基于物聯(lián)網(wǎng)的智能鏡子

單柯 郭楚濱 劉占宇 陸煜程 潘雙龍

摘 要 鏡子作為我們的日常用品是每時(shí)每刻都要用到的，在科技快速發(fā)展的時(shí)代下，更是出現(xiàn)了3D體感試衣鏡和發(fā)廊里的智能鏡子，但這些始終只是限于在公共場(chǎng)所使用的，主要原因就是成本高，而且成像的效果也不佳，有畫面延遲現(xiàn)象，而鏡子更應(yīng)該是要存在于每家每戶里，所以成本必需要降低。為此，本隊(duì)制作出一款用于家居的基于物聯(lián)網(wǎng)的智能鏡子，由于是采用單向透視的原理，將實(shí)際的畫面以鏡面反射的形式傳給我們的視野中，而鏡子背后顯示的畫面也能通過鏡子傳送給我們，從而達(dá)到了在鏡子上能顯示圖案的效果，與3D體感試衣鏡用的攝像頭采集畫面的方法相比，畫面更加流暢，費(fèi)用也有所降低。基于物聯(lián)網(wǎng)的智能鏡子主控芯片采用的是樹莓派3，操作系統(tǒng)為L(zhǎng)inux，系統(tǒng)通信采用了WiFi模塊，nrf2401，藍(lán)牙模塊等，同時(shí)訪問公共云平臺(tái)能夠?qū)崟r(shí)讀取天氣情況等，系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)以下功能。1）顯示功能。能夠作為鏡子使用，同時(shí)能在鏡子上顯示照片，天氣情況，室內(nèi)溫濕度，生活指數(shù)以及顯示備忘等。2）控制功能。能夠?qū)崿F(xiàn)人臉識(shí)別，語音識(shí)別，語音播放等功能。能夠遠(yuǎn)程控制房間燈光亮度及開關(guān)狀態(tài)的功能，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)家用電器的智能控制等。

關(guān)鍵詞 智能控制；語音；鏡子

中圖分類號(hào) TP2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1674-6708（2018）213-0104-02

1 方案概述

鏡子可以說是剛性需求品，既是耐用品又是快消品，并且鏡子沒有替代品，只會(huì)逐漸的細(xì)分專業(yè)，比如美發(fā)鏡子、迷你化妝鏡以及各大場(chǎng)合的使用鏡，大型鏡主要是應(yīng)用在運(yùn)動(dòng)和美體室內(nèi)，更為常見的鏡子則是多數(shù)用在服裝店試衣用，在如今科技發(fā)展的時(shí)代，更是出現(xiàn)了3D體感試衣鏡，雖然目前做“3D體感試衣鏡”的商家不少，但多數(shù)尚未掌握技術(shù)的精髓，畫面延遲、反應(yīng)滯慢更是常事，根據(jù)了解目前大多數(shù)3D體感試衣鏡都是通過攝像頭采集畫面信息然后通過顯示器成像的，所以無論是對(duì)攝像頭還是成像技術(shù)都是要求很高的，而且這些試衣鏡也只能用于公共場(chǎng)合，價(jià)格也是十分昂貴。為了能夠使鏡面成像的效果更加流暢，并且將這種技術(shù)帶入到我們的家庭中，本隊(duì)設(shè)計(jì)了一種可用于物聯(lián)網(wǎng)家居的智能鏡子，據(jù)調(diào)查可知，我們?cè)谄鸫埠?，花費(fèi)在洗漱，化妝，穿著的時(shí)間在20分鐘左右，而這20分鐘也是我們照鏡子的時(shí)間，為了將這段時(shí)間充分利用起來，我們?cè)O(shè)計(jì)的這款鏡子具有鏡面成像，顯示時(shí)間和日期、天氣預(yù)報(bào)、新聞標(biāo)題以及人機(jī)交互和人臉識(shí)別的功能。

2 作品的創(chuàng)新點(diǎn)

在成像的技術(shù)上，大多數(shù)的3D體感試衣鏡采用的是用攝像頭采集畫面然后在顯示器上顯示，而我們則是運(yùn)用光在特殊材料上能實(shí)現(xiàn)單向透視的原理，用一塊單向透視玻璃和一個(gè)顯示器來充當(dāng)鏡子和顯示的作用，單向透視玻璃的特點(diǎn)就是一面可以充當(dāng)鏡子的作用反射光線，也就是普通鏡子鏡面成像的原理，另一面光線卻可以通過單向透視玻璃，這時(shí)我們將顯示器放于這一面的后面，顯示器上顯示的東西也很自然得能夠讓我們?cè)趩蜗蛲敢暡ＡУ牧硪幻嫔峡匆娏恕?/p>

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)原理

本隊(duì)所設(shè)計(jì)的智能鏡子具有語音播放，顯示時(shí)間，天氣預(yù)報(bào)，遠(yuǎn)程控制燈光亮度，人臉識(shí)別等功能，其功能框圖如圖1。

整個(gè)系統(tǒng)是由樹莓派作為主控，STM32F030C8T6作為輔助控制。由于整個(gè)系統(tǒng)既有需要220V供電的顯示器，也有需要5V供電的樹莓派和3.3V供電STM32F030C8T6，所以我們?cè)谝?20V端又加入一個(gè)蘋果手機(jī)充電器，保證了樹莓派的電壓穩(wěn)定在5V，然后再由樹莓派給STM32F030C8T6提供3.3V的電壓。在工作狀態(tài)下，整個(gè)系統(tǒng)是先由樹莓派通過WiFi連接到網(wǎng)絡(luò)上，并從外網(wǎng)指定的API接口獲取有關(guān)天氣預(yù)報(bào)，穿衣指數(shù)，時(shí)間，日期等信息，然后再通過等離子顯示器上顯示其相關(guān)信息，當(dāng)使用者靠近鏡子時(shí)，攝像頭會(huì)采集使用者面部的相關(guān)信息，并通過語音合成模塊SYN6288播放不同的問候語，如要語音播放天氣狀況，可通過摁鏡子旁的按鍵進(jìn)行播報(bào)，該系統(tǒng)還可通過語音識(shí)別模塊將信號(hào)給STM32F030C8T6，由STM32F030C8T6控制Zigee模塊遠(yuǎn)程控制房間里燈光亮度及開光狀態(tài)。

4 軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括智能鏡子主體部分的程序設(shè)計(jì)和遠(yuǎn)程控制部分的程序設(shè)計(jì)兩個(gè)部分。

智能鏡子主體部分程序設(shè)計(jì)思路如下：首先樹莓派通過互聯(lián)網(wǎng)訪問天氣網(wǎng)站的API接口，將天氣、溫度、生活指數(shù)等顯示在鏡子上，同時(shí)通過USB口去采集攝像頭的數(shù)據(jù)，利用OpenCV（跨平臺(tái)計(jì)算機(jī)視覺開源庫），獲取人臉照片，再利用FACE++（新型視覺服務(wù)平臺(tái)）實(shí)現(xiàn)人臉識(shí)別；STM32F030C8T6則對(duì)語音合成模塊SYN6288，ZigBee模塊進(jìn)行控制，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和發(fā)送，并將相關(guān)信息顯示出來。

程序流程如圖3。

遠(yuǎn)程控制部分程序設(shè)計(jì)：在STM32F030C8T6中，對(duì)ZigBee進(jìn)行初始化配置，通過接受從顯示部分發(fā)送過來的數(shù)據(jù)進(jìn)而控制燈光的亮度。

程序流程如圖4。

5 系統(tǒng)測(cè)試及結(jié)果

本系統(tǒng)通過連上互聯(lián)網(wǎng)后獲取了天氣狀況，穿衣指數(shù)，時(shí)間及日期等相關(guān)信息，并顯示在智能鏡子上。

參考文獻(xiàn)

[1]彭剛，春志強(qiáng).基于ARM Cortex-M3的STM32系列嵌入式微控制器應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2011.