覆盆子和Arduino的色光疗法

描述

技术如何帮助我们改善生活？

这是我在考虑要实现的新项目时问自己的问题。

每天我花很多时间在电脑前工作，我希望科技能“照顾”我，试着了解我的心情，找到让我放松和快乐的方法。

我的电脑如何解读我的表情并让我感觉良好？

答案很明确……使用Microsoft 认知服务和我最喜欢的小工具（Raspberry 和 Arduino）。

说说我的项目吧，走吧！

理念

在色光疗法中，每种颜色都与个人特定的心理和精神特征相关，支持者认为同样会对身体机能产生特殊影响。

没有临床或科学证据证明这些未经证实的断言的优点。

然后，每种颜色都与特定属性相关联，通常基于简单的心理类比。

我创建了一个系统，能够看到我的表情，了解我是否快乐，并决定房间的最佳颜色是什么，以改变我的心情。

我认为它非常酷！！！

硬件设置

我的硬件如下图

 

图式

 

软件

阿杜诺

第一步是在我的设备（Raspberry 和 Arduino）之间建立通信。为此，我决定使用SoftwareSerial Library。我受到David Jones Project和Jiong Shi主持的项目的启发。

下一步是更改我的蓝牙设备的默认名称。模块的默认名称是HC-05 ，这并不酷！

要更改蓝牙模块的名称，我们应该学习和使用 AT 命令。有关 AT 命令以及如何使用 Arduino 和蓝牙模块使用它们的更多信息，请参阅此链接。

正如我所说，Raspberry 和 Anrduino 之间的通信是由蓝牙连接组成的。我决定在 UWP 应用程序中实现一种方法，将包含 3 个字符（相当于 3 个字节）的字符串发送到 Arduino，Arduino 接收并解码输入数据。

仅供参考，一段Arduino解码代码如下所示（完整源码见下方代码部分）：

if (BTSerial.available())
{ 
	// Read string from Raspberry 
	delay(10); 
	ch1 = BTSerial.read(); 
	delay(10); 
	ch2 = BTSerial.read(); 
	delay(10); 
	ch3 = BTSerial.read(); 
	delay(10); 
	if (ch1 == '1') 
		digitalWrite(GREEN, HIGH); 
	else 
		digitalWrite(GREEN, LOW); 
	if (ch2 == '1') 
		digitalWrite(BLUE, HIGH); 
	else 
		digitalWrite(BLUE, LOW); 
	if (ch3 == '1') 
		digitalWrite(RED, HIGH); 
	else 
		digitalWrite(RED, LOW); 
	... 
	... 
	... 
} 

现在是时候创建一个新的解决方案并实现我们的代码了！

通用 Windows 平台应用程序

我决定探索 Microsoft 的Emotion API （有关 SDK 的更多详细信息，请参阅链接）。

 

 

 

 

 

1 / 2 •图 1 - Emotion Api 标头

 

如果您从头开始创建 UWP 项目，则必须安装“Oxford”包，在 Visual Studio 中打开“NuGet 包管理器控制台”并键入Install-Package Microsoft.ProjectOxford.Emotion

确保您已通过 Azure 生成了情感服务密钥。为此，转到此并单击“在 Azure 上购买”

 

在 Azure 上购买

 

然后，您将被重定向到您的 Azure 帐户，现在您必须编译一些字段，如下所示，我使用了“免费定价层”，每月允许您进行 30000 次图像交易。（如果您没有免费的 Azure 帐户，请访问此链接）

 

Azure - 在您的 Azure 中创建认知服务

 

现在探索您在 Azure 中的认知服务帐户并转到密钥部分。

 

Azure - 复制你的密钥

 

有 2 个键，选择一个并在以下字符串中“复制并粘贴” MainPage.xaml.cs中的值：

string subscriptionKey = "xxxxxxxxxxxxxxxxxxx";

UWP 必备

要访问蓝牙和其他各种功能，如网络摄像头、图片等，我们需要在“ Package.appmanifest ”文件中提及它们。

为此，请按照提到的步骤操作：

 

设备能力

 

代码片段：

<Capabilities>
  <Capability Name="internetClient" /> 
  <uap:Capability Name="picturesLibrary" /> 
  <uap:Capability Name="removableStorage" /> 
  <DeviceCapability Name="bluetooth.rfcomm"> 
    <Device Id="any"> 
      <Function Type="name:serialPort"/> 
    Device> 
  DeviceCapability> 
  <DeviceCapability Name="webcam" /> 
  <DeviceCapability Name="microphone" /> 
Capabilities>

基本理念（图像捕捉、UWP 应用程序）

我们需要将捕获的图像转换为 MemoryStream。为此：

var reader= new Datareader(photoStream.GetInputStreamAt(0);
var bytes = new byte[photoStream.Size];
await reader.LoadAsync((uint)photoStream.Size);
reader.ReadBytes(bytes); 
var stream = new MemoryStream(bytes);

所以现在，使用一次调用，您可以从 Azure 检索情绪结果：

Emotion[] emotionResult;           
emotionResult = await emotionServiceClient.RecognizeAsync(stream);

硬件

 

 

 

 

 

1 / 3 •色光疗法系统视图 1

 

UWP应用程序

在第一张图片中，您可以看到应用程序启动屏幕。在左侧，它显示从网络摄像头捕获的图片。在中间的情绪状态和右侧，您可以配置与 Arduino 的蓝牙连接。

 

 

 

 

 

1 / 4 •图 1 - 应用布局

 

每次获取图像时，系统都会评估打开灯光的最佳颜色，并通过蓝牙将其发送到 Arduino。（正如您从后面的代码中看到的那样，我创建了一个每 10 秒捕获一次图片的计时器。）

目前UWP应用程序在我的PC上运行，因为它很容易截图，但它是一个UWP应用程序，所以在Raspberry上部署应用程序不是问题。

目前，系统管理以下 3 种颜色，但创建逻辑非常容易，您会更喜欢：

if (emotionResult[0].Scores.Happiness >= 0.85) 
{ 
	Send("111"); 
} 
else if (emotionResult[0].Scores.Happiness >= 0.50 && emotionResult[0].Scores.Happiness < 0.85) 
{ 
	Send("001"); 
} 
else if (emotionResult[0].Scores.Happiness > 0.25 && emotionResult[0].Scores.Happiness < 0.50) 
{ 
	Send("100"); 
} 
else 
{ 
	Send("110"); 
} 

我假设颜色组合为：

000 = Cyan
001 = Light green  // Mild Happy
010 = Violet
011 = Red
100 = Light blue   // Neutral
101 = Green
110 = Blue
111 = OFF          // Happy

如您所见，如果您快乐，则不需要点亮 :)

让我们看看实际效果

未来发展

• Emotion Api 能够确定图像帧中每个人的状态分数。所以你将能够确定幸福的平均值 :) 并决定打开你房间的最佳颜色

• 为硬件创建一个漂亮的包装器

• 在这个项目中，我只评估“幸福”，但您可以尝试开发一种算法，考虑 API 中可用的所有状态……这非常简单！