[發明專利]用于識別手勢的系統和方法

有效

• 申請號: 201080053760.9
• 申請日: 2010-09-29
• 公開（公告）號: CN102640085A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發明（設計）人: E·德福拉斯;Y·卡里圖;N·斯普賴恩斯齊;C·多丹;S·沙博尼耶
• 申請（專利權）人: 莫韋公司;原子能和輔助替代能源委員會
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01;G06F3/038;G06F3/033
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 王英;劉炳勝

本發明屬于手勢識別系統的領域。更確切地說，本發明適用于結合學習數據庫表征手勢，尤其是人的手勢，學習數據庫包括手勢類，以便能夠可靠地識別所述手勢，任選地，使用所述識別結果控制一個或多個裝置，尤其是電子裝置。這種類型的一種系統通常包括若干位置和/或取向傳感器，用于采集表示佩戴所述傳感器的人做出的手勢的多個信號。這些傳感器例如可以是加速度計、陀螺儀甚至磁強計。通常提供信號處理裝置調節所述信號。一種裝置然后執行對信號分類的方法，以便通過提供識別接受閾值識別學習數據庫中的手勢。可以使用若干分類方法，尤其是用于語音識別的那些方法，例如以下方法：HMM（隱藏馬爾科夫模式）；LTW（線性時間規整）和DTW（動態時間規整）。申請EP?1335338和公開“Gesture?Recognition?Using?the?XWand”（D.Wilson，Carnegie?Mellon?University?and?A.Wilson，Microsoft，2004）公開了用于遠程控制電子設備（的XWand^TM）的系統中采用的DTW手勢識別方法。后一公開中援引的識別程度低于72%，不能被工業應用接受，使得這種方法無法使用。

本發明通過提供預處理和后處理流程解決了這個問題，這些流程很大程度上改善了識別程度。

為此目的，本發明公開了一種用于識別實體手勢的系統，包括用于俘獲所述實體的運行產生的信號的模塊，用于存儲表示事先俘獲且按照手勢類別組織的信號的數據的模塊，用于將在時間窗口上俘獲的至少一些信號與所存儲信號的所述類別進行比較的模塊，所述系統還包括用于對在時間窗口上俘獲的至少一些所述信號進行預處理的模塊，并且其特征在于所述預處理包括從包括如下操作的組中選擇的至少一個功能：通過在所述俘獲信號之內進行閾值化來消除，以消除與不活動周期對應的那些信號，對俘獲的信號執行二次采樣功能，以及通過簡化俘獲的信號執行歸一化。

根據本發明的一個實施例，在所選功能是歸一化時，在簡化之前找所述俘獲信號的中心。

有利地，用于俘獲所述實體的所述運動產生的信號的模塊包括用于沿三個軸進行慣性測量的至少一個傳感器。

有利地，用于比較在時間窗口上俘獲的信號的模塊通過執行動態時間規整算法進行所述比較。

有利地，所述存儲模塊包括，針對每個信號類別，表示用于屬于每個類別的信號的至少一個信號距離測量值的數據矢量。

有利地，表示用于屬于每個類別的信號的至少一個信號距離測量值的數據矢量包括：針對存儲的每個信號類別，至少一個類內距離測量值、以及所述類別和所存儲其他類別的每個之間的距離測量值。

有利地，類內距離測量值等于該類別信號之間成對距離的平均值，計算表示屬于該類別的手勢的信號之間的每個距離作為DTW規整路徑上信號樣品序列之間均方根偏差的最小值。

有利地，所述類間距離測量值等于兩個類別的信號之間成對距離的平均值，信號之間的每個距離表示屬于被計算為DTW規整路徑上信號樣品序列之間均方根偏差的最小值的類別的手勢。

有利地，所述動態時間規整算法基于在時間窗口上俘獲的所述信號的距離測量值，使用在時間窗口上俘獲的所述信號表示的手勢識別標準，所述矢量表示所述存儲模塊中存儲的參考信號的類別。

有利地，由類內距離測量值對所述距離測量值進行歸一化。

有利地，通過如下方式執行所述距離測量：使用DTW算法，沿著通過分量為至少一個傳感器在要分類信號上的軸測量值的矢量和參考信號上相同分量的矢量之間歐幾里德距離矩陣的最低成本路徑，計算至少一個測量信號和參考信號之間的相似度指數。

有利地，通過如下方式執行所述距離測量：使用DTW算法，沿著通過矩陣元是測量矢量和參考矢量標量積導數的矩陣的最低成本路徑，計算至少一個測量信號和參考信號之間的相似度指數。

有利地，用于俘獲所述信號的模塊包括至少兩個傳感器。

有利地，本發明的系統還包括用于合并來自針對至少兩個傳感器的比較模塊的數據的模塊。

有利地，用于合并來自針對至少兩個傳感器的比較模塊的數據的模塊能夠在來自用于至少兩個傳感器的比較模塊的所述數據之間執行投票功能。