[發明專利]多用戶運動手勢控制方法、裝置、智能音箱和介質

有效

• 申請號: 202110705395.5
• 申請日: 2021-06-24
• 公開（公告）號: CN113407028B
• 公開（公告）日: 2023-07-18
• 發明（設計）人: 楊智策;祝寧之
• 申請（專利權）人: 上海科技大學
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01;G06F18/24;G06F18/28;G01S5/22
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 李治東

1.一種多用戶運動手勢控制方法，其特征在于，應用于智能音響，該智能音響包括用于發射超聲信號的揚聲器陣列和用于采集反射信號的麥克風陣列；所述方法包括：

獲取由揚聲器陣列發射的超聲信號經一或多名用戶運動手勢反射而回并由麥克風陣列采集到的反射信號；

依據所述超聲信號與預處理后的反射信號，利用反射信號定位模型與稀疏恢復算法來確定反射源位置及反射強度，以供得到對應一或多名用戶運動手勢的定位結果；其中，基于寬頻字典的稀疏恢復算法以適用于任意形狀與間距的麥克風陣列；和/或，基于速度感知字典的稀疏恢復算法以適用于任意速度下的用戶運動手勢；

根據所述定位結果提取對應一或多名用戶的手勢軌跡，據以響應不同手勢軌跡對應預設的指令；

所述反射信號定位模型，包括：

A＝[a(d₁,θ₁),…,a(d_D,θ_D)]；

其中，X為麥克風陣列采集的反射信號向量；S為揚聲器陣列發射的超聲信號向量；

為噪聲信號；A為用于表達發射情況的制導矩陣；a(d_D,θ_D)表示反射源位置D的制導向量；d_D,θ_D分別表示第D個反射源位置相對智能音箱的距離和角度；

所述利用反射信號定位模型與稀疏恢復算法來確定反射源位置及反射強度，包括：

將所述制導矩陣A擴展為具有N個維度的超完備矩陣A′：

A^′＝[a(d₁,θ₁),a(d₂,θ₂),…,a(d_N,θ_N)]；

其中，ND；a(d_N,θ_N)表示相對智能音箱距離d_N和角度θ_N處一個可能的反射源位置；

相應地，將超聲信號向量S擴展為一個N維的稀疏向量S′：

S^′＝[0,0,…s₁,0,…s₂…s_i…s_D…0]^T；

其中，如果在a(d_N,θ_N)處真實存在一個反射信號，則S^′中相應的系數為s_i，否則為0；

由此所述反射信號定位模型變為：

此時，根據超聲信號s₀(t)是預知的，進一步將s₀(t)合并到A′中得到：

其中，Dic是一個預先計算的超完備矩陣，稱為字典，其內每個元素vec_i存儲著從每個位置(d_N,θ_N)反射回來的延遲信號：Dic＝[vec(d₁,θ₁,t),…,vec(d_N,θ_N,t)]；C是一個稀疏向量，表示來自對應位置的反射信號強度，C＝[0,0,…c₁,0,…c₂…c_i…c_D…0]^T；

當有效反射的數目D遠小于字典Dic的維數N時，可找到一最稀疏的向量C表示組成反射信號向量X的反射信號在字典Dic中的分布情況：

min||C||₀s.t.||X-Dic·C||₂≤ε；

其中，||C||₀表示向量C的0范數，即向量C中非零元素的個數；s.t.表示滿足后者的約束條件；||X-Dic·C||₂表示反射信號向量X與Dic·C之間的2范數；ε為一個接近0的極小數；

求解出向量C后，可從向量C中非零元素c_i的位置獲得相對應的反射源位置，同時從非零元素c_i的數值中得到反射強度。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，對所述反射信號進行預處理以消除自干擾和靜態反射，并得到包含有限數量的運動手勢的反射信號。