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摘要：通過對現有監控產品的調查，分析各類設備所具備的功能和特征，得到了目前市場產品存在的功能空缺，說明了設計家用智能監控的必要性。智能監控實現了在虛擬場景中實時查看三維監控畫面。同時，所設計的智能監控還具備物品的識別和尋找，人和動物運動狀態的識別以及輔助調整人的肢體動作準確度等功能，并將部分被準許上傳的數據共享于服務平臺，以優化監控功能。最終，通過結合模塊化的設計理念，使用Rhino三維設計軟件和渲染軟件完成了家用雙目智能監控產品的外觀工業設計。

關鍵詞：家用；雙目攝像頭；智能監控；工業設計

引言

隨著我國生產力水平的快速提高，經濟水平的不斷提升，醫療設備不斷更新迭代，潛在的市場需求，以及年輕人口比例的下降，綜合導致了照顧新生兒和高齡人口的問題難以解決。其中，近年來出現的“嬰兒無人照看事件”屢屢發生，例如嬰兒在缺乏父母照顧的情況下出現意外。因此，在該方面的保育監控設備成為潛在的市場需求之一。此外，老年群體易出現家庭空巢的社會現象和趨勢而衍生出一系列健康類可穿戴產品。然而該類產品由于使用周期短，便捷性差，存在使用個體差異以及造價高昂，因此該類產品無法普及和有效實施。因而，健康監測類產品的研發成為市場研究的對象。隨著各類安全事故的頻發和人們安全意識的不斷加強，視頻監控系統成為一種有效的解決方法。然而傳統的監控技術操作均是依靠監控人員對采集的視頻進行分類和處理，不具備自動識別圖像和處理等功能。同時，該工作模式的工作量大、耗時長、錯誤率高、人力成本高，且容易出現篩選的信息不準確等問題。此外，傳統的監控技術僅使用單目攝像頭，存在監控視野狹窄、清晰度不足等缺陷。在過去，圖像的捕捉和傳輸需要一定的時間，但是現代技術可以讓用戶立即檢查和報警。本研究將利用雙目攝像頭對圖像進行采集，且由于兩攝像頭間的間距接近人眼間距，而可以結合新興的VR技術，把攝像頭所采集到的畫面傳輸至VR頭戴式顯示器中，實現類似于在虛擬現實中查看所得畫面，從而能夠更真實地反映現實狀況，同時利于人工獲取所需關鍵信息。此外，本文設計的家用雙目智能監控產品采用了圖像識別、目標跟蹤、人機交互功能，而該產品的系統需要重點采集外部開環系統的各類數據，例如用戶的生活場景、行為習慣、文化環境等。因此，在設計過程中需依據不同用戶數據逐步優化該智能監控產品的使用體驗。

1設計目標和思路

在家用方面，現有家用攝像頭的外觀和設計思路如圖1所示。根據圖1內容，可知其通過網絡實現與使用環境內其他傳感器實現了互聯，實現了對家用環境的安全管控。因此，本文做出了如下設計思路。

1.1產品外形設計

該家用雙目智能監控產品的外觀除了需要融入到周圍環境，使其不易被察覺外，還需安裝在非敏感區域，從而使之不侵犯用戶的隱私權。同時外觀需要圓潤，避免出現對人身造成傷害，例如安置于居室環境內，且嬰兒易接觸到的位置時，容易出現安全隱患。此外，該產品還可進行自定義顏色及噴涂圖案等外觀涂裝。該家用雙目智能監控提供了2種固定方式，①為普適的方法，即使用粘附于固定表面的方式進行固定；②為固定于室內墻體表面的方式，即借助膨脹螺絲固定于墻體表面。通過膨脹螺絲與墻體內孔之間的摩擦力，達到緊固的目的，從而將螺絲外端固定件與產品進行連接實現墻體表面固定。針對其使用壽命，該產品的設計基于模塊化設計理念，可實現多零部件的快速拆卸和更換，例如攝像頭、電路和電源模塊可單獨安裝和拆卸。

1.2產品功能

該家用雙目智能監控不但具有實時監控的功能，即用戶可實時查看監控畫面，且該產品還具備自動圖像識別和目標追蹤的功能。此外，該產品由于利用了雙目攝像頭采集圖像，因此可對采集到的數據進行處理，再利用新興的VR技術，將處理后的圖像傳輸至VR設備中，通過VR與該產品進行實時圖像交互，以方便用戶身臨其境的觀看采集到的畫面。進而基于交互理論設計手機APP，從而實現智能手機與該產品的數據共享功能。

1.3產品使用范圍

該產品的使用范圍廣闊，例如通過該產品的基本功能，用于自動監護嬰幼兒和高齡人群。此外，可借助該產品的記錄和識別目標圖像的功能，結合手機APP，實現實時與監護人進行數據共享。還可利用該產品實現寵物的遠程監護，指定物品的監控以及指定使用環境內的目標物體追蹤和定位。同時，該產品還可通過攝像頭采集的環境光，及比對標準環境下的數據，預測出使用環境內或目標物體的大致溫度及表面亮度范圍。因此，還可對產品進行自定義設置，例如該產品識別到使用環境內的電視、微波爐、電腦顯示器、臺燈等家用電器設備在一定時間范圍內未被關閉，將通過網絡發送提醒至用戶手機。

2設計模塊

2.1雙目攝像頭

為滿足其使用于VR設備而將使用不同于普通數據采集方法的要求，攝像頭的采集間距與人眼距相似，約為35mm。此外，為滿足不同用戶使用需求，提供了多種分辨率和不同級別的感光元器件。

2.2整體外殼

表面光滑圓潤，外殼堅固，采用ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物）塑料，即一種穩定性高、無污染但不易降解的產品結構用材料。此外，用戶還可以對整體外殼進行自定義設置，例如自定義產品外殼的顏色及圖案等。

2.3安裝組件和控制硬件

安裝組件：膨脹螺釘用于室內墻壁，粘鉤用于將產品固定水平物體表面。控制硬件：采用模塊化設計，從而實現快速拆換，同時具備通信模塊，可與使用環境內具備網絡的通信模塊傳感器及各類可接入互聯網的家用設備進行簡易的數據互聯，例如，與室內家用空調進行互聯，實現最佳室內體感溫度的調節。此外，該產品的制造、使用成本低廉，可靠性高，例如該產品的記錄和識別目標圖像的功能，結合手機APP，實現實時與監護人進行數據共享。還可利用該產品實現寵物的遠程監護、指定物品的監控以及指定使用環境內的目標物體追蹤和定位，極大地方便了用戶的生活。

3產品設計方案及說明

本文所使用的Rhino軟件是由美國RobertMcNeel&Assoc開發的一款工業設計三維建模軟件。該軟件廣泛應用于三維模型制作、工業制造、科學研究及機械設計等領域。本文家用雙目智能監控產品的安裝和使用說明過程如下。

3.1產品的安裝過程

本產品通過使用膨脹螺絲，將該產品固定于室內墻壁上，同時也可使用黏附粘鉤，實現該產品水平放置于指定位置。但二者的共同點是均利用滑槽固定底座實現固定接觸面和產品之間的連接。

3.2產品的使用說明

在產品實用性方面，攝像頭的視野范圍為高度上下30°范圍，滿足了500mm距離最大視角高度約為126mm，如圖2的最左側圖所示；而該產品的周向角度范圍為360°，即可沿著轉軸中心進行全向旋轉。在外觀設計方面，如圖2右側3幅圖所示，本產品由于外觀圓滑，從而極大降低產品外殼對人身造成物理傷害的可能。此外，本產品具備隱藏式雙目攝像頭，能夠使其能夠融入到家用使用環境中，從而更方便地為用戶提供服務。在維修和維護方面，針對其使用壽命，該產品的設計基于模塊化設計理念，可實現多零部件的快速拆卸和更換，例如攝像頭、電路和電源模塊可單獨安裝和拆卸。如果只有一個攝像頭損壞只需將其快速拆卸、更換，而無須以新產品作為替換。在用戶體驗方面，本產品需結合手機APP，利用網絡上的數據挖掘算法，進行數據處理，最后對用戶展示處理、分析、歸類后的數據。最終，本文完成的產品渲染圖如圖3所示。4結論綜上所述，本文通過Rhino三維設計軟件完成了家用雙目智能監控產品的工業設計，該產品具有自主監控、圖像識別、目標跟蹤和數據處理等多種功能，同時其還可與用戶間通過手機進行自定義設置，并增加了VR的功能實現其與用戶的深度交互。此外，該產品所需采集的數據可用于產品功能在不同領域方面的深度優化，從而可用于實現不同用戶更多方面的個性化需求，例如滿足了嬰幼兒、高齡人群，甚至是寵物和指定物品在指定環境內的準確、高效監護、追蹤等。在未來，還在其現有結構和硬件基礎上，添加額外功能，即在功能方面，可增加紅外攝像頭模塊，以獲取監護對象的表面溫度分布特征，以及增加夜成像攝像頭模塊用于識別特殊環境下的目標對象。此外，還可添加自動監測使用環境內環境光和用戶肢體動作，實現用戶的全方位、自定義監護。此外，未來還可將其所限制的家用使用范圍擴展至學校、商場等公共區域，實現該產品的模塊化和多樣化設計。在外觀方面，還可推出多種自定義外形，以提供更多的用戶自定義選項。

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作者：邱子熠 單位：福建省福州第二中學