基于物联网的智能镜子

单柯 郭楚滨 刘占宇 陆煜程 潘双龙

摘 要 镜子作为我们的日常用品是每时每刻都要用到的，在科技快速发展的时代下，更是出现了3D体感试衣镜和发廊里的智能镜子，但这些始终只是限于在公共场所使用的，主要原因就是成本高，而且成像的效果也不佳，有画面延迟现象，而镜子更应该是要存在于每家每户里，所以成本必需要降低。为此，本队制作出一款用于家居的基于物联网的智能镜子，由于是采用单向透视的原理，将实际的画面以镜面反射的形式传给我们的视野中，而镜子背后显示的画面也能通过镜子传送给我们，从而达到了在镜子上能显示图案的效果，与3D体感试衣镜用的摄像头采集画面的方法相比，画面更加流畅，费用也有所降低。基于物联网的智能镜子主控芯片采用的是树莓派3，操作系统为Linux，系统通信采用了WiFi模块，nrf2401，蓝牙模块等，同时访问公共云平台能够实时读取天气情况等，系统可以实现以下功能。1）显示功能。能够作为镜子使用，同时能在镜子上显示照片，天气情况，室内温湿度，生活指数以及显示备忘等。2）控制功能。能够实现人脸识别，语音识别，语音播放等功能。能够远程控制房间灯光亮度及开关状态的功能，能够实现对家用电器的智能控制等。

关键词 智能控制；语音；镜子

中图分类号 TP2 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2018）213-0104-02

1 方案概述

镜子可以说是刚性需求品，既是耐用品又是快消品，并且镜子没有替代品，只会逐渐的细分专业，比如美发镜子、迷你化妆镜以及各大场合的使用镜，大型镜主要是应用在运动和美体室内，更为常见的镜子则是多数用在服装店试衣用，在如今科技发展的时代，更是出现了3D体感试衣镜，虽然目前做“3D体感试衣镜”的商家不少，但多数尚未掌握技术的精髓，画面延迟、反应滞慢更是常事，根据了解目前大多数3D体感试衣镜都是通过摄像头采集画面信息然后通过显示器成像的，所以无论是对摄像头还是成像技术都是要求很高的，而且这些试衣镜也只能用于公共场合，价格也是十分昂贵。为了能够使镜面成像的效果更加流畅，并且将这种技术带入到我们的家庭中，本队设计了一种可用于物联网家居的智能镜子，据调查可知，我们在起床后，花费在洗漱，化妆，穿着的時间在20分钟左右，而这20分钟也是我们照镜子的时间，为了将这段时间充分利用起来，我们设计的这款镜子具有镜面成像，显示时间和日期、天气预报、新闻标题以及人机交互和人脸识别的功能。

2 作品的创新点

在成像的技术上，大多数的3D体感试衣镜采用的是用摄像头采集画面然后在显示器上显示，而我们则是运用光在特殊材料上能实现单向透视的原理，用一块单向透视玻璃和一个显示器来充当镜子和显示的作用，单向透视玻璃的特点就是一面可以充当镜子的作用反射光线，也就是普通镜子镜面成像的原理，另一面光线却可以通过单向透视玻璃，这时我们将显示器放于这一面的后面，显示器上显示的东西也很自然得能够让我们在单向透视玻璃的另一面上看见了。

3 系统实现原理

本队所设计的智能镜子具有语音播放，显示时间，天气预报，远程控制灯光亮度，人脸识别等功能，其功能框图如图1。

整个系统是由树莓派作为主控，STM32F030C8T6作为辅助控制。由于整个系统既有需要220V供电的显示器，也有需要5V供电的树莓派和3.3V供电STM32F030C8T6，所以我们在引入220V端又加入一个苹果手机充电器，保证了树莓派的电压稳定在5V，然后再由树莓派给STM32F030C8T6提供3.3V的电压。在工作状态下，整个系统是先由树莓派通过WiFi连接到网络上，并从外网指定的API接口获取有关天气预报，穿衣指数，时间，日期等信息，然后再通过等离子显示器上显示其相关信息，当使用者靠近镜子时，摄像头会采集使用者面部的相关信息，并通过语音合成模块SYN6288播放不同的问候语，如要语音播放天气状况，可通过摁镜子旁的按键进行播报，该系统还可通过语音识别模块将信号给STM32F030C8T6，由STM32F030C8T6控制Zigee模块远程控制房间里灯光亮度及开光状态。

4 软件设计

本系统的设计包括智能镜子主体部分的程序设计和远程控制部分的程序设计两个部分。

智能镜子主体部分程序设计思路如下：首先树莓派通过互联网访问天气网站的API接口，将天气、温度、生活指数等显示在镜子上，同时通过USB口去采集摄像头的数据，利用OpenCV（跨平台计算机视觉开源库），获取人脸照片，再利用FACE++（新型视觉服务平台）实现人脸识别；STM32F030C8T6则对语音合成模块SYN6288，ZigBee模块进行控制，然后进行数据采集和发送，并将相关信息显示出来。

程序流程如图3。

远程控制部分程序设计：在STM32F030C8T6中，对ZigBee进行初始化配置，通过接受从显示部分发送过来的数据进而控制灯光的亮度。

程序流程如图4。

5 系统测试及结果

本系统通过连上互联网后获取了天气状况，穿衣指数，时间及日期等相关信息，并显示在智能镜子上。

参考文献

[1]彭刚，春志强.基于ARM Cortex-M3的STM32系列嵌入式微控制器应用[M].北京：电子工业出版社，2011.