具有Kinect体感交互功能的智能家居系统研究与应用

发布时间：2017-04-09 07:21

  本文关键词：具有Kinect体感交互功能的智能家居系统研究与应用，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着近两年智能家居行业的快速发展和相关产品的不断推出,传统的围绕设备功能实现的基于GUI的智能家居系统造成用户交互体验不佳的问题越来越受到重视,而围绕用户交互体验提升的基于NUI体感交互的下一代智能家居系统成为未来发展方向,其中在NUI领域以Kinect传感器的体感交互最具开发潜力。不同于以往智能家居论文中对家电自动控制技术的实现作为描述重点,本文通过一个全新的视角,结合设计学知识,将人与NUI智能家居系统的交互分为两部分——主动型交互和被动型交互,并以Kinect体感交互为基础对基于NUI的智能家居系统的交互性进行技术方面的研究。在NUI智能家居主动型交互中,对其中最核心的主动型身份识别问题进行了算法方面的研究与创新。创新性的将基于Kinect的深度数据应用于步态识别中,提出了基于正面人体的,可以满足全天候识别需求的KWU步态识别算法。其在运动人体和步态周期的检测中,都采用了基于深度数据的方法。在特征提取阶段,采用了傅里叶描述子和基于深度几何视角场的身高特征以及基于深度数据的步幅特征。然后将三个特征串行融合,得到步态识别的结果,并结合基于PCA的人脸识别的结果,在并行融合的决策层进行数据融合得到最终识别结果。文中将该算法在自建的步态人脸混合数据库上进行实验,取得了良好的效果。同时结合智能家居的应用场景对算法设计了仿真实验,结果证明该算法提升了交互体验,满足了NUI智能家居的需求。在NUI智能家居被动型交互中,创新性的将体感交互应用于智能家居的控制系统,设计并实现了一套基于Kinect手势识别的智能家居家庭监护系统。本部分首先对挥手手势识别算法的实现进行了详细描述,然后设计了一套基于消息注册机制的支持多用户同时在线的服务器系统,随后设计并实现了两套满足不同需求的基于北斗BDM100模块的定位方案,最后描述了基于Android和百度地图API的实时位置显示系统的实现。最终系统在实际试验中取得了良好效果。本文利用Kinect体感交互功能对基于NUI的智能家居系统交互性的两方面中的主要问题进行了技术方面的研究,均取得了满意的成果。
【关键词】：Kinect NUI智能家居 主动型交互 KWU算法 被动型交互 家庭监护系统
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP391.41;TU855
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 注释表12-13
• 第一章 绪论13-22
• 1.1 课题研究背景及意义13-15
• 1.2 国内外课题发展现状15-19
• 1.3 课题研究内容及创新点19-20
• 1.3.1 课题研究内容19-20
• 1.3.2 课题创新点20
• 1.4 课题内容安排20-22
• 第二章 基于Kinect体感交互的NUI智能家居系统框架22-28
• 2.1 系统整体架构22
• 2.2 NUI智能家居系统主动型交互介绍22-25
• 2.3 NUI智能家居系统被动型交互介绍25-26
• 2.4 本章小结26-28
• 第三章 基于Kinect体感交互的NUI智能家居主动型交互研究28-55
• 3.1 基于KWU算法的步态识别28-53
• 3.1.1 二值化步态图像获取29-35
• 3.1.2 步态图像的周期检测35-39
• 3.1.3 步态特征提取39-50
• 3.1.4 多生物特征的数据融合50-52
• 3.1.5 步态识别的分类器52-53
• 3.2 人脸识别53
• 3.3 人脸识别与步态识别的决策层融合53-54
• 3.4 本章小结54-55
• 第四章 基于Kinect体感交互的NUI智能家居被动型交互研究55-78
• 4.1 手势识别55-61
• 4.1.1 挥手(WAVE)手势的识别算法实现56-61
• 4.2 服务器端的程序设计61-65
• 4.2.1 服务器程序详细设计61-63
• 4.2.2 系统终端注册机制和主线程设计63-65
• 4.3 北斗定位终端的设计65-72
• 4.3.1 BDM100 模块设计66-68
• 4.3.2 3G方案的设计68-71
• 4.3.3 2G方案的设计71-72
• 4.4 Android端设计72-77
• 4.4.1 消息传递模块73
• 4.4.2 LOOPER机制73-74
• 4.4.3 系统位置信息传递原理74-75
• 4.4.4 百度地图定位模块75-77
• 4.5 通信协议设计77
• 4.6 本章小结77-78
• 第五章 系统实验与测试78-90
• 5.1 NUI智能家居主动型交互实验与测试——主动型身份识别78-86
• 5.1.1 数据库建立78-79
• 5.1.2 识别实验79-81
• 5.1.3 仿真实验81-86
• 5.2 NUI智能家居被动型交互实验与测试——家庭监护系统86-90
• 5.2.1 挥手手势及Android端显示86-87
• 5.2.2 服务器数据87-88
• 5.2.3 北斗定位数据88-90
• 第六章 总结与展望90-91
• 6.1 课题总结90
• 6.2 课题展望90-91
• 参考文献91-94
• 致谢94-95
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文95

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