[發(fā)明專利]一種基于光纖感知的手語識別系統(tǒng)及方法

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• 申請日: 2018-06-24
• 公開（公告）號: CN109032333A
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 沈國平;楊曉明
• 申請（專利權(quán)）人: 佛山凱舒易智能科技有限公司
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01;G06F17/28;G09B21/00;H04M1/725;H04W4/80
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1.一種基于光纖感知的手語識別系統(tǒng)，其特征在于：它包括佩戴于用戶手腕部的光纖手環(huán)帶和智能終端；所述的光纖手環(huán)帶實(shí)現(xiàn)根據(jù)光纖發(fā)生的微彎變化采集得到光纖微彎數(shù)據(jù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理得到解析數(shù)據(jù)包最后發(fā)送給所述智能終端；所述的智能終端中安裝有手語翻譯軟件和文字語言轉(zhuǎn)化軟件，實(shí)現(xiàn)根據(jù)接收到的解析數(shù)據(jù)包的信息進(jìn)行播報(bào)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于光纖感知的手語識別系統(tǒng)，其特征在于：所述的光纖手環(huán)帶包括光纖微彎傳感器、微控制器、信號處理器、數(shù)據(jù)存儲器和信號發(fā)射器；所述的光纖微彎傳感器實(shí)現(xiàn)根據(jù)光纖發(fā)生的微彎變化采集得到光纖微彎數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)叫盘柼幚砥鳎凰龅奈⒖刂破鲗?shí)現(xiàn)對所述光纖微彎傳感器、信號處理器、數(shù)據(jù)存儲器和信號發(fā)射器進(jìn)行整體控制；所述的信號處理器實(shí)現(xiàn)將接收到的所述光纖微彎傳感器傳輸過來的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理；所述的數(shù)據(jù)存儲器實(shí)現(xiàn)對模型數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲管理；所述的信號發(fā)射器實(shí)現(xiàn)將解析數(shù)據(jù)包發(fā)送到所述智能終端。

3.一種基于光纖感知的手語識別方法，其特征在于：所述的方法包括以下步驟：

S1、用戶帶上光纖手環(huán)帶，通過內(nèi)置的光纖傳感器采集用戶手腕部肌肉肌腱的光纖變化數(shù)據(jù)，通過處理得到光纖變化數(shù)據(jù)模型；

S2、根據(jù)模型數(shù)據(jù)庫中定義好的不同手語手勢表示的光纖變化數(shù)據(jù)模型，匹配解析出每組光纖變化數(shù)據(jù)模型所代表的手語含義，并生成一個(gè)解析數(shù)據(jù)包；

S3、將解析數(shù)據(jù)包發(fā)送到智能終端；

S4、通過安裝在智能終端的手語翻譯軟件和文字語言轉(zhuǎn)化軟件將解析數(shù)據(jù)包的信息播報(bào)出。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于光纖感知的手語識別方法，其特征在于：在進(jìn)行光纖傳感器采集用戶做手語時(shí)手腕部肌肉肌腱的光纖變化數(shù)據(jù)，得到光纖變化數(shù)據(jù)模型步驟之前，需要先定義好每個(gè)手語手勢的含義，形成模型數(shù)據(jù)庫。

5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的一種基于光纖感知的手語識別方法，其特征在于：所述的光纖傳感器為光纖微彎傳感器，所述的光纖變化數(shù)據(jù)包括光纖在收到外部壓力或者震動或者位移時(shí)光纖發(fā)生微彎產(chǎn)生的光纖微彎數(shù)據(jù)。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于光纖感知的手語識別方法，其特征在于：所述的定義手語手勢含義形成模型數(shù)據(jù)庫的步驟如下：

A1、用戶帶上光纖手環(huán)帶，通過內(nèi)置的光纖傳感器采集用戶手腕部肌肉肌腱的光纖變化數(shù)據(jù)，通過處理得到光纖變化數(shù)據(jù)模型；

A2、對每組光纖變化數(shù)據(jù)模型進(jìn)行自定義，得到每個(gè)手語手勢專屬于用戶自己的含義；

A3、通過對現(xiàn)有所有手語手勢或者用戶常用手語手勢的專屬定義，形成模型數(shù)據(jù)庫。

7.根據(jù)權(quán)利要求3或6所述的一種基于光纖感知的手語識別方法，其特征在于：S1包括的步驟如下：

S11、用戶每次帶上光纖手環(huán)帶后，首先做握拳和伸展五指兩個(gè)基準(zhǔn)動作；

S12、在用戶做基準(zhǔn)動作時(shí)，光纖微彎傳感器采集用戶手腕部肌腱系帶骨骼群運(yùn)動使光纖發(fā)生微彎得到光纖基準(zhǔn)微彎數(shù)據(jù)集B；

S13、在用戶做特征動作時(shí)，光纖微彎傳感器采集用戶手腕部肌腱系帶骨骼群運(yùn)動使光纖發(fā)生微彎得到光纖特征微彎數(shù)據(jù)集S。

S14、根據(jù)光纖基準(zhǔn)微彎數(shù)據(jù)集B和光纖特征微彎數(shù)據(jù)集S之間的變化情況，通過互信息法得到光纖基準(zhǔn)微彎數(shù)據(jù)B集和光纖特征微彎數(shù)據(jù)集S之間的相關(guān)性，得到初始的光纖微彎數(shù)據(jù)模型；

S15、通過遞歸特征消除法對初始的光纖微彎數(shù)據(jù)模型進(jìn)行多輪訓(xùn)練，消除底噪和毛刺權(quán)值系數(shù)的特征，得到最后確定的光纖微彎數(shù)據(jù)模型。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于光纖感知的手語識別方法，其特征在于：所述的通過互信息法得到光纖基準(zhǔn)微彎數(shù)據(jù)集B和光纖特征微彎數(shù)據(jù)集S之間的相關(guān)性的步驟如下：

S141、采集多組基準(zhǔn)動作的光纖基準(zhǔn)微彎數(shù)據(jù)集B；

S142、采集多組多個(gè)特征動作的光纖特征微彎數(shù)據(jù)集S；

S143、提取光纖基準(zhǔn)微彎數(shù)據(jù)集B和光纖特征微彎數(shù)據(jù)集S的變化量和變化量特征；

S144、通過相關(guān)性信息提取計(jì)算公式，得到初始的光纖微彎數(shù)據(jù)模型。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種基于光纖感知的手語識別方法，其特征在于：所述的通過遞歸特征消除法對初始的光纖微彎數(shù)據(jù)模型進(jìn)行多輪訓(xùn)練，消除底噪和毛刺權(quán)值系數(shù)的特征，得到最后確定的光纖微彎數(shù)據(jù)模型的步驟如下：

S151、采集光纖基準(zhǔn)微彎數(shù)據(jù)集B和光纖特征微彎數(shù)據(jù)集S的變化量；

S152、采集光纖基準(zhǔn)微彎數(shù)據(jù)集B和光纖特征微彎數(shù)據(jù)集S的變化量特征；

S153、將B-S變化量和B-S變化量特征消除底噪和毛刺權(quán)值特征得到下一個(gè)動作的B-S變化量特征；

S154、依次重復(fù)步驟S151和S153，直到所有動作均消除底噪和毛刺權(quán)值系統(tǒng)特征，得到最后確定的光纖微彎數(shù)據(jù)模型。