基于表情识别的心情调节和简单物联网控制系统

一、背景介绍

    现今精神生活的矛盾日益显增,越来越多的像抑郁症、自闭症等精神问题在我们的身边频繁出现,心理问题已经是一个不可忽视和亟待预防与治疗的社会问题,其解决的重要性比起身体疾病只增不减。如,长时间连续工作的人群,由于劳动强度大、时间长,很容易产生低落情绪。患病或伤残人士,常常产生焦躁、不安的情绪。不良情绪对我们正常的工作和学习造成了很大的影响。

系统实景图

    而能用于心情调节的智能系统结合现代科技正孕育而生。本智慧互联心情调节系统,当检测到使用者心情时,会亮起暖色的灯光,营造温暖的气氛,给人以温馨祥和的视觉感受;采集到的表情为开心时,彩色灯光闪烁,对其开心状态表示肯定和鼓励。针对现今处于快速的生活节奏和工作学习压力中的工作者,甚至是长期处于抑郁的病人,对其可以实现实时的心情调节;同时进一步拓展的功能可实现辅助四肢不便、残疾、年龄过大等行动不便的人群完成开关灯、门、电器等生活设施,以促进创造更完善的智能物联网生活方式。

二、系统整体架构

系统整体架构图

    树莓派环境搭建:python+TensorFlow+keras+opencv——>载入人脸识别卷积神经网络模型、视频流获取及可视化。

三、技术路线


信号发生器连接图
硬件连接技术路线图

    由于心情识别有三种状态happy、natural、sad,设计了三条对应的供电线路。natural和sad电路选用同一型号线圈,除了负载(natural为房屋模型灯和周围装饰暖灯,sad为蓝灯)不同其它都一样。happy电路所用负载为彩色灯,所用供电线圈型号与前两者不同,电路其它部分同前。

     整个系统的运行过程如下:首先摄像头采集人脸信息,将信息传输至树莓派通过训练好的卷积神经网络模型对人脸表情进行预测;然后,树莓派根据预测结果与表情数据库进行对比,判断出表情类型,并输出相应表情的触发信号;最后,电子开关控制板接收到树莓派输出的信号,相应的电子开关控制板高电平触发,接通回路,从而实现表情识别和调节。

四、底板设计


设计手稿


俯视图和发射线圈位置

    上图中左图是对整体设计的一个完整的俯视图。右图为三个发射线圈所在位置说明图。A、B、C分别对应为三个发射线圈的负载部分,均采用无线传能的方式进行供电。

    只对A发射线圈通电,调整B、C位置,B、C负载处于关闭状态。依次对B、C发射线圈通电,调整其它负载线圈位置并处于关闭状态(调整的时候往远离通电发射线圈侧调整)。保证发射线圈之间互不影响。

    底板为木质板,厚度为0.6cm,不影响无线电能传输过程,且距离在传输范围之内。

    上图作图同时也显示了装饰物品的布局设计,树和房屋的摆放。地面草和湖由彩砂制成合理的颜色和景物的搭配,田园式的风光所带来的视觉效果使人心情变得轻松自在,纵享自然的气息。加上表情控制的结合,给人带来惊讶和新鲜感,突出展现了我们想要通过它来调整人们心情主题。

五、实现及操作

    连接提示:树莓派和LED液晶屏最好分别两个电源供电,以避免屏幕缺电,屏幕显示已设置好,若更换屏幕请注意屏幕的使用方法在config.txt里调整;三对长细引脚线连接参考树莓派引脚图,happy-红色标记(11引脚高电平触发)+ grand、natural-白色标记(13引脚高电平触发)+ grand、sad-蓝色标记(15引脚高电平触发)+ grand;三对蓝黑粗线为发射线圈供电线路,分别接在220转24V电源的正负,用螺丝刀拧紧,或提前用万用表检查一下线路是否接触不良;命令行切换到桌面的emotion文件夹,直接输入python a888video.py后回车——>>>耐心等待一会,屏幕出现人脸后开始做表情就好了。注:树莓派密码是zhaoyang,按Q程序自动停止。

六、作者简介

队长:帅(生医17级)  
队员:阳(电气17级)、璐(电气17级)

    上面是我们去深圳参加比赛的画面,真的是一次难忘的经历,三个人在一起互帮互助,理解和支持,最后才能一起也取得好的成绩;深大的伙食真不错,去了啥也不用准备,吃住全包,洗漱用品样样俱全,简直豪横;回来的时候本来计划有一个下午的时间可以在深圳逛一逛,但因为下的雨太大了,宾馆呆到第二天中午直接去了飞机场。

深圳雨后大蜗牛

     时光易逝,不负韶华,做我们想做的事情,完成属于我们最好的作品,过去已成历史,追求美好的心却从未变过,曾经的美好也正在延续,加油少年们……

七、视频参考


基于表情识别的心情调节和简单物联网控制系统
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