基于物聯網的智能鏡子

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每刻都要用到的，在科技快速發展的時代下，更是出現了3D體感試衣鏡和發廊里的智能鏡子，但這些始終只是限于在公共場所使用的，主要原因就是成本高，而且成像的效果也不佳，有畫面延遲現象，而鏡子更應該是要存在于每家每戶里，所以成本必需要降低。為此，本隊制作出一款用于家居的基于物聯網的智能鏡子，由于是采用單向透視的原理，將實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，費用也有所降低。基于物聯網的智能鏡子主控芯片采用的是樹莓派3，操作系統為Linux，系統通信采用了WiFi模塊，nrf2401，藍牙模塊等，同時訪問公共云平臺能夠實時讀取天氣情況等，系統可以實現以下功能。1）顯示功能。能夠作為鏡子使用，同時能在鏡子上顯示照片，天氣情況，室內溫濕度，生活指數以及顯示備忘等。2）控制功能。能夠實現人臉識別，語音識別，語音播放等功能。能夠遠程控制房間燈光亮度及開關狀態的功能，能夠實現對家用電器的智能控制等。

關鍵詞 智能控制；語音；鏡子

中圖分類號 TP2 文獻標識碼 A 文章編號 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，只會逐漸的細分專業，比如美發鏡子、迷你化妝鏡以及各大場合的使用鏡，大型鏡主要是應用在運動和美體室內，更為常見的鏡子則是多數用在服裝店試衣用，在如今科技發展的時代，更是出現了3D體感試衣鏡，雖然目前做“3D體感試衣鏡”的商家不少，但多數尚未掌握技術的精髓，畫面延遲、反應滯慢更是常事，根據了解目前大多數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，所以無論是對攝像頭還是成像技術都是要求很高的，而且這些試衣鏡也只能用于公共場合，價格也是十分昂貴。為了能夠使鏡面成像的效果更加流暢，并且將這種技術帶入到我們的家庭中，本隊設計了一種可用于物聯網家居的智能鏡子，據調查可知，我們在起床后，花費在洗漱，化妝，穿著的時間在20分鐘左右，而這20分鐘也是我們照鏡子的時間，為了將這段時間充分利用起來，我們設計的這款鏡子具有鏡面成像，顯示時間和日期、天氣預報、新聞標題以及人機交互和人臉識別的功能。

2 作品的創新點

在成像的技術上，大多數的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，而我們則是運用光在特殊材料上能實現單向透視的原理，用一塊單向透視玻璃和一個顯示器來充當鏡子和顯示的作用，單向透視玻璃的特點就是一面可以充當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在單向透視玻璃的另一面上看見了。

3 系統實現原理

本隊所設計的智能鏡子具有語音播放，顯示時間，天氣預報，遠程控制燈光亮度，人臉識別等功能，其功能框圖如圖1。

整個系統是由樹莓派作為主控，STM32F030C8T6作為輔助控制。由于整個系統既有需要220V供電的顯示器，也有需要5V供電的樹莓派和3.3V供電STM32F030C8T6，所以我們在引入220V端又加入一個蘋果手機充電器，保證了樹莓派的電壓穩定在5V，然后再由樹莓派給STM32F030C8T6提供3.3V的電壓。在工作狀態下，整個系統是先由樹莓派通過WiFi連接到網絡上，并從外網指定的API接口獲取有關天氣預報，穿衣指數，時間，日期等信息，然后再通過等離子顯示器上顯示其相關信息，當使用者靠近鏡子時，攝像頭會采集使用者面部的相關信息，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行播報，該系統還可通過語音識別模塊將信號給STM32F030C8T6，由STM32F030C8T6控制Zigee模塊遠程控制房間里燈光亮度及開光狀態。

4 軟件設計

本系統的設計包括智能鏡子主體部分的程序設計和遠程控制部分的程序設計兩個部分。

智能鏡子主體部分程序設計思路如下：首先樹莓派通過互聯網訪問天氣網站的API接口，將天氣、溫度、生活指數等顯示在鏡子上，同時通過USB口去采集攝像頭的數據，利用OpenCV（跨平臺計算機視覺開源庫），獲取人臉照片，再利用FACE++（新型視覺服務平臺）實現人臉識別；STM32F030C8T6則對語音合成模塊SYN6288，ZigBee模塊進行控制，然后進行數據采集和發送，并將相關信息顯示出來。

程序流程如圖3。

遠程控制部分程序設計：在STM32F030C8T6中，對ZigBee進行初始化配置，通過接受從顯示部分發送過來的數據進而控制燈光的亮度。

程序流程如圖4。

5 系統測試及結果

本系統通過連上互聯網后獲取了天氣狀況，穿衣指數，時間及日期等相關信息，并顯示在智能鏡子上。

參考文獻

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