每當?shù)搅搜谉岬南奶?人們總會想出各種招數(shù)試圖給自己降溫。電風(fēng)扇大家都見過,但能實現(xiàn)“人臉跟蹤”的智能電風(fēng)扇,估計您聞所未聞吧?日前,在中國科學(xué)院大學(xué)懷柔雁棲湖校區(qū)舉辦的北京青少年科技創(chuàng)新大賽上,來自中國地質(zhì)大學(xué)附屬中學(xué)、北京一零一中學(xué)、首都師范大學(xué)附屬中學(xué)的三位高二男生王南、鄒文澤、李澤朋,就帶來了一個這樣“高端”的玩意兒?！拔覀兊哪康木褪亲屗芨櫲四?從而一直為人們帶來‘貼身’涼意?！?

人臉識別風(fēng)扇此前從未面市

隨著人們對生活品質(zhì)要求的不斷提高,家具和電器智能化已經(jīng)成為一個主流趨勢。電風(fēng)扇從問世以來,智能化也在不斷提高。從最初的只能實現(xiàn)固定方向送風(fēng),到自動擺頭,再到目前的遠程遙控、變頻靜音等功能都變成了現(xiàn)實,但目前市場上電風(fēng)扇的自動跟隨功能卻鮮有實現(xiàn)。

在介入課題的研究之前,三個男生就當前市場上智能電風(fēng)扇的功能做了充分調(diào)研。據(jù)他們介紹,北京信息科技大學(xué)曾有團隊設(shè)計了一款以單片機為控制單元并結(jié)合嵌入式技術(shù)的具有溫控調(diào)速、自動追蹤人體位置、智能啟停、液晶顯示時間和溫度等信息的智能電風(fēng)扇?！斑@款風(fēng)扇電源穩(wěn)定性好、操作方便、運行可靠,但是不具備自動跟隨人臉的功能?！贝送?國外有學(xué)者設(shè)計了一種智能電風(fēng)扇,包括風(fēng)扇體、供電電路、控制電路、生物紅外傳感器以及用于使風(fēng)扇體擺動的擺動電機,“這款智能電風(fēng)扇具有多點檢測的優(yōu)點,能避免誤動作,可對人體進行靜態(tài)檢查,但不具備人臉識別的功能。”

基于這樣的市場情況,三個男生組成的小團隊提出了一種能夠自動跟隨人臉的智能電風(fēng)扇,希望為人們的生活提供一些便利。“它從人臉識別為切入點,利用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來識別人臉,并利用舵機實現(xiàn)自動跟隨的功能?！?

三大功能實現(xiàn)個性化服務(wù)

據(jù)三位男生介紹,他們研制的這款智能電風(fēng)扇具有三大功能:首先是自動識別人臉,并且風(fēng)扇朝向會跟隨人的位置變化,保證風(fēng)始終吹到人;第二大功能是根據(jù)人距離風(fēng)扇的遠近,自動調(diào)節(jié)風(fēng)量,“離得遠風(fēng)量就調(diào)大,離得近風(fēng)量就調(diào)小,保證人的體感風(fēng)量是基本穩(wěn)定的”;第三大功能是當吹風(fēng)的對象離開了電風(fēng)扇的檢測范圍,風(fēng)扇將自動關(guān)機,以達到節(jié)能環(huán)保的目的。

男生們?yōu)檫@款智能風(fēng)扇預(yù)設(shè)了一些適合使用的場景。首先是健身房,“我們?nèi)齻€都是健身愛好者,在健身房一般不開空調(diào),因為需要流動性體表散熱。但是,一般的電風(fēng)扇又沒有‘指向性’,很難讓每個人都達到散熱的目的?！边@時候這款智能電風(fēng)扇就能“大顯神通”了。其次是在公共的車間里,“這樣的空間一般存在工業(yè)碎屑或機油,如果使用沒有指向性的電風(fēng)扇,容易造成環(huán)境污染。而如果電風(fēng)扇可以捕捉工人的移動,‘追’著工人吹風(fēng)散熱,必然能提升工作效率?！钡谌N情景是在人群較為復(fù)雜的公共場所或家庭環(huán)境,“既有年輕人,又有年長者,他們對風(fēng)量的承受能力都不同。有的人不耐熱,容易心煩意亂;有的人體質(zhì)弱,風(fēng)吹大了又容易感冒。這時候這款可以‘追著人’吹風(fēng)的電風(fēng)扇就派上了用場?！?

鄒文澤向記者介紹這款智能電風(fēng)扇的運作原理:把攝像頭捕捉到的信息發(fā)送給視覺板,在其上運行卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的人臉識別程序,并把人臉信息實時反饋給微控制器,通過決策規(guī)則來控制舵機和電機,從而實現(xiàn)相關(guān)功能?！皵z像頭是眼睛,用來捕捉位置和圖像;單片機像是大腦用來決策,它將指令傳遞給舵機和電機;它們像是四肢,可以跟隨人臉的位置轉(zhuǎn)動?！?

未來將加入“私人訂制”服務(wù)

為了完成這個項目,三個在單片機方面沒什么基礎(chǔ)的男生來到了北京理工大學(xué)的實驗室,向自動化學(xué)院的老師求教。老師向他們普及了很多電學(xué)知識以及將要用到的一些零部件的工作原理,例如單片機的作用、代碼的編寫、舵機的原理等。

確定了項目的主題之后,他們每個人回家都對風(fēng)扇的結(jié)構(gòu)、功能、樣式提出了構(gòu)想。統(tǒng)一意見并確定這款風(fēng)扇的三大主要功能后,大家一拍即合說干就干。

“這個項目說簡單也簡單,說難也難。它需要很多基礎(chǔ)的搭建組裝操作以及c++語言的編寫,這也是個不錯的鍛煉機會?！蓖跄险f,他以前并沒有接觸過c++的編寫,“沒想到編程這么麻煩,我以前只是接觸過一些簡單的編程,一下子跳躍到這種高度還真受不了。”他們利用課余時間自學(xué)和請教老師,慢慢地照著視覺處理框架把人臉識別的程序搞定了。

經(jīng)過近半年的時間,這款智能電風(fēng)扇終于基本完成了。根據(jù)他們的設(shè)想,未來這款電風(fēng)扇還將加入特定個體的人臉識別功能,“根據(jù)不同人接受風(fēng)量程度的差異,輸入不同用戶的身體參數(shù),實現(xiàn)個性化,保證工作效率的精確和最大化?！贝送?人臉只是這款電風(fēng)扇識別的“基準”,未來它還可以設(shè)定風(fēng)量和吹風(fēng)的部位?！皩⑺c手機端連接,用戶就能自主設(shè)定和調(diào)整信息,像‘私人訂制’服務(wù)一樣?！?