[發(fā)明專(zhuān)利]FMCW單毫米波雷達(dá)的空中手寫(xiě)字符識(shí)別方法及裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111499452.5
• 申請(qǐng)日: 2021-12-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114168058A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-03-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李偉;高楊;姜嘉浩;劉大年
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北方工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06F3/04883
• 分類(lèi)號(hào): G06F3/04883;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 北京三友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 楊丹;郝博

本發(fā)明公開(kāi)了一種FMCW單毫米波雷達(dá)的空中手寫(xiě)字符識(shí)別方法及裝置，其中方法包括：對(duì)FMCW單毫米波雷達(dá)的空中手勢(shì)回波信號(hào)進(jìn)行ADC數(shù)據(jù)采集，得到空中手寫(xiě)字符數(shù)據(jù)；根據(jù)空中手寫(xiě)字符數(shù)據(jù)，確定目標(biāo)距離數(shù)據(jù)，目標(biāo)速度數(shù)據(jù)和目標(biāo)到達(dá)角度數(shù)據(jù)；對(duì)目標(biāo)距離數(shù)據(jù)，目標(biāo)速度數(shù)據(jù)和目標(biāo)到達(dá)角度數(shù)據(jù)進(jìn)行三維笛卡爾坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，得到手勢(shì)軌跡點(diǎn)云；根據(jù)手勢(shì)軌跡點(diǎn)云，確定空中手寫(xiě)字符圖像；將空中手寫(xiě)字符圖像輸入預(yù)先建立的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行訓(xùn)練，卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型根據(jù)Xception網(wǎng)絡(luò)和SE模塊預(yù)先建立；利用訓(xùn)練好的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，進(jìn)行空中手寫(xiě)字符識(shí)別。本發(fā)明可以進(jìn)行空中手寫(xiě)字符識(shí)別，節(jié)省識(shí)別時(shí)間成本，提高識(shí)別準(zhǔn)確率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及FMCW單毫米波雷達(dá)的空中手寫(xiě)字符識(shí)別方法及裝置。

背景技術(shù)

本部分旨在為權(quán)利要求書(shū)中陳述的本發(fā)明實(shí)施例提供背景或上下文。此處的描述不因?yàn)榘ㄔ诒静糠种芯统姓J(rèn)是現(xiàn)有技術(shù)。

隨著電子設(shè)備的普及和發(fā)展，人機(jī)交互(Human-Computer Interaction，HCI)使人與計(jì)算機(jī)在數(shù)字時(shí)代能夠更好的交流，而手勢(shì)識(shí)別技術(shù)是人機(jī)交互領(lǐng)域的典型代表之一。手勢(shì)識(shí)別技術(shù)通過(guò)使計(jì)算機(jī)獲取并理解人的手勢(shì)信息，進(jìn)而做出相應(yīng)的反應(yīng)，可以打破人機(jī)接觸式交互的許多限制，增加人機(jī)交互方式，拓寬交互場(chǎng)景。目前，手勢(shì)識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，應(yīng)用場(chǎng)景有：醫(yī)療方面、智能家居、汽車(chē)控制等領(lǐng)域。通過(guò)兩種主要類(lèi)型的人機(jī)交互技術(shù)(基于接觸的設(shè)備和基于視覺(jué)的設(shè)備)，可以使手勢(shì)識(shí)別系統(tǒng)更加高效。基于接觸的設(shè)備需要用戶按照固定的模式習(xí)慣設(shè)備的使用，進(jìn)而與接口設(shè)備進(jìn)行物理交互。這些設(shè)備通常基于數(shù)據(jù)手套，加速度計(jì)，多點(diǎn)觸摸屏等技術(shù)，并需要使用多個(gè)檢測(cè)器。基于視覺(jué)的設(shè)備被用于捕獲輸入進(jìn)行人機(jī)交互中的手勢(shì)識(shí)別，這套設(shè)備依靠一個(gè)或多個(gè)攝像機(jī)捕獲的視頻序列來(lái)解釋和分析運(yùn)動(dòng)。基于視覺(jué)的設(shè)備雖然對(duì)用戶友好，但存在光線影響以及被遮擋等問(wèn)題。

與上述方案相比，雷達(dá)由于其不受光照條件影響，具有較強(qiáng)的穿透力，微小便捷，非接觸式檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，吸引了越來(lái)越多人去研究。目前大多數(shù)基于雷達(dá)的手勢(shì)識(shí)別主要是對(duì)多普勒譜圖進(jìn)行特征提取或者將多普勒譜圖直接輸入，再經(jīng)過(guò)相應(yīng)的分類(lèi)器進(jìn)行分類(lèi)識(shí)別。由于采集手勢(shì)雷達(dá)數(shù)據(jù)人員的不同可能會(huì)造成相同手勢(shì)字符的多普勒?qǐng)D相差較大，從而需要大量的訓(xùn)練樣本，增加識(shí)別的時(shí)間代價(jià)，且識(shí)別準(zhǔn)確率不高。

因此，亟需一種可以克服上述問(wèn)題的FMCW單毫米波雷達(dá)的空中手寫(xiě)字符識(shí)別方案。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實(shí)施例提供一種FMCW單毫米波雷達(dá)的空中手寫(xiě)字符識(shí)別方法，用以進(jìn)行基于FMCW單毫米波雷達(dá)的空中手寫(xiě)字符識(shí)別，節(jié)省識(shí)別時(shí)間成本，提高識(shí)別準(zhǔn)確率，該方法包括：

對(duì)FMCW單毫米波雷達(dá)的空中手勢(shì)回波信號(hào)進(jìn)行ADC數(shù)據(jù)采集，得到空中手寫(xiě)字符數(shù)據(jù)；

根據(jù)所述空中手寫(xiě)字符數(shù)據(jù)，確定目標(biāo)距離數(shù)據(jù)，目標(biāo)速度數(shù)據(jù)和目標(biāo)到達(dá)角度數(shù)據(jù)；

對(duì)所述目標(biāo)距離數(shù)據(jù)，目標(biāo)速度數(shù)據(jù)和目標(biāo)到達(dá)角度數(shù)據(jù)進(jìn)行三維笛卡爾坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，得到手勢(shì)軌跡點(diǎn)云；

根據(jù)所述手勢(shì)軌跡點(diǎn)云，確定空中手寫(xiě)字符圖像；

將所述空中手寫(xiě)字符圖像輸入預(yù)先建立的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行訓(xùn)練，所述卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型根據(jù)Xception網(wǎng)絡(luò)和SE模塊預(yù)先建立；

利用訓(xùn)練好的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，進(jìn)行空中手寫(xiě)字符識(shí)別。

本發(fā)明實(shí)施例提供一種FMCW單毫米波雷達(dá)的空中手寫(xiě)字符識(shí)別裝置，用以進(jìn)行基于FMCW單毫米波雷達(dá)的空中手寫(xiě)字符識(shí)別，節(jié)省識(shí)別時(shí)間成本，提高識(shí)別準(zhǔn)確率，該裝置包括：

數(shù)據(jù)采集模塊，用于對(duì)FMCW單毫米波雷達(dá)的空中手勢(shì)回波信號(hào)進(jìn)行ADC數(shù)據(jù)采集，得到空中手寫(xiě)字符數(shù)據(jù)；

數(shù)據(jù)確定模塊，用于根據(jù)所述空中手寫(xiě)字符數(shù)據(jù)，確定目標(biāo)距離數(shù)據(jù)，目標(biāo)速度數(shù)據(jù)和目標(biāo)到達(dá)角度數(shù)據(jù)；