[發(fā)明專利]一種基于光電感應(yīng)的手勢(shì)識(shí)別裝置及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710173734.3
• 申請(qǐng)日: 2017-03-22
• 公開（公告）號(hào): CN106886286A
• 公開（公告）日: 2017-06-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃昌正;周言明;陳曦
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣州幻境科技有限公司
• 主分類號(hào): G06F3/01
• 分類號(hào): G06F3/01
• 代理公司: 廣州市紅荔專利代理有限公司44214
• 代理人: 吝秀梅,李彥孚

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種手勢(shì)識(shí)別技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種基于光電感應(yīng)的手勢(shì)識(shí)別裝置及方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)有的手勢(shì)識(shí)別技術(shù)主要是通過(guò)測(cè)量手指關(guān)節(jié)的彎曲角度來(lái)實(shí)現(xiàn)，其主要利用不同類型的傳感器，如電阻柔性傳感器、磁感應(yīng)線圈、印刷導(dǎo)電混合物、光纖傳感器、雙目視覺(jué)圖像處理、慣性傳感器等等。

電阻柔性傳感器和印刷導(dǎo)電混合物存在阻值隨使用時(shí)間會(huì)發(fā)生疲勞損耗變化以及容易在關(guān)節(jié)位置彎曲斷裂的情況；磁感應(yīng)技術(shù)受外部電磁干擾影響大；光纖傳感器排除了電磁干擾，但是同樣存在容易彎曲斷裂的問(wèn)題；雙目視覺(jué)圖像處理測(cè)量彎曲較大存在外圍設(shè)備多，數(shù)據(jù)處理量大的問(wèn)題；慣性傳感器主要是三軸加速度計(jì)、三軸陀螺儀和三軸磁力計(jì)，此方式目前存在一個(gè)重大缺陷就是漂移問(wèn)題，這是一個(gè)從傳感器廠家到終端應(yīng)用都沒(méi)有很好解決的問(wèn)題，同時(shí)以上測(cè)量彎曲角度的方案均還存在一個(gè)成本高的共性問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于光電感應(yīng)的手勢(shì)識(shí)別裝置及方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種基于光電感應(yīng)的手勢(shì)識(shí)別裝置，包括手指機(jī)構(gòu)與手背機(jī)構(gòu)，所述手指機(jī)構(gòu)可根據(jù)需要穿戴在拇指、食指、中指、無(wú)名指、小指中的一個(gè)或幾個(gè)上，所述的手背機(jī)構(gòu)穿戴在手背上，

所述的手背機(jī)構(gòu)包括手背基座、以及設(shè)置在手背基座上的彈性松緊帶，所述的手背基座通過(guò)彈性松緊帶固定在手背上，

所述的手指機(jī)構(gòu)包括光柵基座、光柵、光柵導(dǎo)管、光電傳感器、固定扣環(huán)、定位卡扣，

所述的光柵基座靠近指尖的一端通過(guò)固定扣環(huán)穿戴在手指背部上，所述的光柵基座靠近手背的一端與手背基座連接，所述光柵基座上設(shè)置有若干光柵導(dǎo)管，并且，所述的光柵導(dǎo)管間隔設(shè)置在手指關(guān)節(jié)兩側(cè)，所述的光柵基座靠近指尖一端上還設(shè)置有向上凸起的定位卡扣，所述光柵的一端與設(shè)置在手背基座上的固定彈簧連接，所述光柵的另一端穿過(guò)光柵導(dǎo)管并通過(guò)定位卡扣布設(shè)在光柵基座上，手指彎曲時(shí)，通過(guò)光柵導(dǎo)管限定光柵移動(dòng)方向和保護(hù)光柵，

所述光柵基座上還設(shè)置有若干個(gè)用于測(cè)量光柵位移的光電傳感器，所述的光柵穿過(guò)光電傳感器的發(fā)送器與接收器之間，當(dāng)手指彎曲時(shí)，手指帶動(dòng)光柵移動(dòng)，光柵從光電傳感器的發(fā)送器與接收器之間運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)利用光柵上刻痕在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中遮擋光電傳感器發(fā)送器發(fā)出的光，每個(gè)光柵刻度會(huì)使光電傳感器產(chǎn)生兩個(gè)正交的脈沖信號(hào)，并且定義手指由伸直狀態(tài)到彎曲狀態(tài)時(shí)，光柵的移動(dòng)方向?yàn)檎较颍}沖數(shù)記為正數(shù)，手指由彎曲狀態(tài)到伸直狀態(tài)，光柵的移動(dòng)方向?yàn)榉捶较颍}沖數(shù)記為負(fù)數(shù)，在光電傳感器的接收器形成可檢測(cè)的脈沖信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)信息的檢測(cè)，

所述的手背機(jī)構(gòu)還包括設(shè)置在手背基座上的MCU處理單元、通訊模塊、電源模塊，所述的MCU處理單元分別與若干光電傳感器、通訊模塊、電源模塊連接，所述的MCU處理單元通過(guò)檢測(cè)若干光電傳感器的脈沖信號(hào)數(shù)量、脈沖信號(hào)產(chǎn)生的方向，根據(jù)手指關(guān)節(jié)彎曲最大角度與讀取的最大脈沖數(shù)量和脈沖產(chǎn)生的方向，從而得到每個(gè)手指關(guān)節(jié)的彎曲角度，并通過(guò)通訊模塊將識(shí)別的手勢(shì)傳輸至電腦終端。

所述的手背基座上還卡設(shè)有手背基座外殼。

所述的光柵采用高度透明的柔性塑料制成，并通過(guò)高精度激光雕刻線條而成。

所述的光柵基座采用彈性材料制成。

所述的光柵兩端均設(shè)置有光柵安裝孔，通過(guò)光柵安裝孔分別與設(shè)置在光柵基座上的定位卡扣和手背基座上的彈簧固定連接。

一種基于光電感應(yīng)的手勢(shì)識(shí)別方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)、設(shè)定手指伸直時(shí)的彎曲角度為θ₀，設(shè)此時(shí)光電傳感器為初始計(jì)數(shù)N₀，握緊拳頭時(shí)的彎曲角度為θ_max，設(shè)此時(shí)光電傳感器為最大計(jì)數(shù)N_max；

2)、光柵移動(dòng)經(jīng)過(guò)光電傳感器時(shí)，光柵的每條光刻度都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)個(gè)脈沖信號(hào)，MCU處理單元通過(guò)檢測(cè)脈沖數(shù)cnt，從而得到手指的彎曲角度為

其中，k為校正系數(shù)。

本發(fā)明的有益效果為：設(shè)計(jì)合理、實(shí)用性強(qiáng)，具有體積小、精度高、穩(wěn)定性好，抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)，通過(guò)使用光柵，通過(guò)檢測(cè)光柵的位移來(lái)檢測(cè)彎曲角度，并且光柵在關(guān)節(jié)位置不易斷裂，裝配結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，光電傳感器不受電磁干擾、成本低、檢測(cè)過(guò)程數(shù)據(jù)處理量小，并且解決了慣性傳感器所固有的漂移問(wèn)題，測(cè)量精度高。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的手指機(jī)構(gòu)穿戴在中指背部的結(jié)構(gòu)示意圖。