[發明專利]一種基于激光誘導石墨烯傳感器的體感系統及其應用

在審

• 申請號: 202210235695.6
• 申請日: 2022-03-11
• 公開（公告）號: CN114588622A
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發明（設計）人: 錢松程;方蕾蕾;阮迪清;張曉龍;程琳;王順利
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學;浙江科技學院
• 主分類號: A63F13/218
• 分類號: A63F13/218;A63F13/213;A63F13/212
• 代理公司: 杭州敦和專利代理事務所(普通合伙) 33296
• 代理人: 姜術丹

本發明公開了一種基于激光誘導石墨烯傳感器的體感系統及其應用，該體感系統包括以下步驟：步驟一、將多個激光誘導石墨烯傳感器環繞在用戶肢體關節處并固定；步驟二、用戶根據指示做出一些動作，獲取多個傳感器的信號變化數據；步驟三、對所述多個傳感器的信號變化進行特征提??；步驟四、將提取的特征輸入到預先訓練好的動作識別模型中，動作識別模型輸出動作識別的結果。本發明中使用了自制的激光誘導石墨烯傳感器，根據石墨烯具有良好的導電性能，將其制備成可穿戴的柔性壓敏傳感器，大大降低了傳感器的制作成本，使基于激光誘導石墨烯傳感器的體感系統成為了可能。

技術領域

本發明屬于物聯網技術領域，更具體的，涉及一種基于激光誘導石墨烯傳感器的體感系統及其應用。

背景技術

隨著社會的發展，人們的生活水平也在不斷提高，越來越多的人開始接觸到體感游戲。體感游戲作為一種新興的游戲形式，相比于傳統的依靠顯示屏的游戲來說，能帶給用戶更加真實的沉浸式體驗，增加游戲的趣味性，同時將運動與游戲結合在了一起，真正實現了健康游戲。近年來，以“舞力全開”、“健身環大冒險”等游戲為代表的跨越多平臺的體感游戲迅速風靡全球，正在逐漸成為新的風尚。

目前廣泛使用的體感游戲動作識別方式主要有兩種：基于攝像頭和基于可穿戴充電式外設。基于攝像頭的方法通過單目攝像頭或多目攝像頭采集外部圖像，通過機器視覺的方法實現動作識別；這種方法依賴于具有強大計算能力的游戲機和足夠清晰的攝像頭，成本昂貴；且基于攝像頭的方法難以在無光或較暗的環境下使用；在家用設備上使用攝像頭采集圖像也會帶來隱私安全的問題。基于可穿戴充電式外設的方式往往借助外部設備上的紅外發射器或陀螺儀等傳感器，對用戶動作產生響應進行動作識別，但此方法需要用戶額外購買充電式的可穿戴硬件設備，需要花費更高的成本，且這些傳感器本身具有一定重量，佩戴后會有不適感，如頭戴式外設會引起頸椎酸痛，手持式外設必須持續握住等，影響游玩者對游戲的沉浸式體驗。

現有成熟的柔性壓敏傳感器和物聯網技術，基于激光誘導石墨烯傳感器的體感系統。可以以低廉的成本打造出高精度的體感系統。

發明內容

本發明的第一目的在于為了提供一種基于激光誘導石墨烯傳感器的體感方法，該方法能夠顯著提高對微小動作的識別準確率。

本發明的第二目的在于提供一種應用上述識別方法能準確識別動作的體感系統。為了實現以上第一個發明目的，采用的技術方案是：

一種基于激光誘導石墨烯傳感器的體感系統，其特征在于：所述體感系統包括柔性壓敏傳感器、體感游戲機和顯示器；所述柔性力敏傳感器設置有物聯網傳輸模塊，可將微弱的壓力轉換成電信號。

進一步的，所述體感游戲機包括無線接收模塊、信號解析模塊、降噪模塊、特征提取模塊、動作識別模塊、顯示模塊和操作系統。

其中，所述的物聯網模塊，主要用來發送柔性壓敏傳感器的數據到體感游戲機的無線接收模塊。

其中，所述的無線接收模塊：負責將柔性壓敏傳感器采集得到信號，并進行初步解析后，將信息封裝成數據包，轉發給信號解析模塊。

其中，所述的信號解析模塊，負責將柔性壓敏傳感器得到的規定數據格式數據包解析成信道狀態信息包，并發送給降噪模塊。

其中，所述的降噪模塊，使用濾波算法對得到的信道狀態信息包進行濾波，其目的是為了保留一定頻率范圍人體運動引起的波動，消除人體動作之外的其他因素引起的波動。本發明中，所述濾波方法如下：首先把信道狀態信息包的波形使用均值濾波法初步濾波后，使用巴特沃斯濾波器保留人體運動產生的低頻波動，使用小波變換來進一步得到去除大部分噪聲的人體運動波動。