一种应用于智能卫浴镜的数据处理方法与流程

本发明属于智能卫浴设备与人机交互，具体是一种应用于智能卫浴镜的数据处理方法。

背景技术：

1、浴室环境中，镜面起雾是热力学必然。热水蒸汽与镜面玻璃之间存在温差，蒸汽分子在镜面表面凝结成核，雾层厚度随时间累积，镜面从光学透明体退化为光学散射体。现有方案主要采用被动除雾与主动除雾两类策略。被动除雾通过在镜面表面涂覆亲水或疏水涂层降低雾滴附着能力，该方案在轻度蒸汽环境下具有一定效果，但在持续高温高湿的浴室环境中，涂层饱和后除雾能力迅速衰减，且涂层对触控信号的干扰导致传统触控方案无法工作。主动除雾通过镜背加热丝提升镜面温度至露点以上以蒸发雾层，该方案除雾效果可靠，但全镜面持续加热能耗高、响应慢，且加热过程中镜面温度分布不均导致局部热应力，存在镜面爆裂风险。

2、上述方案的共同缺陷在于将除雾与触控视为两个独立问题分别解决，未利用雾层本身作为光学介质特性变化的信号载体，从而无法在起雾状态下建立有效的交互通道。

技术实现思路

1、本发明提供一种应用于智能卫浴镜的数据处理方法，旨在解决浴室高温高湿环境下传统触控方案因镜面起雾而失效的技术问题。

2、一种应用于智能卫浴镜的数据处理方法，包括以下步骤：

3、s1、响应于检测到所述智能卫浴镜处于起雾状态，根据所述镜面当前透射光强的整体衰减程度确定当前起雾等级，不同起雾等级对应不同的光强偏移检测灵敏度，并控制所述智能卫浴镜由常规交互模式切换至光学触控模式；

4、s2、在所述光学触控模式下，连续采集所述镜面的透射光强分布；其中，所述透射光强分布包括在两个不同光谱波段下分别采集的透射光强子分布；

5、s3、响应于所述透射光强分布中，局部区域的透射光强相对同一镜面其他区域发生增强，且所述增强区域在相邻采集帧间具有空间连续性和时间持续性，且所述局部区域在各光谱波段下的透射光强跃迁比例落入预设的生物组织散射特征阈值范围，所述阈值范围根据皮肤与水滴/织物在所述两个光谱波段下的透射光强差异实验标定，将所述增强区域识别为因雾层被外力抹除而形成的透射窗口，并追踪所述透射窗口在所述镜面上的运动轨迹；

6、s4、获取所述透射窗口在连续采集帧中的面积变化率、等效椭圆长宽比变化率以及边缘光强梯度强度变化率，根据所述面积变化率、所述等效椭圆长宽比变化率以及所述边缘光强梯度强度变化率，生成触控压力等级；

7、s5、根据所述运动轨迹的形态特征以及所述触控压力等级生成控制指令。

8、可选地，所述检测到所述智能卫浴镜处于起雾状态，包括：

9、获取所述镜面多个采样点的温度值和所述镜面周围环境的露点温度值；

10、根据所述多个采样点的温度值进行空间插值，生成镜面温度场分布；

11、根据所述镜面温度场分布与所述露点温度值的比较结果，生成起雾风险梯度图，所述起雾风险梯度图用于指导所述光强偏移检测灵敏度的空间差异化配置；

12、当所述各采样点中任一采样点的温度值低于所述露点温度值时，判定所述镜面处于起雾状态。

13、可选地，所述将所述增强区域识别为因雾层被外力抹除而形成的透射窗口，包括：

14、获取所述镜面在无雾状态下的透射光强分布作为第一参考分布；

15、获取所述镜面在起雾状态下未受外力接触区域的透射光强分布作为第二参考分布；

16、获取所述镜面在两个不同光谱波段下的透射光强分布，分别生成各波段对应的第一参考分布和第二参考分布；

17、当所述局部区域的透射光强在动态时间窗口内从接近所述第二参考分布跃迁至接近所述第一参考分布，且跃迁后的光强值在连续采集帧内保持稳定时，将所述局部区域识别为所述透射窗口；

18、其中，所述识别还需满足：所述局部区域在各光谱波段下的透射光强跃迁比例符合预设的生物组织散射特征阈值范围，所述阈值范围根据皮肤与水滴/织物在所述两个光谱波段下的透射光强差异实验标定；

19、其中，所述动态时间窗口的时长由所述第二参考分布与所述第一参考分布之间的差值确定，所述差值越大，所述动态时间窗口的时长越长。

20、可选地，所述追踪所述透射窗口在所述镜面上的运动轨迹，包括：

21、获取连续采集的多帧透射光强分布中所述透射窗口的几何中心位置；

22、将相邻帧间的所述几何中心位置进行关联匹配，生成所述透射窗口的位置随时间变化的序列；

23、当所述序列中相邻位置间的位移量落入预设速度范围内时，保留所述序列作为所述运动轨迹；所述预设速度范围对应于人手在镜面上的自然滑动速度范围；

24、当所述透射窗口的几何中心位置在连续采集帧内的位移量小于预设位移阈值时，获取所述透射窗口的面积变化率，当所述面积变化率在预设时间窗口内呈现先增大后减小的脉冲形态时，识别为点按操作，并根据所述脉冲形态的脉冲宽度区分短按与长按；

25、当识别为点按操作时，根据所述脉冲形态峰值时刻的透射窗口面积、等效椭圆长宽比以及边缘光强梯度强度，生成包含压力信息的点按控制指令，其中，所述透射窗口面积越大、所述等效椭圆长宽比越接近1且所述边缘光强梯度强度越大，对应的所述触控压力等级越高。

26、可选地，当同时存在至少两个所述透射窗口时，所述方法还包括：

27、获取各透射窗口的抹除宽度、抹除面积变化率、轨迹曲率、抹除速度和透射光强恢复程度；

28、获取各透射窗口对应运动轨迹的操作动力学特征，所述操作动力学特征包括轨迹速度均值、速度方差、加速度分布、点按间隔时长以及轨迹曲率分布的统计矩；

29、根据所述抹除宽度、抹除面积变化率、轨迹曲率、抹除速度和透射光强恢复程度，以及所述操作动力学特征，对各透射窗口进行聚类，生成至少两个操作源分组；

30、将各操作源分组的操作动力学特征与预设的用户触控行为特征库进行比对，所述特征库包括历史轨迹速度均值、点按时长分布及轨迹曲率分布的统计特征，以确定各操作源分组对应的用户身份置信度；

31、分别追踪各操作源分组对应的透射窗口的运动轨迹，并分别生成对应的控制指令。

32、可选地，所述追踪所述透射窗口在所述镜面上的运动轨迹，还包括：

33、获取所述透射窗口在连续采集帧中的光强衰减率，所述光强衰减率表征所述透射窗口的透射光强随时间递减的速度；

34、获取所述透射窗口所在区域的镜面局部温度与周围起雾区域的温度差值；

35、当所述温度差值从高于预设温差阈值逐渐收敛至低于所述预设温差阈值，且所述光强衰减率低于所述动态阈值时，判定所述透射窗口进入消退状态，将所述透射窗口在当前帧的位置标记为轨迹终点，停止对该透射窗口的追踪；

36、其中，所述动态阈值由所述透射窗口所在位置的镜面局部温度确定，所述局部温度越低，所述动态阈值越小；

37、在后续采集帧中，响应于同一空间位置再次出现透射光强增强且增强后的光强值高于前次轨迹终点处的光强值，将再次出现的所述增强区域识别为新透射窗口，并生成新运动轨迹。

38、可选地，所述方法还包括：

39、获取所述镜面上未形成所述透射窗口的非抹除区域的透射光强分布；

40、根据所述非抹除区域的透射光强分布与所述镜面在无雾状态下的参考透射光强分布的差异，生成所述镜面的残余雾层累积分布图；

41、根据所述残余雾层累积分布图，确定各区域雾层厚度等级；

42、通过在所述各雾层厚度等级下以标准触控点进行标定实验，获取透射窗口几何中心位置与标准触控坐标之间的实测坐标偏移量，建立雾层厚度等级与所述实测坐标偏移量的对应关系表；

43、根据所述残余雾层累积分布图，确定所述镜面上的可识别区域和不可识别区域，所述可识别区域为所述残余雾层累积分布图中光强差异低于预设阈值的区域；

44、在生成所述运动轨迹时，仅追踪位于所述可识别区域内的所述透射窗口；

45、根据所述对应关系表，对所述运动轨迹中位于各雾层厚度等级区域内的透射窗口几何中心位置叠加相应的所述实测坐标偏移量进行补偿，生成校正后的触控坐标序列。

46、可选地，所述对各透射窗口进行聚类，生成至少两个操作源分组之后，还包括：

47、获取各操作源分组内各透射窗口在连续追踪过程中的抹除宽度变化序列和光强恢复程度变化序列；

48、根据所述抹除宽度变化序列和光强恢复程度变化序列，计算各操作源分组内的特征一致性系数；

49、当所述特征一致性系数在预设连续采样窗口内持续下降并低于预设阈值时，将所述操作源分组拆分为至少两个子操作源分组；

50、将各子操作源分组的操作动力学特征与所述用户触控行为特征库进行比对；

51、当比对相似度超过预设匹配阈值时，将所述子操作源分组与对应用户身份绑定；

52、当比对相似度低于预设访客阈值时，标记为访客操作源并触发权限降级控制；

53、分别追踪各子操作源分组对应的透射窗口的运动轨迹，并分别生成对应的控制指令。

54、可选地，在判定所述透射窗口进入消退状态之前，还包括：

55、获取所述透射窗口的当前运动方向和当前运动速度，根据所述当前运动方向和当前运动速度，预测所述透射窗口在预设时间后的预测位置；

56、根据所述预测位置，确定所述镜面上对应的预测区域；

57、向所述预测区域对应的镜背加热单元发送加热指令，所述加热指令用于在所述透射窗口到达所述预测区域之前，将所述预测区域的镜面温度提升至露点温度以上，以阻止所述预测区域在所述透射窗口到达时处于起雾状态；

58、获取所述镜背加热单元的历史加热功率序列以及各历史加热功率下对应区域的雾层消退速率序列，确定各加热功率与雾层消退速率之间的映射关系表；

59、根据所述映射关系表和所述透射窗口的当前运动速度，计算所述预测区域所需的目标加热功率，使所述预测区域在所述透射窗口到达时处于无雾或薄雾状态，并在所述透射窗口离开后利用热惯性自然恢复至起雾状态。

60、可选地，所述向所述预测区域对应的镜背加热单元发送加热指令之后，还包括：

61、获取所述透射窗口到达所述预测区域时所述预测区域的实际雾层厚度值；

62、根据所述实际雾层厚度值，调整所述镜背加热单元的加热功率，使所述预测区域在所述透射窗口离开后以预设降温速率恢复至起雾状态；

63、获取所述透射窗口在所述预测区域内的触控压力等级和停留时长；

64、根据所述触控压力等级和所述停留时长，调整所述映射关系表中的热惯性补偿系数，其中，所述触控压力等级越高或所述停留时长越长，所述热惯性补偿系数越大，后续预测中所述目标加热功率在所述映射关系表查表结果的基础上相应降低。

65、本公开的实施例提供的技术方案至少带来以下有益效果：

66、本发明通过将雾层作为光学调制层而非单纯障碍，利用多光谱透射光强分布检测雾层被抹除后形成的透射窗口，实现了起雾状态下的光学触控交互，从而解决了传统电容/电阻触控在起雾环境下完全失效的问题；

67、通过基于米氏散射理论的双波段跃迁比例阈值识别生物组织接触，将真实触控与水滴坠落、织物擦过等环境干扰在物理层面分离，从而显著降低了起雾环境下的触控误识别率；通过赫兹接触理论与流体力学模型建立面积变化率、长宽比变化率及边缘梯度变化率与触控压力等级的联合映射，实现了无专用压力传感器条件下的触控压力感知，从而丰富了起雾状态下的交互维度；

68、通过基于操作动力学特征的多透射窗口聚类与身份置信度比对，实现了多用户并行操控下的操作源分离与权限分级，从而支持了浴室场景下的多人共享交互；通过轨迹预测与镜背分区加热的时序互补，将主动除雾从全镜面持续加热转变为跟随触控路径的脉冲预热，并结合热惯性补偿系数动态调整加热功率，从而在保证触控连续性的同时降低了系统能耗与镜面热应力；通过残余雾层累积分布图与坐标偏移补偿机制，消除了雾层散射造成的触控定位漂移，从而提升了起雾环境下触控坐标的定位精度。