一种智能手势控制系统及方法与流程

本发明涉及智能家居，具体为一种智能手势控制系统及方法。

背景技术：

1、随着智能家居技术的迅猛发展，越来越多的家居开始引进智能化系统和设备。智能家居是指利用先进的信息技术，将各种设备、设施和家庭服务整合在一起，以实现智能化、自动化控制和管理的家居环境。通过智能家居系统，用户可以远程控制家电、照明、安全等方面的设备，实现舒适、安全、节能、便捷的生活方式。

2、基于5g通信的智能家居手势控制系统是一种利用5g技术实现远程控制智能家居设备的系统，用户可以通过手势或语音等自然交互方式对智能家居设备进行远程控制。该系统主要由智能终端设备、5g网络、云平台和智能家居设备四个部分组成。用户可以通过智能终端设备连接5g网络，将控制指令传输到云平台，再由云平台将指令下发到智能家居设备进行控制。

3、现有的智能家居，在手势识别的过程中，一般只是固定模式进行识别，没有考虑到不同用户的手势习惯和文化差异，可能会导致以下影响：

4、(1)误判：不同文化间的手势使用习惯存在一定的差异，如果在手势识别算法中没有充分考虑这些差异，就有可能出现误判现象，导致用户无法正常使用手势控制系统。

5、(2)不便：如果手势识别算法和手势库不能兼顾不同文化和地域的差异，就有可能出现用户不熟悉、不舒适、不方便的情况，降低智能家居系统的舒适性和实用性。

6、(3)冲突：由于不同文化与地域之间的手势习惯和意义存在较大差异，如果手势识别算法和手势库不能准确识别用户所执行的手势操作，就有可能产生误解和冲突，影响用户体验和满意度。

技术实现思路

1、本发明提供了一种智能手势控制系统及方法，具备将文化差异数据和手势参数系数进行拟合获得手势习惯参数，并通过数据库中的模板进行匹配、对比、分析和优化，获取到的控制指令，相对比现有的手势识别过程中，减少文化差异导致的误判情况，且获得手势习惯参数，使得用户长期使用过程中，提供舒适性和实用性，进而促进提高用户体验和满意度的有益效果，解决了上述背景技术中所提到没有考虑到不同用户的手势习惯和文化差异，可能会导致误判、不便及冲突而造成影响用户体验和满意度的问题。

2、本发明提供如下技术方案：一种智能手势控制方法，包括以下步骤：

3、s1、使用智能设备连接5g网络，进入智能家居控制应用程序；

4、s2、打开摄像头并进行手势识别；

5、s3、识别获得手势参数系数，并获取文化差异数据，将文化差异数据和手势参数系数进行拟合获得手势习惯参数，并通过数据库中的模板进行匹配、对比、分析和优化，获取到控制指令，并将确定用户想要控制的智能家居设备以及所需执行的操作；

6、s4、将识别出的控制指令传输到云平台；

7、s5、云平台将识别出的控制指令发到相应的智能家居设备中，执行用户要求的操作。

8、作为本发明所述一种智能手势控制方法的一种可选方案，其中：所述手势参数系数包括手部位置参数、手部运动轨迹参数、手部姿态参数和手势操作参数；

9、手部位置参数包括手掌中心坐标、手掌大小和手指间距；

10、手部运动轨迹参数包括手指的运动轨迹、速度和及速度；

11、手部姿态参数包括手指朝向角度、手指弯曲程度和手腕倾斜角度；

12、手势操作参数包括手势类型、常规手势表示、手势起始点和终止点及手势的时间长度。

13、作为本发明所述一种智能手势控制方法的一种可选方案，其中：所述手掌中心坐标可以通过手部中各个关键点的坐标求平均值来得到；

14、假设手部有5个关键点a、b、c、d、e，其中a为手掌中心，则手掌中心坐标为(cx，cy，cz)；

15、其中：cx＝(ax+bx+cx+dx+ex)/5

16、cy＝(ay+by+cy+dy+ey)/5

17、cz＝(az+bz+cz+dz+ez)/5

18、其中，x、y、z表示为三维坐标x轴线、y轴线和z轴线。

19、作为本发明所述一种智能手势控制方法的一种可选方案，其中：所述手指朝向角度通过以下公式计算：

20、θ＝atan2(ty-cy,tx-cx)

21、θ表示手指朝向角度，以x轴正方向为参考系，其中，tx和ty分别表示拇指末端点的x坐标和y坐标。

22、作为本发明所述一种智能手势控制方法的一种可选方案，其中：手腕旋转角度a通过以下公式计算：

23、a＝atan2(wz-cz,wy-cy)

24、式中，以y轴正方向为参考系，手腕旋转角度为a，wy和wz分别表示手腕关节点的y坐标和z坐标。

25、作为本发明所述一种智能手势控制方法的一种可选方案，其中：所述手部位置参数计算通过手掌中心位置和五指末端的坐标进行定位后，通过对手势序列进行差分、积分的运算方式得到手势速度及加速度的信息，计算手部运动轨迹参数；

26、手部姿态参数根据视频图像中手部关键点的坐标和角度进行计算，通过手指掌心中心坐标和拇指末端坐标之间的夹角计算获得；

27、所述手势操作根据起始点和终止点的坐标来确定方向和距离进行计算获得参数。

28、作为本发明所述一种智能手势控制方法的一种可选方案，其中：所述s3步骤中具体包括为：

29、(1)利用卷积深井网络建立深度学习模型：用以对手势图像进行特征提取分类，获取手势参数系数；

30、(2)手势归一化处理：通过对手势图像进行旋转、缩放、平移等变换，将不同姿态和大小的手势图像转化为标准化的尺寸和方向，以提高手势识别的鲁棒性；

31、(3)特征增强：通过锐化、去噪、滤波等方法增强手势图像的特征信息，以提高特征提取的准确率；

32、(4)根据用户注册信息，获取到用户的地域信息，进而进行文化差异识别，获得文化差异数据；

33、(5)将获取到的手势参数系数与文化差异数据进行拟合，关联多模态数据，利用语音、视觉、触觉传感信息，综合获得手势习惯参数

34、(6)将获得的手势习惯参数，利用模板匹配、轮廓匹配、文化区域匹配，将输入的手势图像与已有的模板库进行匹配和分析，获得手势识别命令。

35、作为本发明所述一种智能手势控制方法的一种可选方案，其中：所述文化差异识别方法包括以下步骤：

36、(1)调研不同地域、不同文化背景下的手势使用习惯和特点，了解其代表的含义和传达的信息；

37、(2)根据调研结果，分类设计合适的手势识别算法和手势库，考虑到不同文化间的差异和多样性，对手势的分类、提取和识别进行优化和调整；

38、(3)使用大量数据进行训练和测试，检验手势识别算法的准确率和鲁棒性，避免出现误判和不良体验；

39、(4)在实际应用中，收集用户反馈和意见，根据不同地域和文化背景下的用户需求和反馈，对手势识别算法和手势库进行持续优化和改进。

40、一种智能手势控制系统，包括智能终端设备模块，包括智能手机、平板电脑及5g手表，用于通过连接5g网络向云平台发送手势指令和接收家居设备状态；

41、手势识别模块：利用摄像头或者其他传感器采集用户的手部动作，并通过算法将手势转换为数字信号，以实现手势控制指令的提取和判断；

42、5g通信模块：用于实现智能终端设备和云平台之间的高速通信，以及云平台和智能家居设备之间的远程控制；

43、云平台模块，用于接收智能终端设备传输的手势指令，并将指令下发到智能家居设备中执行相应的操作。

44、作为本发明所述一种智能手势控制系统的一种可选方案，其中：手势识别模块包括传感器模块、数据采集与存储模块、特征提取与分类模块和手势识别算法模块；

45、传感器模块：用于采集用户手部运动数据，例如加速度计、陀螺仪、摄像头等；

46、数据采集与存储模块：负责实时采集手部运动数据，并将其存储到内存或者硬盘中，以便后续的处理和分析；

47、特征提取与分类模块：利用机器学习、深度学习等技术，从手部运动数据中提取特征，并将其分类为不同的手势类型；

48、数据库模块：用于建立手势模板与特征提取数据进行匹配和分析；

49、手势识别算法模块：根据特征提取和分类结果，使用相应的手势识别算法进行判断，获取手势识别的特征信息；

50、文化差异识别模块：获取手势识别的特征信息，并结合文化差异进行识别，进行判断和决策，确定用户所执行的手势操作。

51、本发明具备以下有益效果：

52、1、该一种智能手势控制系统及方法，在s3手势识别的过程中，对手势参数系数进行识别获取，并获取文化差异数据，将文化差异数据和手势参数系数进行拟合获得手势习惯参数，并通过数据库中的模板进行匹配、对比、分析和优化，获取到的控制指令，相对比现有的手势识别过程中，减少文化差异导致的误判情况，且获得手势习惯参数，使得用户长期使用过程中，提供舒适性和实用性，进而促进提高用户体验和满意度。

53、2、该一种智能手势控制系统及方法，在对手掌中心坐标、手指朝向角度和手腕旋转角度a进行计算识别用户所述手势参数系数，便于和文化差异数据进行拟合，获得手势习惯参数，促进提高手势参数特征的准确性和避免出现因文化差异造成的误判和不良体验。

54、3、该一种智能手势控制系统及方法，识别获得手势参数系数，并获取文化差异数据，将文化差异数据和手势参数系数进行拟合获得手势习惯参数，在对文化差异识别方法步骤中，完成手势识别的优化和调整，有以下有益效果：

55、(1)提高系统性能：通过识别不同文化和地域的手势差异，可以优化手势识别算法和手势库设计，提高智能家居手势控制系统的准确率和可靠性，避免误判和不良体验，从而提高系统的性能和稳定性。

56、(2)支持全球化应用：智能家居手势控制系统是面向全球市场的产品，如果不能兼顾不同文化间的手势习惯和意义，就会受到地域限制和文化局限，无法实现全球化应用。通过进行文化差异识别和优化，可以使智能家居系统更好地适应不同文化背景和地域需求，促进全球化应用和市场开发；

57、(3)提升用户满意度：通过识别和支持不同文化间的手势习惯和意义，可以提高用户的满意度和使用体验，让用户感受到更加自然、便捷、舒适的智能家庭生活方式。这对于智能家居系统的品牌认知和市场竞争力来说具有重要意义；

58、(4)推动文化交流：通过智能家居手势控制系统，用户可以了解和体验不同文化背景下的手势习惯和意义，促进跨文化交流和理解。这对于推动文化交流和融合来说具有重要的作用和价值。