CN211236931U - 基于fpga的视频式手势识别智能家居控制*** - Google Patents
基于fpga的视频式手势识别智能家居控制*** Download PDFInfo
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Abstract
一种基于FPGA的视频式手势识别智能家居控制***属于智能家居领域,包括智能控制设备、家居设备,所述智能控制设备包括FPGA模块、CMOS摄像头、CLK时钟模块、电源模块、SDRAM存储模块和WiFi通信模块,FPGA模块分别连接CLK时钟模块、电源模块、SDRAM存储模块、WiFi通信模块,FPGA模块包括手势采集模块、图像预处理模块、手势特征提取模块、手势识别模块、BlockRAM、SDRAM驱动模块、WiFi驱动模块,CMOS摄像头连接手势采集模块,手势采集模块依次连接图像预处理模块、手势特征提取模块、手势识别模块、WiFi驱动模块、WiFi通信模块,手势采集模块又依次连接SDRAM驱动模块、SDRAM存储模块,智能控制设备通过WiFi通信模块与家居设备进行通信,该***具有成本低、体积小、功耗低、实时性好的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及智能家居领域,具体地,涉及一种基于FPGA的视频式手势识别智能家居控制***。
技术背景
随着互联网的发展,智能家居已深入到现代家庭中。目前现有的智能家居控制主要通过无线遥控器、智能开关、主机控制等方法进行。
手势识别作为一种新兴的智能控制方法,利用简单的手势就可以实现对多个家居设备的控制,具有人机交互性强、方便快捷等优点。现有手势识别的方法主要有三种,一是基于加速度传感器的手势识别、二是视频图像式手势识别、三是基于微波雷达的手势识别。基于加速度传感器的手势识别方法,其优点是成本低、实现简单,其缺点是需要穿戴设备,给用户的手部造成一定的束缚,且容易受人体运动的影响而造成误操作;基于微波雷达的手势识别,其优点是精度高,缺点是成本很高;基于视频图像的手势识别具有以下优点:不需穿戴任何设备,减小了对用户手部的束缚,且成本较低。
现有基于视频图像的手势识别***中,基于计算机的应用***有体积大、功耗大、成本高、耗时长、实时性差等缺点;基于ARM的应用***有效率低、功耗大、实时性差等缺点。因此,能够发明一种更加便捷、实时性好的手势识别***进行智能家居控制对于改善用户体验有着重要的意义。而基于FPGA的手势识别***能够进行实时流水线处理,具有体积小、功耗小、速度快、实时性好等优点,且其灵活性强,方便进行***的更新。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足,提供一种基于FPGA的视频式手势识别智能家居控制***。
本实用新型通过以下技术方案实现:
一种基于FPGA的视频式手势识别智能家居控制***,包括:智能控制设备 (1)、家居设备(2);所述智能控制设备(1)包括FPGA模块(1-1)、CMOS 摄像头(1-2)、CLK时钟模块(1-3)、电源模块(1-4)、SDRAM存储模块(1-5)、 WiFi通信模块(1-6),FPGA模块(1-1)分别连接CMOS摄像头(1-2)、CLK 时钟模块(1-3)、电源模块(1-4)、SDRAM存储模块(1-5)、WiFi通信模块(1-6), FPGA模块(1-1)包括手势采集模块(1-1-1)、图像预处理模块(1-1-2)、手势特征提取模块(1-1-3)、手势识别模块(1-1-4)、BlockRAM(1-1-5)、SDRAM 驱动模块(1-1-6)、WiFi驱动模块(1-1-7),CMOS摄像头(1-2)连接手势采集模块(1-1-1),手势采集模块(1-1-1)依次连接图像预处理模块(1-1-2)、手势特征提取模块(1-1-3)、手势识别模块(1-1-4)、WiFi驱动模块(1-1-7)、WiFi 通信模块(1-6),手势采集模块(1-1-1)又依次连接SDRAM驱动模块(1-1-6)、 SDRAM存储模块(1-5),手势特征提取模块(1-1-3)连接BlockRAM(1-1-5);
所述家居设备(2)包括窗帘、照明灯、电视、空调、风扇、油烟机、洗衣机;
所述智能控制设备(1)通过WiFi通信模块(1-6)与所述家居设备(2)进行通信;其中:
FPGA模块(1-1)用于进行图像处理、信号发送控制;
CMOS摄像头(1-2)用于获取手势图像;
CLK时钟模块(1-3)用于为FPGA产生时钟信号;
电源模块(1-4)用于为FPGA提供电源;
SDRAM存储模块(1-5)用于存储采集到的手势图像;
WiFi通信模块(1-6)用于实现智能控制设备(1)与若干家居设备(2)的通信。
在FPGA模块(1-1)中:
手势采集模块(1-1-1)用于采集由CMOS摄像头获取的手势图像;
图像预处理模块(1-1-2)用于进行二值化、腐蚀、去噪等图像预处理;
手势特征提取模块(1-1-3)用于提取手势主方向、手势面积、手势周长等手势图像特征;
手势识别模块(1-1-4)对所获取的手势图像特征进行模板匹配,实现对特定手势的识别;
BlockRAM(1-1-5)用于存储提取的手势特征数据;
SDRAM驱动模块(1-1-6)用于驱动SDRAM存储器;
WiFi驱动模块(1-1-7)用于驱动WiFi通信模块。
有益效果:
本实用新型提出一种基于FPGA的视频式手势识别智能家居控制***,与原有的智能家居控制方式相比,基于视频图像的手势识别***采用摄像头进行手势的采集,减少了对用户手部的束缚,使用简单手势进行控制,并利用WiFi模块进行与家居设备的无线通信,具有操作简单、方便快捷、成本低廉、控制准确等优点。利用FPGA作为核心处理元件,进行实时流水线处理,加快了手势识别速度,***实时性大大提高,***体积和功耗都大大减小。
附图说明
图1为本实用新型涉及的基于FPGA的视频式手势识别智能家居控制***组成框图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型具体实施方式作进一步详细描述。
具体实施例一
本实施例的基于FPGA的视频式手势识别智能家居控制***,其结构示意图如图1所示,该基于FPGA的视频式手势识别智能家居控制***包括智能控制设备(1)、家居设备(2)。所述智能控制设备(1)包括FPGA模块(1-1)、CMOS 摄像头(1-2)、CLK时钟模块(1-3)、电源模块(1-4)、SDRAM存储模块(1-5)、 WiFi通信模块(1-6),FPGA模块(1-1)分别连接CMOS摄像头(1-2)、CLK 时钟模块(1-3)、电源模块(1-4)、SDRAM存储模块(1-5)、WiFi通信模块(1-6), FPGA模块(1-1)包括手势采集模块(1-1-1)、图像预处理模块(1-1-2)、手势特征提取模块(1-1-3)、手势识别模块(1-1-4)、BlockRAM(1-1-5)、SDRAM 驱动模块(1-1-6)、WiFi驱动模块(1-1-7),CMOS摄像头(1-2)连接手势采集模块(1-1-1),手势采集模块(1-1-1)依次连接图像预处理模块(1-1-2)、手势特征提取模块(1-1-3)、手势识别模块(1-1-4)、WiFi驱动模块(1-1-7)、WiFi 通信模块(1-6),手势采集模块(1-1-1)又依次连接SDRAM驱动模块(1-1-6)、 SDRAM存储模块(1-5),手势特征提取模块(1-1-3)连接BlockRAM(1-1-5);
所述家居设备(2)包括窗帘、照明灯、电视、空调、风扇、油烟机、洗衣机;
所述智能控制设备(1)通过WiFi通信模块(1-6)与所述家居设备(2)进行通信;其中:
FPGA模块(1-1)用于进行图像处理、信号发送控制;
CMOS摄像头(1-2)用于获取手势图像;
CLK时钟模块(1-3)用于为FPGA产生时钟信号;
电源模块(1-4)用于为FPGA提供电源;
SDRAM存储模块(1-5)用于存储采集到的手势图像;
WiFi通信模块(1-6)用于实现智能控制设备(1)与若干家居设备(2)的通信。
在FPGA模块(1-1)中:
手势采集模块(1-1-1)采用BT656协议进行视频解码,将获取到的视频图像转换为适合FPGA处理的图像格式;
图像预处理模块(1-1-2)采用肤色分割算法,进行图像二值化,再进行腐蚀、去噪等形态学处理;
手势特征提取模块(1-1-3)用于提取手势主方向、手势面积、手势周长等手势图像特征;
手势识别模块(1-1-4)对所获取的手势图像特征进行模板匹配,实现对特定手势的识别;
BlockRAM(1-1-5)用于存储提取的手势特征数据;
SDRAM驱动模块(1-1-6)用于驱动SDRAM存储器;
WiFi驱动模块(1-1-7)用于驱动WiFi通信模块。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已,并不用于限制本实用新型,对于本领域的技术人员来说,本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应在本实用新型的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种基于FPGA的视频式手势识别智能家居控制***,其特征是:基于FPGA的视频式手势识别智能家居控制***包括:智能控制设备(1)、家居设备(2);
所述智能控制设备(1)包括FPGA模块(1-1)、CMOS摄像头(1-2)、CLK时钟模块(1-3)、电源模块(1-4)、SDRAM存储模块(1-5)、WiFi通信模块(1-6),FPGA模块(1-1)分别连接CMOS摄像头(1-2)、CLK时钟模块(1-3)、电源模块(1-4)、SDRAM存储模块(1-5)、WiFi通信模块(1-6),FPGA模块(1-1)包括手势采集模块(1-1-1)、图像预处理模块(1-1-2)、手势特征提取模块(1-1-3)、手势识别模块(1-1-4)、BlockRAM(1-1-5)、SDRAM驱动模块(1-1-6)、WiFi驱动模块(1-1-7),CMOS摄像头(1-2)连接手势采集模块(1-1-1),手势采集模块(1-1-1)依次连接图像预处理模块(1-1-2)、手势特征提取模块(1-1-3)、手势识别模块(1-1-4)、WiFi驱动模块(1-1-7)、WiFi通信模块(1-6),手势采集模块(1-1-1)又依次连接SDRAM驱动模块(1-1-6)、SDRAM存储模块(1-5),手势特征提取模块(1-1-3)连接BlockRAM(1-1-5);
所述家居设备(2)包括窗帘、照明灯、电视、空调、风扇、油烟机、洗衣机;
所述智能控制设备(1)通过WiFi通信模块(1-6)与所述家居设备(2)进行通信;其中:
FPGA模块(1-1)用于进行图像处理、信号发送控制;
CMOS摄像头(1-2)用于获取手势图像;
CLK时钟模块(1-3)用于为FPGA模块提供时钟信号;
电源模块(1-4)用于为FPGA模块提供电源;
SDRAM存储模块(1-5)用于存储采集到的手势图像;
WiFi通信模块(1-6)用于实现智能控制设备(1)与家居设备(2)的通信。
2.根据权利要求1所述的基于FPGA的视频式手势识别智能家居控制***,其特征在于,所述FPGA模块(1-1)中:
手势采集模块(1-1-1)用于采集由CMOS摄像头获取的手势图像;
图像预处理模块(1-1-2)采用肤色分割算法,进行图像二值化,再进行腐蚀、去噪等形态学处理;
手势特征提取模块(1-1-3)用于提取手势主方向、手势面积、手势周长等手势图像特征;
手势识别模块(1-1-4)对所获取的手势图像特征进行模板匹配,实现对特定手势的识别;
BlockRAM(1-1-5)用于存储提取的手势特征数据;
SDRAM驱动模块(1-1-6)用于驱动SDRAM存储器;
WiFi驱动模块(1-1-7)用于驱动WiFi通信模块。
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CN202020024785.7U CN211236931U (zh) | 2020-01-07 | 2020-01-07 | 基于fpga的视频式手势识别智能家居控制*** |
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Cited By (1)
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CN111079716A (zh) * | 2020-01-07 | 2020-04-28 | 哈尔滨理工大学 | 基于fpga的视频式手势识别智能家居控制*** |
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