[發(fā)明專利]一種基于三軸加速度傳感器的手勢識(shí)別方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410510914.2
• 申請(qǐng)日: 2014-09-30
• 公開（公告）號(hào): CN105511643B
• 公開（公告）日: 2018-08-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄒偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳矽遞科技股份有限公司
• 主分類號(hào): G06F3/0346
• 分類號(hào): G06F3/0346;G06F3/01;G06K9/64
• 代理公司: 深圳市博太聯(lián)眾專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 44354
• 代理人: 任轉(zhuǎn)英

本發(fā)明公開了一種基于三軸加速度傳感器的手勢識(shí)別方法，適用于裝載有三軸加速度傳感器的Arduino平臺(tái)，如下步驟：建立標(biāo)準(zhǔn)手勢庫，以及相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)手勢的標(biāo)準(zhǔn)庫權(quán)重值；通過三軸加速度傳感器獲取用戶手勢變化中各個(gè)時(shí)刻的三軸的加速度序列，可得到運(yùn)動(dòng)的權(quán)重值；將新的權(quán)重值與標(biāo)準(zhǔn)庫權(quán)重值進(jìn)行一一相比得出多組匹配值，選取最大的匹配值的相對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)庫權(quán)重值，并根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)庫權(quán)重值從標(biāo)準(zhǔn)手勢庫中獲取相應(yīng)的手勢，并輸出至Arduino平臺(tái)。本發(fā)明提供的基于三軸加速度傳感器的手勢識(shí)別方法，具有計(jì)算量小、誤判率低、配置要求低的特點(diǎn)，本發(fā)明對(duì)于硬件平臺(tái)的要求極低，只需占用512字節(jié)的內(nèi)存空間就可以正常運(yùn)行，因而特別適合Arduino平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電腦的接觸式指令輸出。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及手勢識(shí)別技術(shù)，尤其是涉及一種基于三軸加速度傳感器的手勢識(shí)別方法。

背景技術(shù)

手勢是一種自然、直觀、易于學(xué)習(xí)的人機(jī)交互手段，手勢輸入是實(shí)現(xiàn)自然、直接人機(jī)交互不可缺少的關(guān)鍵技術(shù)。目前的手勢識(shí)別技術(shù)主要分為基于數(shù)據(jù)手套和基于視覺兩種。這兩種方法各有自己的長處，也都取得了一些研究成果，但都還不成熟。手勢輸入作為一種自然、豐富、直接的交互手段在人機(jī)交互技術(shù)中占有重要的地位。

手勢識(shí)別利用各類傳感器對(duì)手部/手持工具的形態(tài)、位移等進(jìn)行持續(xù)采集，每隔一段時(shí)間完成一次建模，形成一個(gè)模型信息的序列幀，再將這些信息序列轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的指令，用來控制實(shí)現(xiàn)某些操作。

目前市面上已經(jīng)存在的手勢識(shí)別算法大都比較復(fù)雜，對(duì)硬件平臺(tái)的要求較高，無法在一些運(yùn)算性能較低的平臺(tái)(比如AVR 8位單片機(jī))上實(shí)現(xiàn)，為了適應(yīng)Arduino平臺(tái)的應(yīng)用，有必要研發(fā)一種對(duì)硬盤件平臺(tái)要求低的手勢識(shí)別算法。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有基于三軸加速度傳感器的手勢識(shí)別方法的不足，本發(fā)明提供一種新型的基于三軸加速度傳感器的手勢識(shí)別方法，該基于三軸加速度傳感器的手勢識(shí)別方法，該識(shí)別方法對(duì)于硬件平臺(tái)的要求極低，只需占用512字節(jié)的內(nèi)存空間就可以正常運(yùn)行。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種基于三軸加速度傳感器的手勢識(shí)別方法，適用于裝載有三軸加速度傳感器的Arduino平臺(tái)，包括如下步驟：

建立標(biāo)準(zhǔn)手勢庫，以及相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)庫權(quán)重值；

通過三軸加速度傳感器獲取用戶手勢變化中各個(gè)時(shí)刻的三軸的加速度序列，對(duì)該加速度序列依次進(jìn)行歸一化處理、冗余數(shù)據(jù)過濾獲得中間序列，對(duì)該中間序列進(jìn)行加速路徑規(guī)劃；通過對(duì)每組中間序列進(jìn)行約束獲取手勢主要的速度變化的方向；接著對(duì)該約束后的中間序列進(jìn)行冗余數(shù)據(jù)二次過濾以及平滑濾波去除誤差，通過加速度序列積分處理得到速度序列并對(duì)其進(jìn)行歸一化處理；

然后對(duì)速度序列進(jìn)行分析得到速度方向序列，對(duì)速度方向序列進(jìn)行方向冗余序列過濾得到最簡化的手勢運(yùn)動(dòng)序列，然后按照順序從序列中找出符合條件的手勢狀態(tài)值，乘以其權(quán)值，然后再尋找下一個(gè)狀態(tài)值，再乘以其權(quán)值，直到結(jié)束，最后這些值相加即可得到運(yùn)動(dòng)的權(quán)重值；

將新的權(quán)重值與標(biāo)準(zhǔn)庫權(quán)重值進(jìn)行一一相比得出多組匹配值，選取最大的匹配值的相對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)庫權(quán)重值，并根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)庫權(quán)重值從標(biāo)準(zhǔn)手勢庫中獲取相應(yīng)的手勢，并輸出至Arduino平臺(tái)。

進(jìn)一步的，在采集加速度序列之間還需進(jìn)行喚醒檢測，包括如下：

對(duì)所述三軸加速度傳感器進(jìn)行震動(dòng)或晃動(dòng)，三軸加速度傳感器獲取十次滿足強(qiáng)度閾值的喚醒加速度值，當(dāng)有五組以上的喚醒加速度值超過強(qiáng)度閾值，完成喚醒。

進(jìn)一步的，還包括手勢識(shí)別開始檢測以及手勢識(shí)別結(jié)束檢測，包括如下：

手勢識(shí)別開始檢測包括：預(yù)先建立加速度檢測值，獲取手勢開始時(shí)的當(dāng)前加速度，獲得當(dāng)前加速度與加速度檢測值的絕對(duì)差值，確定絕對(duì)差值大于所述閾值時(shí)，手勢開始；