CN113961073A - 一种智能可视化交互的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及智能可视化交互技术领域，且公开了一种智能可视化交互的装置和方法，包括数据采集单元、显示器、处理器、数据分析单元、用户身份信息登陆端口、无线网关和执行单元。该智能可视化交互的装置和方法，执行单元可根据场合和工作需求，选择不同的设备如空调、窗帘、门锁等等，用户使用时，可改变传统的启动方式，根据自己的喜好等想法，设定自己喜欢的启动方式，每个用户的启动方式均有区别，起到排他的效果，提高了装置使用的安全性的同时，也方便了用户的使用，同一执行单元的执行命令，可对应多个启动方式，可满足不同情况下的用户启动使用，提高了便捷性，适合用于智能家居办公等领域。
Description
技术领域
本发明涉及智能可视化交互技术领域，具体为一种智能可视化交互的装置和方法。
背景技术
人机交互又称用户界面或使用者界面，是人与计算机之间传递、交换信息的媒介和对话接口，是计算机***的重要组成部分。是***和用户之间进行交互和信息交换的媒介，它实现信息的内部形式与人类可以接受形式之间的转换。凡参与人机信息交流的领域都存在着人机界面。
目前存在的传统输入设备和控制方法已无法满足物联网发展的需求，比如传统的鼠标、键盘或者触控笔等，需要额外的携带和物理接线的困扰；基于屏幕触控方式的智能手机和平板等设备，较受限于设备屏幕尺寸大小和触控手指，均需要装置发生直接接触，如关灯必须按灯的关闭开关，使用时十分的不方便，且每个执行命令产生的方式均相同，不能根据用户喜好设定。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种智能可视化交互的装置和方法，解决了需要装置发生直接接触，如关灯必须按灯的关闭开关，使用时十分的不方便，且每个执行命令产生的方式均相同，不能根据用户喜好设定。的问题。
(二)技术方案
本发明提供如下技术方案：一种智能可视化交互的装置和方法，包括数据采集单元、显示器、处理器、数据分析单元、用户身份信息登陆端口、无线网关和执行单元，所述数据采集单元的输出端与所述身份信息节点单元的输入端之间电性连接，所述数据采集单元的输出端与所述数据分析单元的输入端之间电性连接，所述身份信息节点单元的输出端与所述数据分析单元的输入端之间电性连接，所述数据分析单元的输出端与所述处理器的输入端之间电性连接，所述处理器的输出端所述显示器的输入端之间电性连接，所述数据分析单元的输出端与无线网关电性连接，所述无线网关通过网络连接连接有云端，所述处理器的输出端通过所述无线网关与所述执行单元的输入端之间信号连接。
优选的，所述数据采集单元包括摄像头、录音机、补光灯、光线感应器、USB接口、雷达，所述补光灯和所述光线感应器之间电性连接。
优选的，所述处理器包括数据存储模块、数据对比模块和数据更新模块。
优选的，所述身份节点单元包括身份信息存储模块、身份信息分类标识和辨别模块、信息新建模块和信息注销模块。
优选的，所述用户身份信息登陆端口包括用户登陆端口和游客登陆端口。
优选的，所述用户身份信息登陆端口的输出端电性连接有加密模块的输入端。
优选的，所述加密模块的加密算法为RSA非对称加密算法或椭圆曲线算法中的一种。
优选的，所述数据分析单元包括手势分析模块、人脸识别模块、雷达信息分析模块和面部表情分析模块，所述人脸识别模块的输出端与所述面部标表情分析模块的输入端之间电性连接。
优选的，所述数据采集单元的输出端与所述身份信息分类标识和辨别模块的输入端之间电性连接，所述身份信息分类标识和辨别模块的输出端与所述用户登陆端口的输入端电性连接，所述用户登陆端口的输出端电性连接有数据分析单元的输入端，所述信息新建模块的输出端所述游客登陆端口的输入端之间电性连接，所述游客登陆端口的输出端与数据分析单元的输入端之间电性连接，所述数据分析单元的输出端与所述数据对比模块的输入端之间电性连接，所述数据对比模块的输出端与所述数据更新模块的输入端之间电性连接，所述数据更新模块的输出端与所述数据存储模块的输入端之间电性连接，所述数据存储模块的输出端与所述数据对比模块的输入端之间电性连接，所述数据存储模块的输出端与所述信息存储模块的输入端之间电性连接。
所述显示器硬件实现220V交流转直流低压供电、电容触摸按键、RF433无线通信、USB接口、电源开关和回复出厂设置按键。
无线网关，硬件实现12V直流供电DC/DC转低压、RJ45以太网接口、RF433无线通信、RS485扩展接口、恢复出厂设置按键；
所述身份节点单元通过内部高性能MCU嵌入操作***，编程实现如下功能：
(1)用户注册，用户新建模块用于当需要新增用户节点时，获取用户信息后，通过游客登陆端口，与数据分析单元连接，将通过数据采集单元，采集的用户各项信息，如面部信息、手势信息、声音信息等，进行存储分析，并将分析结果如各个手势代表的含义、各个表情的含义、不同声音的含义等分析结果，将传输至处理器内，通过数据存储模块，并在其内新建储存节点，储存用户各项信息，储存节点生成对应的唯一用户信息标识，并将唯一用户信息标识传输至信息存储模块；
(2)用户注销，当需要注销用户节点时，获取注销请求和身份标识后，向处理器发布该身份标识，经过处理器的处理后，记录该身份标识的注销请求，并删除相应的储存节点，该用户节点失效操作结束；
(3)用户登陆，数据采集单元通过人脸识别模块识别用户特征，并将用户特征与信息存储模块的用户信息比对检索，确认是否为已存用户，若是，通过用户登陆端口登陆，若否，通过游客登陆端口注册用户信息，或退出***。
所述数据分析单元通过内部高性能MCU嵌入操作***，编程实现如下功能：
(1)手势分析，通过摄像头和雷达捕捉到的用户手部大小，手势变化，并根据用户身份，将其与数据存储模块内，预留的信息比对，获知用户手势表达的信息，并根据该信息生产对应的命令，传至执行单元，完成命令；
(2)人脸识别和表情分析，通过摄像头捕捉到的人脸图像，将其与数据存储模块内，预留的信息比对，通过用户人脸图像，并根据用户身份，及其基于该身份的数据存储模块内的储存节点信息，获知用表情表述的信息，根据该信息生产对应的命令，传至执行单元，完成命令；
(3)声音识别，通过录音机收录的语音信息，并根据用户身份，将其与数据存储模块内，预留的信息比对，获知用户语音表述的信息，根据该信息生产对应的命令，传至执行单元，完成命令。
所述处理器通过内部高性能MCU嵌入操作***，编程实现如下功能：
(1)数据分类存储，不同的用户，对应不同的唯一储存节点，各个储存节点互不干涉；
(2)数据比对，根据用户信息和数据分析单元分析后的数据，将其与该用户信息对应的储存节点预留的信息，进行比对分析，确定用户要表述的信息，减少信息误差；
(3)用户信息分组，每一个用户信息对应唯一分组；
(4)设备编号，每一个设备对应唯一编号标记，方便设备的定位控制；
(5)设备分组，通过对自定义物联网协议的定义规范，引入分组编号与分设备类型字段，保证一条执行命令可对应多个用户信号如手势、面部表情或声音等，完成执行单元的控制，实现不同交互方式起到执行单元工作；
(6)定时或接收巡检命令对设备中各个设备部件巡检，确定设备是否正常运行，将检查的故障设备上报云端，实现故障设备记录维护。
所述无线网关通过内部高性能MCU嵌入操作***，编程实现如下功能：
(1)文件传输：通过嵌入式***编程实现，在LWIP网络协议栈基础上，对HTTP协议扩展，实现文件传输网能，可利用HTTP协议远程上传配置文件到网关，实现网关参数配置；
(2)网关通过UDP协议与云平台链接，定时上报心跳包，保证云平台对网关链接状态检查；
(3)定时或接收巡检命令对云端储存的信息与数据存储模块的信息进行比对，实现实时更新信息或定时信息更新。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种智能可视化交互的装置和方法，具备以下有益效果：
(1)该智能可视化交互的装置和方法，使用时，用户通过用户新建模块注册，在注册时，通过数据采集单元，采集用户不同的特征信息，方便后续使用辨别用户身份，采集用户的不同手势、面部表情和声音等信息，用户并根据该信息，编辑信息表述含义，并存储，作为预留信息，用户下次使用时，可通过对应的手势、面部表情和声音等信息，生产对应的命令，并将命令传输至执行单元，完成对应的操作。
(2)该智能可视化交互的装置和方法，在用时，不同的用户对应不同的预留信息，用户可习惯喜好，作出不同的预留信息，使装置使用更能方便使用人的习惯，因每个人的预留信息均不同，可有效的防止他人盗用装置，提高了装置的安全性。
(3)该智能可视化交互的装置和方法，不同的分析模块，对应不同的数据采集模块，分析模块分析的信息，用户可手动修正，对修正的信息，数据分析单元会记录，以降低误操作的可能性。
(4)该智能可视化交互的装置和方法，执行单元可根据场合和工作需求，选择不同的设备如空调、窗帘、门锁等等，用户使用时，可改变传统的启动方式，根据自己的喜好等想法，设定自己喜欢的启动方式，每个用户的启动方式均有区别，起到排他的效果，提高了装置使用的安全性的同时，也方便了用户的使用，同一执行单元的执行命令，可对应多个启动方式，可满足不同情况下的用户启动使用，提高了便捷性，适合用于智能家居办公等领域。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的结构示意框图
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2，一种智能可视化交互的装置和方法，包括数据采集单元、显示器、处理器、数据分析单元、用户身份信息登陆端口、无线网关和执行单元，所述数据采集单元的输出端与所述身份信息节点单元的输入端之间电性连接，所述数据采集单元的输出端与所述数据分析单元的输入端之间电性连接，所述身份信息节点单元的输出端与所述数据分析单元的输入端之间电性连接，所述数据分析单元的输出端与所述处理器的输入端之间电性连接，所述处理器的输出端所述显示器的输入端之间电性连接，所述数据分析单元的输出端与无线网关电性连接，所述无线网关通过网络连接连接有云端，所述处理器的输出端通过所述无线网关与所述执行单元的输入端之间信号连接。
优选的，所述数据采集单元包括摄像头、录音机、补光灯、光线感应器、USB接口、雷达，所述补光灯和所述光线感应器之间电性连接。
不同的数据采集单元，对应不同的数据分析单元，在增加数据采集工具时，如增加温度感应器，则数据分析单元应对应生产温度分析模块。
优选的，所述处理器包括数据存储模块、数据对比模块和数据更新模块。
数据对比模块的输出端与数据更新模块的输入端之间电性连接，在用户使用时，用户做出与预留信息相应的启动信息，如手势、表情或动作时，数据更新模块可根据用户最新做出的启动信息，与预留信息比较更新，及时的更新预留信息内容，用户也可通过数据采集单元上的USB接口，或显示器上的电容触摸屏，及时的对信息进行修正，以减少误操作的现象发生。
优选的，所述身份节点单元包括身份信息存储模块、身份信息分类标识和辨别模块、信息新建模块和信息注销模块。
实现不同的用户区分，用户的新建和注销等操作
优选的，所述用户身份信息登陆端口包括用户登陆端口和游客登陆端口。
不同的登陆端口，对应不同的用户群体，方便区分使用。
优选的，所述用户身份信息登陆端口的输出端电性连接有加密模块的输入端。
每个不同的用户，均对应一个密码和账户名称，每个账户名称均不相同，用户在无法通过人脸识别，登入装置时，可通过账号密码使用装置。
优选的，所述加密模块的加密算法为RSA非对称加密算法或椭圆曲线算法中的一种。也可为其他加密算法，应个根据工作需求灵活选择。
优选的，所述数据分析单元包括手势分析模块、人脸识别模块、雷达信息分析模块和面部表情分析模块，所述人脸识别模块的输出端与所述面部标表情分析模块的输入端之间电性连接。
不同的分析模块，对应不同的数据采集模块，分析模块分析的信息，用户可手动修正，对修正的信息，数据分析单元会记录，以降低误操作的可能性。
优选的，所述数据采集单元的输出端与所述身份信息分类标识和辨别模块的输入端之间电性连接，所述身份信息分类标识和辨别模块的输出端与所述用户登陆端口的输入端电性连接，所述用户登陆端口的输出端电性连接有数据分析单元的输入端，所述信息新建模块的输出端所述游客登陆端口的输入端之间电性连接，所述游客登陆端口的输出端与数据分析单元的输入端之间电性连接，所述数据分析单元的输出端与所述数据对比模块的输入端之间电性连接，所述数据对比模块的输出端与所述数据更新模块的输入端之间电性连接，所述数据更新模块的输出端与所述数据存储模块的输入端之间电性连接，所述数据存储模块的输出端与所述数据对比模块的输入端之间电性连接，所述数据存储模块的输出端与所述信息存储模块的输入端之间电性连接。
所述显示器硬件实现220V交流转直流低压供电、电容触摸按键、RF433无线通信、USB接口、电源开关和回复出厂设置按键。
无线网关，硬件实现12V直流供电DC/DC转低压、RJ45以太网接口、RF433无线通信、RS485扩展接口、恢复出厂设置按键；
所述身份节点单元通过内部高性能MCU嵌入操作***，编程实现如下功能：
(4)用户注册，用户新建模块用于当需要新增用户节点时，获取用户信息后，通过游客登陆端口，与数据分析单元连接，将通过数据采集单元，采集的用户各项信息，如面部信息、手势信息、声音信息等，进行存储分析，并将分析结果如各个手势代表的含义、各个表情的含义、不同声音的含义等分析结果，将传输至处理器内，通过数据存储模块，并在其内新建储存节点，储存用户各项信息，储存节点生成对应的唯一用户信息标识，并将唯一用户信息标识传输至信息存储模块；
(5)用户注销，当需要注销用户节点时，获取注销请求和身份标识后，向处理器发布该身份标识，经过处理器的处理后，记录该身份标识的注销请求，并删除相应的储存节点，该用户节点失效操作结束；
(6)用户登陆，数据采集单元通过人脸识别模块识别用户特征，并将用户特征与信息存储模块的用户信息比对检索，确认是否为已存用户，若是，通过用户登陆端口登陆，若否，通过游客登陆端口注册用户信息，或退出***。
所述数据分析单元通过内部高性能MCU嵌入操作***，编程实现如下功能：
(4)手势分析，通过摄像头和雷达捕捉到的用户手部大小，手势变化，并根据用户身份，将其与数据存储模块内，预留的信息比对，获知用户手势表达的信息，并根据该信息生产对应的命令，传至执行单元，完成命令；
(5)人脸识别和表情分析，通过摄像头捕捉到的人脸图像，将其与数据存储模块内，预留的信息比对，通过用户人脸图像，并根据用户身份，及其基于该身份的数据存储模块内的储存节点信息，获知用表情表述的信息，根据该信息生产对应的命令，传至执行单元，完成命令；
(6)声音识别，通过录音机收录的语音信息，并根据用户身份，将其与数据存储模块内，预留的信息比对，获知用户语音表述的信息，根据该信息生产对应的命令，传至执行单元，完成命令。
所述处理器通过内部高性能MCU嵌入操作***，编程实现如下功能：
(7)数据分类存储，不同的用户，对应不同的唯一储存节点，各个储存节点互不干涉；
(8)数据比对，根据用户信息和数据分析单元分析后的数据，将其与该用户信息对应的储存节点预留的信息，进行比对分析，确定用户要表述的信息，减少信息误差；
(9)用户信息分组，每一个用户信息对应唯一分组；
(10)设备编号，每一个设备对应唯一编号标记，方便设备的定位控制；
(11)设备分组，通过对自定义物联网协议的定义规范，引入分组编号与分设备类型字段，保证一条执行命令可对应多个用户信号如手势、面部表情或声音等，完成执行单元的控制，实现不同交互方式起到执行单元工作；
(12)定时或接收巡检命令对设备中各个设备部件巡检，确定设备是否正常运行，将检查的故障设备上报云端，实现故障设备记录维护。
所述无线网关通过内部高性能MCU嵌入操作***，编程实现如下功能：
(4)文件传输：通过嵌入式***编程实现，在LWIP网络协议栈基础上，对HTTP协议扩展，实现文件传输网能，可利用HTTP协议远程上传配置文件到网关，实现网关参数配置；
(5)网关通过UDP协议与云平台链接，定时上报心跳包，保证云平台对网关链接状态检查；
定时或接收巡检命令对云端储存的信息与数据存储模块的信息进行比对，实现实时更新信息或定时信息更新。
综上所述，该智能可视化交互的装置和方法，使用时，用户通过用户新建模块注册，在注册时，通过数据采集单元，采集用户不同的特征信息，方便后续使用辨别用户身份，采集用户的不同手势、面部表情和声音等信息，用户并根据该信息，编辑信息表述含义，并存储，作为预留信息，用户下次使用时，可通过对应的手势、面部表情和声音等信息，生产对应的命令，并将命令传输至执行单元，完成对应的操作。
该智能可视化交互的装置和方法，使用时，不同的用户对应不同的预留信息，用户可习惯喜好，作出不同的预留信息，使装置使用更能方便使用人的习惯，因每个人的预留信息均不同，可有效的防止他人盗用装置，提高了装置的安全性。
实施例1，应用在家庭门锁上时，执行单元为门锁，用户A预留信息为，张开嘴巴、竖中指或发出啊的声音，用户A使用装置时，即使双手握持物品，也可通过张开嘴巴。或者放出啊的声音，打开门锁，方便用户使用；
用户B的预留信息为，张开嘴巴、握拳或发出沃的声音，用户B使用转轴时，可通过张开嘴巴、握拳或发出沃的声音等方式，打开门锁，方便用户使用。
实施例2，应用在店铺空调时，执行单位为空调，用户C预留信息为手指向上或说出升高温度的语音为升高温度，手指向下或说出降低温度的语音为降低温度，当用户使用时，可以通过做出手指向上或说出升高温度的语音，调节空调使温度升高，也可以做出手指向下或说出降低温度的语音，调节空调使温度降低。
用户D预留信息为手指向上或说出升高温度的语音为降低温度，手指向下或说出降低温度的语音为升高温度，当用户使用时，可以通过做出手指向上或说出升高温度的语音，调节空调使温度降低，也可以做出手指向下或说出降低温度的语音，调节空调使温度升高。
需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本申请文件中使用到的标准零件均可以从市场上购买，而且根据说明书和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中常规的型号，而且电路连接采用现有技术中常规的连接方式，在此不再作出具体叙述，同时该文中出现的电器元件均与外界的主控制器及市电电连接，说明书中提到的外设控制器可为本文提到的电器元件起到控制作用，而且该外设控制器为常规的已知设备。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种智能可视化交互的装置和方法，包括数据采集单元、显示器、处理器、数据分析单元、用户身份信息登陆端口、无线网关和执行单元，其特征在于：所述数据采集单元的输出端与所述身份信息节点单元的输入端之间电性连接，所述数据采集单元的输出端与所述数据分析单元的输入端之间电性连接，所述身份信息节点单元的输出端与所述数据分析单元的输入端之间电性连接，所述数据分析单元的输出端与所述处理器的输入端之间电性连接，所述处理器的输出端所述显示器的输入端之间电性连接，所述数据分析单元的输出端与无线网关电性连接，所述无线网关通过网络连接连接有云端，所述处理器的输出端通过所述无线网关与所述执行单元的输入端之间信号连接。
2.根据权利要求1所述的一种智能可视化交互的装置和方法，其特征在于：所述数据采集单元包括摄像头、录音机、补光灯、光线感应器、USB接口、雷达，所述补光灯和所述光线感应器之间电性连接。
3.根据权利要求2所述的一种智能可视化交互的装置和方法，其特征在于：所述处理器包括数据存储模块、数据对比模块和数据更新模块。
4.根据权利要求3所述的一种智能可视化交互的装置和方法，其特征在于：所述身份节点单元包括身份信息存储模块、身份信息分类标识和辨别模块、信息新建模块和信息注销模块。
5.根据权利要求4所述的一种智能可视化交互的装置和方法，其特征在于：所述用户身份信息登陆端口包括用户登陆端口和游客登陆端口。
6.根据权利要求5所述的一种智能可视化交互的装置和方法，其特征在于：所述用户身份信息登陆端口的输出端电性连接有加密模块的输入端。
7.根据权利要求6所述的一种智能可视化交互的装置和方法，其特征在于：所述加密模块的加密算法为RSA非对称加密算法或椭圆曲线算法中的一种。
8.根据权利要求5所述的一种智能可视化交互的装置和方法，其特征在于：所述数据分析单元包括手势分析模块、人脸识别模块、雷达信息分析模块和面部表情分析模块，所述人脸识别模块的输出端与所述面部标表情分析模块的输入端之间电性连接。
9.根据权利要求5所述的一种智能可视化交互的装置和方法，其特征在于：所述数据采集单元的输出端与所述身份信息分类标识和辨别模块的输入端之间电性连接，所述身份信息分类标识和辨别模块的输出端与所述用户登陆端口的输入端电性连接，所述用户登陆端口的输出端电性连接有数据分析单元的输入端，所述信息新建模块的输出端所述游客登陆端口的输入端之间电性连接，所述游客登陆端口的输出端与数据分析单元的输入端之间电性连接，所述数据分析单元的输出端与所述数据对比模块的输入端之间电性连接，所述数据对比模块的输出端与所述数据更新模块的输入端之间电性连接，所述数据更新模块的输出端与所述数据存储模块的输入端之间电性连接，所述数据存储模块的输出端与所述数据对比模块的输入端之间电性连接，所述数据存储模块的输出端与所述信息存储模块的输入端之间电性连接。
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2021
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