[發明專利]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

• 申請號: 201710266409.1
• 申請日: 2017-04-21
• 公開（公告）號: CN107168526B
• 公開（公告）日: 2020-03-17
• 發明（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

本發明公開了一種基于被動式RFID標簽的非接觸式虛擬屏操作識別方法，目的在于，填補非接觸式虛擬屏操作的空白，不需要提前對用戶的行為進行訓練，通過RFID來減少部署開銷，并能夠與工業標準完全兼容，所采用的技術方案為：將一個標簽陣列作為虛擬感知平面，用戶用手在空中對標簽陣列平面進行非接觸式操作，射頻信號可以產生相應的變化，將此變化和用戶所寫的字母或所做動作對應起來達到識別的目的。

技術領域

本發明屬于無線射頻識別(RFID)技術領域范疇，具體涉及一種基于被動式RFID標簽的非接觸式虛擬屏操作識別方法。

背景技術

如今，基于智能環境的計算設備無處不在。在公共場景中，例如醫院、圖書館、機場，人們想要通過附近的設備獲取信息，比如醫院的病房的方向，圖書館里書籍的位置，機場航班的起降信息等。這其中觸摸屏顯示器和查詢機使用非常普遍，但是常規接觸式屏幕的操作存在一些弊端，例如可能導致細菌的傳播和感染。本發明提供了一種新的方法，即基于被動式RFID標簽的非接觸式虛擬屏系統，用戶可以在一個被動RFID標簽陣列前在空中用手勢進行操作、輸入，該方法不需要人攜帶任何設備，從而使得在公共場所的應用變得十分便利。本發明與動作/手勢識別和室內定位等工作較為相似。

現有的動作/手勢識別的研究可以分為如下三類：

基于圖像設備：基于圖像設備或基于視覺的系統經常使用深度傳感器、紅外線技術來追蹤細粒度的動作并能夠在空中完成三維的人機交互。該類方法最基礎的要求是保證設備和用戶在視距線上。不同于這些方法，本發明不需要專門的硬件設備，實施過程中也不需要視距條件的限制。

基于傳感器：基于傳感器的系統依賴于智能手機、智能手表、手環、腕帶中的傳感器(例如加速度計、陀螺儀、壓力傳感器)，并通過機器學習方法來檢測人的動作。但是，這些都需要用戶攜帶儀器。而本發明在不攜帶設備的情況下可以完成對細粒度動作的檢測追蹤。

基于射頻信號：近年來，利用射頻信號進行定位和動作識別顯示了蓬勃的生機。盡管其中一些研究的檢測精度很可觀，但是這些研究都需要依靠定制的硬件或專用的信號處理設備。此外，部分工作還需要提前對信號模式進行某些預定義動作的訓練學習。有時候，可能還會需要一些可穿戴的設備來保證動作檢測的準確性，這在實際應用中性價比較低。

另外，很多研究者對室內定位也進行了大量的工作，包括基于信號接收強度(RSS)，基于相位，基于到達角等技術。定位的精度從分米級到厘米級不等。本發明有別于這些工作，是因為本發明是在追蹤移動物體(手)而不是定位一個靜態物體。更進一步，本發明追蹤物體的時候不需要穿戴或攜帶任何設備且能完全兼容現有商用RFID設備，不需要改造任何硬件。

綜上，現有技術方法在可操作性、實際部署、準確度、以及成本等方面都存在或大或小的問題。因此，一種基于被動式RFID標簽的非接觸式虛擬屏操作識別方法的提出是十分必要的。

發明內容

為了解決現有技術中的問題，本發明提出一種填補非接觸式虛擬屏操作的空白，不需要提前對用戶的行為進行訓練，通過RFID來減少部署開銷，并能夠與工業標準完全兼容的基于被動式RFID標簽的非接觸式虛擬屏操作識別方法。

為了實現以上目的，本發明所采用的技術方案為：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；

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；