[發(fā)明專利]一種基于智能手表的人體手指動作識別方法

有效

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• 申請日: 2017-03-21
• 公開（公告）號: CN106919958B
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王佳昊;錢立權(quán);謝櫻姿;唐詩超;衛(wèi)玄龍;臧雅萱
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;G06F3/01;G06F3/0346
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種基于智能手表的手指細微動作識別方法。該應(yīng)用與識別方法可以解決在操作智能手表時，因屏幕小及按鍵單一，使人們使用極不方便，所帶來誤操作和體驗度問題。該應(yīng)用和識別方法具體包括如下內(nèi)容：1、對手指動作加速度原始數(shù)據(jù)進行分割，精確提取手指動作片段算法；2、只提取手指動作加速度信號特征值對手指動作進行精確識別，減少系統(tǒng)運算開支；3、根據(jù)識別結(jié)果對智能手表進行控制和操作。本發(fā)明通過智能手表內(nèi)置的加速度傳感器采集人體手指細微動作傳感器數(shù)據(jù)，智能手表充分利用手指動作特征數(shù)據(jù)和良好的數(shù)據(jù)處理能力，可以通過識別手指細微動作方便地控制和操作智能手表，可以大大簡化人機交互過程，增強智能手表的使用價值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于通信電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于智能手表的人體手指細微動作識別方法。

背景技術(shù)

近年來智能可穿戴設(shè)備得到了快速的發(fā)展，以智能手表和智能手環(huán)為代表的各類民用可穿戴設(shè)備得到大力普及。然而由于智能手表屏幕很小以及單一的按鍵，人們在進行信息交互和使用時十分不方便。

同時，現(xiàn)有的基于智能手表人體活動識別研究主要集中在下肢簡單行為識別上，例如計步功能，智能硬件的能力并沒有得到充分發(fā)揮，導(dǎo)致用戶粘性不足。

如果智能手表能夠區(qū)分不同的手指細微動作，會給智能手表帶來巨大的商業(yè)價值，豐富智能手表的功能，簡化人機交互過程。早期在人體手指細微運動的研究工作主要是利用特殊的傳感器和專業(yè)設(shè)備等，例如肌肉電信號傳感器和定制手套，雖然這些定制設(shè)備具有很強的能力去檢測手指肌肉運動，但需要額外的硬件，增加了成本。同時，介于當前智能手表大多只配備了單枚加速度傳感器，研究基于單枚加速度器的人體手指細微動作識別是非常有意義的。

為此本發(fā)明提出了一種基于智能手表的人體手指動作識別方法，通過智能手表內(nèi)置的加速度傳感器采集手指運動數(shù)據(jù)，在智能手表上識別手指細微動作得出手指識別結(jié)果，利用識別結(jié)果來對智能手表進行操作和控制。此發(fā)明在通用的智能手表上，不增加硬件成本，將為智能手表帶來更多的智能應(yīng)用，提高人表交互的便捷性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種基于智能手表的人體手指細微動作識別方法，用于解決用戶與智能手表交互信息誤操作以及依賴特殊設(shè)備對手指動作進行識別成本高等問題，利用通用智能手表理解識別人體手指動作，對智能手表進行操作和控制，提供了更加自然的交互方式，賦予智能手表新的應(yīng)用契機。

為了精確識別理解人體手指動作和對智能手表進行正確操作，本發(fā)明利用通用的智能手表的內(nèi)置加速度傳感器和運算能力對數(shù)據(jù)進行采集和處理，同時設(shè)計了一套人體手指動作識別方法，來實現(xiàn)人體手指動作的精確識別，并對智能手表進行操作和控制，主要包含以下幾個特征：

(1)精確提取手指動作片段算法。在智能手表采集人體手指細微動作過程中，通過數(shù)據(jù)預(yù)處理算法過濾原始采集數(shù)據(jù)的噪聲，得到有效的手指動作產(chǎn)生的加速度信號數(shù)據(jù)。同時，采用數(shù)據(jù)序列分割提取動作片段算法，對手指動作產(chǎn)生的連續(xù)加速度信號數(shù)據(jù)序列進行分割，得到若干長度相等的數(shù)據(jù)片段，利用加速度和均值閾值過濾提取包含完整手指動作的數(shù)據(jù)片段，實現(xiàn)手指動作片段提取的自動化，主動讓機器對動作進行認知。

(2)手指動作加速度特征值選取方法。智能手表提取到的手指動作片段仍然具有采集時的原始數(shù)據(jù)形態(tài)，要經(jīng)過特征值提取獲得該動作窗口內(nèi)的加速度數(shù)據(jù)特征值。選取特征值算法。用于從手指運動全部加速度數(shù)據(jù)特征值中選取具有一部分優(yōu)秀數(shù)據(jù)表征能力的特征值，降低系統(tǒng)開銷。

(3)根據(jù)識別手指動作對智能手表進行控制和操作方案。在該方案中，通過大量手指動作樣本訓(xùn)練集結(jié)合分類算法構(gòu)建手指動作識別分類模型，并將該分類模型保存在智能手表應(yīng)用當中。同時，將選取的數(shù)據(jù)特征值作為手指動作識別分類模型的輸入，使智能手表正確理解識別不同的手指動作，得出識別結(jié)果。智能手表響應(yīng)識別結(jié)果對智能手表進行相應(yīng)操作和控制，達到人體手指動作控制和使用智能手表的目的。

附圖說明