[發(fā)明專利]一種基于被動式RFID標簽的非接觸式虛擬屏操作識別方法

有效

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• 申請日: 2017-04-21
• 公開（公告）號: CN107168526B
• 公開（公告）日: 2020-03-17
• 發(fā)明（設計）人: 丁菡;韓凱;韓勁松;王鴿;趙鯤;惠維
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01;G06F3/023
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陸萬壽

1.一種基于被動式RFID標簽的非接觸式虛擬屏操作識別方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)采用被動式RFID標簽陣列平面構建虛擬屏幕，當用戶的手在空中對標簽陣列平面做出手勢或寫出筆劃時，采集RFID閱讀器天線和標簽通信過程中標簽的ID、RSS值、以及相位參數；

2)根據步驟1)采集的標簽的ID、RSS、以及相位參數，首先將相位進行非周期化展開，然后計算標簽的累積相位差，最后通過圖像輔助來識別手做出的手勢或筆劃；

所述圖像輔助采用最大類間方差法，通過執(zhí)行基于聚類的圖像閾值將灰度圖像轉換成二進制圖像，即將標簽i的累積相位差顯示在灰度圖中，再利用最大類間方差法使該灰度圖僅包括兩類像素：前景像素1和背景像素0，前景像素1表示手劃過相應區(qū)域，通過估量標簽陣列中前景像素1的數量來識別手勢或筆劃；

3)若步驟2)為手勢時，則根據標簽RSS值的谷值順序，檢測手影響的標簽序列，識別出手做出的手勢的方向；

若步驟2)為筆劃時，首先把連續(xù)的相位數據流分割為彼此不重疊的幀，每一幀給定一個確定的長度，并計算每一幀的均方根；然后以若干個連續(xù)幀為一組，將一組作為一個窗，計算每個窗的均方根的標準差，通過比較與閾值的關系分割筆劃；最后根據筆劃推斷合成為完整字母，完成識別方法。

2.根據權利要求1所述的一種基于被動式RFID標簽的非接觸式虛擬屏操作識別方法，其特征在于，所述步驟1)中被動式RFID標簽陣列中兩個相鄰標簽的距離為6cm，兩個相鄰標簽的方向為面對RFID閱讀器天線且反向設置，RFID閱讀器天線的發(fā)射角為72°。

3.根據權利要求1所述的一種基于被動式RFID標簽的非接觸式虛擬屏操作識別方法，其特征在于，所述步驟2)中標簽i的累積相位差I_i′的計算公式如下：

I_i′＝w_i^-1∑(θ′_ik-θ′_ij)

其中，θ′_ij為標簽i在手運動的過程中的相位值θ_ij與標簽i在靜態(tài)時的相位均值的差值，k＝j+1,j＝1,2,...,M-1，M是相位樣本數，j對應第j個射頻樣本集合，w_i為標簽i的權重，w_i的計算公式為：E(b_i)是靜態(tài)情況下每個標簽標準差的期望，N是標簽的數量。

4.根據權利要求1所述的一種基于被動式RFID標簽的非接觸式虛擬屏操作識別方法，其特征在于，所述步驟3)中首先將連續(xù)的相位數據流分割為彼此不重疊的幀，每一幀定義為f，長度為100ms，則每一幀的均方根為：

其中，M是平面內標簽的數量，n是當前幀的相位采樣數，p_ij是第i個標簽的第j次采樣；

然后以5個連續(xù)幀為一組，將其作為一個窗w，計算窗均方根rms(w)的標準差std(rms(w))，并看是否超過閾值thre：

std(rms(w))＞thre

若滿足以上公式則識別為筆劃。

5.根據權利要求4所述的一種基于被動式RFID標簽的非接觸式虛擬屏操作識別方法，其特征在于，所述步驟3)中采用樹結構語法將筆劃推斷合成為完整字母。

6.根據權利要求5所述的一種基于被動式RFID標簽的非接觸式虛擬屏操作識別方法，其特征在于，所述步驟3)中通過標簽的ID來獲得筆劃的位置信息，并判斷區(qū)分相似筆劃。