[發明專利]基于多關節數據融合的手勢識別系統及方法

有效

• 申請號: 202010698344.X
• 申請日: 2020-07-20
• 公開（公告）號: CN111831122B
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發明（設計）人: 汪凝;洪榛;洪淼
• 申請（專利權）人: 浙江財經大學
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01;G06F18/241;G06N7/02
• 代理公司: 紹興市寅越專利代理事務所(普通合伙) 33285
• 代理人: 陳彩霞

本發明涉及一種基于多關節數據融合的手勢識別系統及方法，系統包括：手套；位于手套的手背位置的電池單元、控制單元、第一慣性傳感器單元、通信單元和交互單元，控制單元分別與第一慣性傳感器單元、通信單元和交互單元電連接，電池單元分別為控制單元、第一慣性傳感器單元、通信單元和交互單元提供電能；以及位于手套的指關節處的第二慣性傳感器單元，第二慣性傳感器單元與控制單元電連接。通過采用本發明，可以將手套方便舒適地穿戴在人體手部，不影響手部動作，同時通過對手指關節數據的融合，提取手指彎曲度、張開度、運動狀態和手掌姿態特征，實現手勢的實時識別，解決不同人手勢差異性高、手勢識別系統兼容性低的問題。

技術領域

本發明涉及手勢識別技術領域，具體是指一種基于多關節數據融合的手勢識別系統及方法。

背景技術

隨著物聯網等技術的發展，手勢識別在人機交互、智能家居等重要領域扮演越來越重要的角色。聾啞人由于溝通障礙難以為家庭、社會做出經濟貢獻，造成大量的直接經濟損失和間接經濟損失。聾啞人主要依靠手勢與其他人交流，但是聽力正常的普通人大都無法理解手勢含義。現有手勢識別系統還存在一些不足之處：1)基于視覺圖像分析方法存在隱私安全和環境干擾問題；2)采用多個薄膜式彎曲傳感器檢測手指彎曲度的方法存在感器長久彎曲使用后難以恢復的問題，使用壽命短；3)現有手勢識別系統的用戶相關度高、兼容性低。

發明內容

為了解決現有技術中的使用壽命短、不同人手勢差異性高、手勢識別系統兼容性低的問題，本發明提供了一種基于多關節數據融合的手勢識別系統，

為了實現上述目的，本發明具有如下構成：

本發明提供了一種基于多關節數據融合的手勢識別系統，包括：

手套；

位于所述手套的手背位置的電池單元、控制單元、第一慣性傳感器單元、通信單元和交互單元，所述控制單元分別與所述第一慣性傳感器單元、所述通信單元和所述交互單元電連接，所述電池單元分別為所述控制單元、所述第一慣性傳感器單元、所述通信單元和所述交互單元提供電能；以及

位于所述手套的指關節處的第二慣性傳感器單元，所述第二慣性傳感器單元與所述控制單元電連接，所述電池單元還為所述第二慣性傳感器單元提供電能；

其中，所述控制單元通過所述第一慣性傳感器單元和所述第二慣性傳感器單元分別采集手掌和手指關節的角度和加速度數據，進行手勢識別。

在一些實施例中，所述手套的手套本體采用柔性材料，且所述手套在佩戴時至少部分包覆佩戴者的手背和指背。

在一些實施例中，所述手套的手背和指背處分別設置有卡扣，所述手套的手背的卡扣用于固定所述電池單元、所述控制單元、所述第一慣性傳感器單元、所述通信單元和所述交互單元，所述手套的指背處的卡扣用于固定所述第二慣性傳感器單元。

在一些實施例中，所述第一慣性傳感器單元位于所述手套的手背中心位置處，所述第二慣性傳感器單元包括多路慣性傳感器，所述多路慣性傳感器分別位于手指各個關節處。

在一些實施例中，所述通信單元用于按照預設的數據格式與服務器或其他手勢識別系統進行通信，所述交互單元用于顯示識別的手勢和播放對應語音，以及接收用戶的輸入信息。

本發明實施例還提供一種基于多關節數據融合的手勢識別方法，采用所述的基于多關節數據融合的手勢識別系統，所述方法包括如下步驟：

控制單元通過第一慣性傳感器單元和第二慣性傳感器單元捕獲手掌和手指關節的三軸角度和加速度原始數據；

所述控制單元對所述三軸角度和加速度原始數據進行歸一化和數字濾波處理，得到預處理數據；

所述控制單元通過模糊分類器提取彎曲度和張開度特征，并通過方差計算運動狀態特征，所述運動狀態特征與手掌三軸角度、加速度數據作為特征數據；