[發明專利]一種用于反恐作戰手勢識別的智能感知手套及感知方法

有效

• 申請號: 201810486434.5
• 申請日: 2018-05-21
• 公開（公告）號: CN108717327B
• 公開（公告）日: 2021-01-01
• 發明（設計）人: 韓晶;李潔;任朝俊;李棟;趙春毛
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01;G06K9/00
• 代理公司: 太原科衛專利事務所(普通合伙) 14100
• 代理人: 朱源;曹一杰

1.一種用于反恐作戰手勢識別的智能感知方法，采用用于反恐作戰手勢識別的智能感知手套來實現；手套上固定有壓電薄膜傳感器陣列、信號調理電路、電源、開關、微型控制器以及無線收發裝置；手套上還配設有與微型控制器相連接的指令顯示器和/或語音播放模塊；壓電薄膜傳感器陣列通過導線與信號調理電路信號輸入端相連接；信號調理電路的信號輸出端與微型控制器信號輸入端相連接；微型控制器的信號輸入/輸出端與無線收發裝置相連接；信號調理電路、無線收發裝置、指令顯示器和/或語音播放模塊以及微型控制器均通過電源供電，開關控制電源的通斷；手套制成雙層結構，所述壓電薄膜傳感器陣列和導線嵌入手套的雙層結構之間；壓電薄膜傳感器陣列包括五個壓電薄膜傳感器，分別設置在手套的每個手指處；指令顯示器安裝在手套的背部外側；信號調理電路、微型控制器、無線收發裝置以及開關固定在手套對應手腕的位置處；

其特征在于，包括如下步驟：(a)確定手勢識別的閾值；選取正峰值、直流均值、均方根作為提取特征量；定義矩陣：

矩陣中5行元素分別表示單個動作手套上粘貼的5個傳感器采集信號的電壓值；n表示采樣點的個數；

①正峰值：

U_imax＝max{u_i1,u_i2,u_i3,…,u_in}i取1，2，3，4，5

式中U_imax表示做某個動作時第i個傳感器信號電壓的最大值，u_i1,u_i2,u_i3,…,u_in表示第i個傳感器各采樣點信號的電壓值；

②直流均值：

式中U_iave表示做某個動作時第i個傳感器信號電壓的直流均值；u_ij表示第i個傳感器第j個采樣點的電壓；

③均方根：

式中U_irms表示做某個動作時第i個傳感器信號電壓的均方根；

選取不同操作者多次進行不同手勢動作，針對某一手勢動作，從傳感器產生的信號中計算出對應的各個特征量，這些特征量的值作為樣本，樣本中的特征量數據滿足正態分布；

④閾值應滿足條件：

式中u_imin1,u_imax1表示做某個手勢動作時第i個傳感器正峰值設置的閾值范圍；u_imin2,u_imax2為第i個傳感器直流均值設置的閾值范圍；u_imin3,u_imax3為第i個傳感器均方根設置的閾值范圍；u′_max為從樣本中隨機抽取的正峰值；u′_ave為從樣本中隨機抽取的直流均值；u′_rms為從樣本中隨機抽取的均方根；z_i1,z_i2,z_i3分別為隨機抽取的特征值樣本在對應閾值范圍內的概率值；

對于其他手勢動作也重復上述閾值確定過程，直到確定所有手勢動作的閾值范圍，并建立手勢信息庫；

(b)實際應用中，操作者按照規定的手勢動作做出某一手勢，微型控制器采集該動作對應的特征量，并將采集到的特征量與手勢信息庫中該手勢動作對應的閾值進行對比；某一手勢識別條件如下：

式中，表示邏輯“與”，即當5個傳感器的三個特征量都滿足針對該手勢所設置的閾值范圍時，該手勢識別成功，指令顯示器和/或語音播放模塊提示手勢動作匹配成功，并通過無線收發裝置向其它智能感知手套或者指揮平臺發射信號；如果5個傳感器的三個特征量都不滿足針對該手勢所對應的閾值范圍時，該手勢識別失敗，指令顯示器和/或語音播放模塊提示手勢動作匹配失敗，無線收發裝置不發送任何指令。

2.如權利要求1所述的一種用于反恐作戰手勢識別的智能感知方法，其特征在于，壓電薄膜傳感器的中間位置固定在手指的第二關節處。

3.如權利要求1所述的一種用于反恐作戰手勢識別的智能感知方法，其特征在于，所述信號調理電路包括通過順次連接的電荷放大電路、濾波電路和數字轉換模塊；電荷放大電路的信號與壓電薄膜傳感器陣列相連接，數字轉換模塊的信號輸出端與微型控制器的信號輸入端相連接。

4.如權利要求1所述的一種用于反恐作戰手勢識別的智能感知方法，其特征在于，濾波電路采用巴特沃斯濾波器。