克风阵列和马达等部分组成。kinect摄像头分别是红外线发射器、BGB VGA彩色摄像头以及CMOS红外摄像头构成的3D深度感应器，BGB VGA彩色摄像头获取色彩信息和3D深度感应器获取空间信息，麦克风输入功能采集声音数据，即时动态骨骼追踪可人类的20个骨骼点，达到可精确识别两人以上的功能。核心部件是light coding技术的Prime Senser设备，展现了强大的人机互动功能，且深度成像原理为kinect对于人物的测量和扫描都先进于其他人机交互设备，使得kinect在人机互动控制上起到领导作用[2]。

（3）kinect对于智能家居的应用领域

因为微软kinect的体感交互设备具有强大的多功能性，引起了国内外许多研究人群和研究机构争相研究与开发，kinect不只是应用于游戏的外接设备，更是对于机器人、教育、医疗和计算机等领域做出了大量的贡献，而这些大量的研究实验对于智能家居的普遍化有重大的研究贡献[2]。

（三）kinect智能家居控制系统的研制

本文主要针对智能家居的人机交互方式进行的改进，利用kinect的动态骨骼识别达到控制智能家居的目的，为智能家居的控制方式带来一种新的控制方式，人们未来的家居生活将更加智能化。主要技术涵盖了kinect的开发，zigbee的无线数据传输和arduino环境的控制系统。基本思路是利用kinect对人体动态骨骼的识别，数据处理后通过zigbee将信号无线传输到arduino环境控制系统，arduino根据预设的程序对信号处理后控制继电器开关电源。

（kinect智能家居控制系统原理图）

（kinect智能家居控制系统）实物图

kinect智能家居控制系统操作说明：

1.连接所有设备的电源和数据线。

2.开启pc端软件KinectLighting，点击“连接串口”按钮。

3.站在kinect可检测到的有效距离（软件中出现人体骨骼）。

4.挥动右手，红色led点亮并接通插座电源。再次挥动右手，红色led熄灭并断开插座电源（继续挥动右手即可反复接通和断开插座电源）。

5.挥动左手，点亮绿色led和节能灯。再次挥动左手，熄灭绿色led和节能灯（继续挥动左手即可反复点亮和熄灭节能灯）

三、Kinect的智能家居控制系统的前景及推广

二十一世纪新时代智能住宅的重要组成部分必定是智能家居，它间接的反映人们在家居生活中渴望拥有舒适化、智能化的家居环境，梦想着家居生活更加科学化。kinect拥有的手势识别、动态骨骼成像以及语音输入等功能可帮助国内的智能家居有一个新的研究方向，将kinect作为智能家居研究方向的新转折点，可以使我们的家居生活可以真正的像科幻电影中的高科技生活一样，从而使便捷化、舒适化以及智能化的家居生活呈现在我们眼前。

四、结束语

智能家居需要一个操作便捷，老少皆宜的操作方式，本文根据微软开发的kinect体感交互器作为研究基础，对智能家居进行新型控制方式的研究与开发。目前kinect控制智能家居已经实现控制简单的家用设备，使老人、小孩等弱势群体能适应智能家居生活，做到智能家居一体化[1]。虽然目前kinect的动态骨骼识别只能精确识别两人，且识别范围较小，但 Kinect2代更容易识别，能精确识别六人以上的动态骨骼，相信在不久的将来，kinect控制智能家居必将掀起一股家居生活智能化的热潮，使中国的智能家居的研究与开发有一个新的转折点。

参考文献

[1]朱敏玲，李宁.智能家居发展现状及未来浅析[J].电视技术，2015，39（4）：82.

[2]朱涛，金国栋，芦利斌.Kinect应用概述及发展前景[J].现代计算机，2013（6）：2.

[3]邓中祚.智能家居控制系统设计与实现[D].哈尔滨工业大学，2015（6）：273.

[4]刘杰，关醒文.基于Kinect人体动作识别技术的智能家居控制系统的研究[J].科技论坛，2016（3）：50.

项目信息：重庆第二师范学院大学生科研立项（课题号：xk20160104）

（作者单位：重庆第二师范学院）