基于RaspberryPi的智能“魔镜”

李丹　陈潼升　杨国文　莫朝胜

摘要：随着科技的进步，物联网产业的快速发展，人们对身边的各种硬件设备的智能化需求与日俱增，传统镜子的智能化也是一种需求。文中采用双面镜、液晶屏和Raspberry Pi开发板等，并利用图像分析、人工智能接口、ZigBee和WiFi无线传输等技术，搭建一个既可以照镜子，并与特定用户进行互动，又可以对住宅内的各种智能设备和家庭环境的智能管理、远程监控等，还可以通过手机APP对其进行远程控制以及远程视频聊天等的智能“魔镜”。研究结果表明，该系统让人们的生活更加方便化、智能化。

关键词：魔镜 智能化 图像识别 语音文字互动 远程管理 网关

中图分类号：TP3681文献标识码：A文章编号：1009-5349（2017）06-0034-02

随着现代科技的进步、生活质量水平的提高，我们从数字信息时代进入物联网时代。身边的电灯、电视、吸尘器甚至是马桶等日常物品都拥有了我们此前从未想过的各项功能，自然而然的，人们对智能硬件的需求也与日俱增。

传统的镜子，常被人们利用来整理仪容，功能单一。因此，若有一种镜子在普通照镜子功能的基础上，可以应用图像分析技术来识别照镜子的人，并根据特定人与其进行针对性服务，如：语音文字互动（备忘信息提示、问候等）、远程视频聊天、美颜自拍、显示天气、日程、备忘录等信息等，还可以使用手机APP通过它远程控制家居照明、门禁以及视频监控防盗，这样具有创新智能的“魔镜”将大大提高人们的生活质量水平。

一、基于Raspberry Pi的智能“魔镜”系统设计方案

该系统主要由Raspberry Pi主控板组成的智能硬件平台、手机APP端以及服务器端三大部分组成的。其中，智能硬件平台是由Raspberry Pi开发板、液晶显示屏、触摸屏、双面镜、摄像头以及麦克风等硬件改造组合而成的。该智能平台——“魔镜”作为用户交互平台通过人脸识别识别用户，并通过语音识别用户指令，通过连接云端服务器获取相关数据为用户提供現针对性天气显示、着装建议、日程安排、备忘录记录与提示、远程视频聊天等服务。当用户外出时，又可作为家里的网关实现家居设备远程访问与控制；手机APP端则主要为Android应用，可供用户通过因特网远程控制智能魔镜、远程视频聊天以及查看相关信息等功能；服务器端通过数据库对用户数据进行备份记录，并作为中介，提供智能魔镜硬件平台和手机APP端通讯互访。系统整体架构图如图1所示。

二、Raspberry Pi端设计

Raspberry Pi具有传统镜子功能模块、信息显示、用户互动功能模块、图像分析、监控功能模块、家居网关功能模块等。整体模型的镜面显示图如图2-1所示，硬件平台实物图如图2-2所示。

1.传统镜子功能模块

对Raspberry Pi开发板、双面镜、液晶显示器以及USB摄像头等材料进行改造组合成一个普通镜子形状的智能魔镜，利用双面镜具有对可见光具有很高反射比来实现传统镜子拥有的功能模块。

2.信息显示、用户互动功能模块

备忘录、日程安排等提醒信息可直接在本地数据库提取，语音互动功能可联网利用图灵机器人等人工智能应用接口来实现，天气数据则可通过中国天气API来获取显示在液晶屏上。

3.图像分析、监控功能模块

根据摄像头获取的数据，并采用C/C++、Python编程等，并且结合OpenCV开源计算机视觉库实现人脸识别、图像中物体的运动检测分析功能（防盗监控）等。

4.家居网关功能模块

通过ZigBee通信模块、WiFi通信模块，使其又可充当嵌入式家庭网关的核心，从而对家居智能设备进行控制。

其软件主要架构图如图2-3所示。

三、手机APP端

利用Android Studio开发环境来设计安卓应用，同时通过云端服务器提供的相关API来获取智能魔镜硬件平台上的相关信息并且远程控制智能魔镜。与智能魔镜平台进行视频聊天则结合AnyChat音视频互动开发平台来开发，其程序主要流程如图3所示。

四、云服务器端

基于AMP（Apache+MySQL+PHP）开源框架，并且结合开放的通用物联网平台Yeelink与人工智能接口来架构服务器端，给Raspberry Pi端和手机APP端提供相关接口。

五、结语

利用双面镜、液晶屏和Raspberry Pi开发板等，并利用Face++图像分析、人工智能接口、ZigBee和WiFi无线传输等技术，搭建一个既可以照镜子，并与用户进行互动，又可以对住宅内的各种智能设备和家庭环境的智能管理、远程监控等，还可以通过手机APP对其进行远程控制以及远程视频聊天等的智能“魔镜”。经过测试和运行，该系统让人们的生活更加方便化、智能化，具有较大的实用价值。

参考文献：

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Abstract： With the rapid development of technology as well as Internet of things（IOT）， peoples needs of the smart hardware such as smart mirror have increased greatly. In order to meet these needs， Raspberry Pi based smart mirror project try to build a smart mirror which is not only able to provide people with simple mirror function but also able to provide various functions such as communicating with specific users， providing remote management of domestic smart hardware and remote control over home environment and so on， using the technology of image analysis， artificial intelligence interface， ZigBee and Wi-Fi and materials like double sided mirror， LCD， Raspberry Pi development board，etc. Whats more， through app installed in mobile phone， users are able to control their smart mirror remotely and launch a video chat. Studies indicate that the Raspberry Pi based smart mirror project contributes to the convenience and intelligentialization of human life.

Keywords： smart mirror； intelligentialize； image recognition； speech interaction； remote control； gateway

责任编辑：孙瑶