[發(fā)明專利]利用可穿戴手環(huán)式鼠標(biāo)實現(xiàn)光標(biāo)控制的方法及系統(tǒng)

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201810646129.8
• 申請日: 2018-06-21
• 公開（公告）號: CN108897444A
• 公開（公告）日: 2018-11-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉斌;張宇飛;劉志強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
• 主分類號: G06F3/038
• 分類號: G06F3/038;G06F3/0346
• 代理公司: 北京凱特來知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11260
• 代理人: 鄭立明;鄭哲

本發(fā)明公開了一種利用可穿戴手環(huán)式鼠標(biāo)實現(xiàn)光標(biāo)控制的方法及系統(tǒng)，上述方案無需要復(fù)雜的外部設(shè)備，僅需要用戶在腕部佩戴裝配有少量的壓力傳感器的手環(huán)，即可完成具有高魯棒性低延遲的鼠標(biāo)控制；上述方案極大地提高了鼠標(biāo)的便利性，可適用于多種場合。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及計算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種利用可穿戴手環(huán)式鼠標(biāo)實現(xiàn)光標(biāo)控制的方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

計算機(jī)相關(guān)技術(shù)的高速發(fā)展，極大地改善了人們辦公娛樂等日常活動。但是，作為計算機(jī)重要輸入設(shè)備之一的鼠標(biāo)，目前仍有著一些問題亟待解決。首先，目前主流的鼠標(biāo)，按類型可分為滾球鼠標(biāo)和光電鼠標(biāo)，而這兩類鼠標(biāo)均要求工作在平坦堅硬的承載桌面上，否則將會影響其使用的靈敏度。該硬性要求一定程度上限制了鼠標(biāo)的工作環(huán)境，并影響了鼠標(biāo)的使用便攜性。另一方面，操作鼠標(biāo)時，要求使用者手部放置于鼠標(biāo)上。由于人體前臂的構(gòu)造，腕部在使用鼠標(biāo)時會處于彎曲狀態(tài)，這導(dǎo)致手腕處的正中神經(jīng)將長期處于受壓迫狀態(tài)，容易造成腕部和肩部疲勞。此外，正中神經(jīng)長時間受壓迫也是腕管綜合征(俗稱鼠標(biāo)手)的主要成因之一。

需求是創(chuàng)新的源動力，人機(jī)交互領(lǐng)域的學(xué)者們對如何設(shè)計一種新的交互設(shè)備展開研究，試圖替代鼠標(biāo)與計算機(jī)進(jìn)行交互。現(xiàn)有新型鼠標(biāo)的解決方案主要可分為基于視頻的鼠標(biāo)控制及基于傳感器的鼠標(biāo)控制這兩類。

基于視頻的鼠標(biāo)控制方案原理為：計算機(jī)利用攝像頭來獲取用戶的運動軌跡信息，并將用戶的運動映射到鼠標(biāo)的運動上，從而完成對鼠標(biāo)的相關(guān)操作。但是視頻系統(tǒng)受光照條件影響較大，能源消耗大，且直接對用戶進(jìn)行攝像容易造成隱私問題。

基于傳感器的鼠標(biāo)控制方案利用傳感器體積小、易攜帶的特點，將鼠標(biāo)和可穿戴設(shè)備結(jié)合起來，通過監(jiān)控人體某一部位的運動方向和運動幅度，來控制鼠標(biāo)的運動方向和距離。如基于數(shù)據(jù)手套的方案使用彎曲傳感器和慣性傳感器來獲取用戶手部的運動信息，但這種方案需要用戶佩戴額外的手套，影響用戶體驗，且會束縛手部的正常運動，不利于日常使用。基于EMG(肌電圖)的方案通過在用戶前臂處布置大量的電極傳感器，獲取手部運動時的肌電信號，從肌電信號獲取手部運動情況。然而，大規(guī)模電極陣列的部署時間長，且會干擾到用戶的其它活動，故使用場景有限。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種利用可穿戴手環(huán)式鼠標(biāo)實現(xiàn)光標(biāo)控制的方法及系統(tǒng)，僅需要配備有少量壓力傳感器的手環(huán)，即可完成高精度低延遲的鼠標(biāo)控制，同時，成本較低，易于推廣。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種利用可穿戴手環(huán)式鼠標(biāo)實現(xiàn)光標(biāo)控制的方法，包括：

利用可穿戴手環(huán)式鼠標(biāo)中的多個壓力傳感器采集壓力值數(shù)據(jù)，并按照特定格式排列；

根據(jù)排列后的壓力值數(shù)據(jù)分析腕部壓力總體變化信息，從而判斷手部的運動狀態(tài)；

根據(jù)手部運動狀態(tài)的判斷結(jié)果，提取采集到的壓力值數(shù)據(jù)的時間上相關(guān)性信息、空間上相關(guān)性信息和能量信息，并以此作為待識別特征信息；

基于預(yù)先訓(xùn)練好的機(jī)器學(xué)習(xí)模型，對所述待識別特征信息進(jìn)行處理計算，從而完成手勢識別；

根據(jù)手勢識別結(jié)果，參考預(yù)存的手勢和光標(biāo)操作的對照關(guān)系，完成對光標(biāo)的實時控制。

一種利用可穿戴手環(huán)式鼠標(biāo)實現(xiàn)光標(biāo)控制的系統(tǒng)，包括：

腕部壓力采集模塊，用于采集多個壓力傳感器的壓力值數(shù)據(jù)；

信號采集與傳輸模塊，用于獲取多個壓力傳感器的壓力值數(shù)據(jù)，并按照特定格式排列；

數(shù)據(jù)處理與狀態(tài)判斷模塊，用于根據(jù)排列后的壓力值數(shù)據(jù)分析腕部壓力總體變化信息，從而判斷手部的運動狀態(tài)；

特征提取模塊，用于根據(jù)手部運動狀態(tài)的判斷結(jié)果，提取采集到的壓力值數(shù)據(jù)的時間上相關(guān)性信息、空間上相關(guān)性信息和能量信息，并以此作為待識別特征信息；