[發明專利]一種基于毫米波雷達的手勢識別系統

有效

• 申請號: 201910088625.0
• 申請日: 2019-01-29
• 公開（公告）號: CN109583436B
• 公開（公告）日: 2023-09-12
• 發明（設計）人: 郎翊東
• 申請（專利權）人: 杭州朗陽科技有限公司
• 主分類號: G06V40/20
• 分類號: G06V40/20;G01S13/88;G06V10/82;G06N3/0464;G06N3/048
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務所有限公司 33100
• 代理人: 徐關壽

本發明公開了一種基于毫米波雷達的手勢識別系統，包括手勢識別單元，包括用于收發手勢變換所產生的毫米波雷達信號的收發模塊，和用于提取收發模塊所獲取毫米波雷達信號的MFCC特征參數的主控模塊；處理單元，用于將主控模塊得到的頻譜圖用AI芯片進行處理，處理單元包括深度學習模塊，其對多種手勢分別進行多次訓練，利用深度可分解的卷積神經網絡和全連接層，對每種手勢的MFCC特征向量統一數據集成，形成目標數據庫；判別輸出單元，利用手勢識別單元獲取待測手勢信號，并將其與處理單元的目標數據庫進行比對，將識別結果上傳至終端顯示。本發明識別手勢的時間短，識別效率高，可穿透一定厚度的障礙物，不受環境因素影響，距離信息準確度高。

技術領域

本發明屬于手勢識別信息技術領域，尤其是涉及一種基于毫米波雷達的手勢識別系統。

背景技術

手勢識別作為人機交互的重要組成部分，其研究發展影響著人機交互的自然性和靈活性，從廣泛使用的智能手機到帶動作識別的高級游戲機，手勢識別扮演著越來越重要的角色，傳統的基于光學攝像頭的手勢識別技術，受到背景噪聲，場景照度等因素的限制，在這些全新的人機交互環境中受到了極大的沖擊。

目前市面上現有的主流手勢識別技術有三種，1、結構光：由于其以折射光的落點位移來計算位置，這種技術不能計算出精確的深度信息，對識別的距離也有嚴格的要求。而且容易受到環境光線的干擾，強光下不適合，響應也比較慢；2、雙目視覺：該技術需要龐大的程序計算量，對硬件設備有一定配置要求，同時受外界環境影響大，比如環境光線昏暗、背景雜亂、有遮擋物等情況下不適用；3、TOF原理：由于傳感器芯片并不成熟，成本很高，所以實現量產困難，另一方面，TOF分辨率不高，因此不適合精度要求高的場景。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明提供一種識別耗時短，受環境因素影響小，準確度高，適用場景廣泛的基于毫米波雷達的手勢識別系統。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種基于毫米波雷達的手勢識別系統，包括：

手勢識別單元，包括用于收發手勢變換所產生的毫米波雷達信號的收發模塊，和用于提取收發模塊所獲取毫米波雷達信號的MFCC特征參數的主控模塊；

處理單元，與手勢識別單元相連，用于將主控模塊得到的頻譜圖用AI芯片進行處理，處理單元包括深度學習模塊，其對多種手勢分別進行多次訓練，利用深度可分解的卷積神經網絡和全連接層，對每種手勢的MFCC特征向量統一數據集成，形成目標數據庫；

判別輸出單元，分別與手勢識別單元和處理單元相連，利用手勢識別單元獲取待測手勢信號，并將其與處理單元的目標數據庫進行比對，以相似度為判別依據，將識別結果上傳至終端顯示。

作為優選，所述目標數據庫中包括五個類別的特定手勢，為向上手勢、向下手勢、向左手勢、向右手勢和點手勢。

作為優選，所述收發模塊包括毫米波雷達傳感器和收發天線；通過計算從收發天線發射無線電波到天線收到反射波的延時可計算得到目標手勢的位置，通過收發天線與目標手勢之間的夾角、收發天線發出發射波和收發天線收到反射波的波長變化，利用多普勒頻移公式可計算得到目標手勢的變換速度。

作為優選，所述毫米波雷達傳感器的發射頻率為24GHz。

作為優選，所述提取MFCC特征參數的過程包括：

1)判斷毫米波雷達信號是否位于低頻到高頻的頻帶內；

2)如果步驟1)中的判斷結果為是，則將毫米波雷達信號通過高頻濾波器提升高頻部分；

3)將步驟2)中處理得到的毫米波雷達信號經過加漢明窗、FFT轉換、Mel濾波器組頻譜優化和對數運算后，得到MFCC多維的動靜態特征參數。