[发明专利]智能手表基于手臂肌肉电流信号做手势识别的方案

说明书

技术领域

本发明涉及在智能手表中加入一种手势识别方法的技术方案，此手势识别方法基于手臂肌肉电流信号（EMG）检测，通过智能手表进行信号处理，提取手势特征参数，实现手势的区别。将此种手势识别技术集成到智能手表中，可以一体化的实现用手势控制智能手表，或者进一步通过智能手表实现通用手势识别控制器的功能，用于控制例如手机、电视、电脑等电子设备。在技术上，当我们做某种手势时，相应的手臂肌肉会产生微弱的生物电流信号，通过检测肌肉电流信号的变化，加上实时数字信号手势识别算法处理，可以检测出手指、手掌、手腕运动构成的手势的特征参数信息，达到手势区分，并进一步映射成各种计算机控制输入命令。同时，智能手表作为佩戴在手臂上紧贴皮肤的可穿戴设备，在提取生物特征并加以利用上具有先天的可行性优势，通过加入此种手势识别技术，将大幅度提高智能手表的实用价值。

背景技术

随着软硬件相关科技的快速发展，智能手表的集成度越来越高，功能越来越丰富，很大比例的手机功能可以通过智能手表实现，大大简化用户接收和传递信息的方法。但和智能手机比较，智能手表受限于小尺寸显示屏幕，在内容显示和操作上仍存在很大的缺陷，一般只能作为智能手机的辅助外设使用，使得实用性不够强，影响智能手表的普及；而在另一方面，和其他电子设备包括智能手机比较，智能手表紧贴用户的皮肤，通过添加生物感应器技术，在检测用户的生命生物信息并加以处理和利用上具有很大的优势和潜力。现代医学揭示手臂肌肉电流信号是属于神经系统产生的生物电流，肌肉借着神经冲动产生的微弱生物电流，产生收缩动力。手势是通过神经系统按照一定的方式刺激手臂的多块肌肉实现的。本发明提出了通过检测手臂肌肉电流信号的变化来实现手势识别，并应用在智能手表中，可以通过手势控制智能手表，或者通过手势应用程序将智能手表转换成通用手势控制器。此方案增加不多的硬件成本，主要利用智能手表已有的信号和数据处理能力，但是极大地提高智能手表产品的实用性和附加值。

发明内容

本发明的目的是针对智能手表实用功能偏少，并由于显示屏幕尺寸限制，用户控制输入困难的现状，结合手表佩戴和紧贴在手臂上的先天优势，提出的一种通过检测手表下手臂肌肉电流信号的变化来实现手势识别的新型方案。此发明不但可用于直接控制智能手表，而且可以通过手表实现通用手势识别控制器的功能。此发明通过在智能手表中增加不多的模拟信号前端处理和采集硬件电路，利用智能手表的计算处理能力识别手势，并配合已有外设，例如蓝牙通讯，实现智能手表价值的大幅提升。技术实现上，在手表紧贴皮肤的表带内侧以及手表的背面，按照手臂主要肌肉的位置，放置一路或多路表皮肌肉电流信号传感器，拾取肌肉电流信号；信号经过滤波，放大，模拟信号数字化等处理后，由智能手表的处理器进行实时的数字信号处理，提取各个手势的特征参数，实现手势区别以到达手势识别的目的。手势识别功能在智能手表的操作系统中被映射成一种人机交互设备（HID，Human Interface Device或HCI，Human Computer Interaction）。

附图说明

图1：加入了通过肌肉电流信号识别手势技术的智能手表的一种可能外观示意。

图2：加入了通过肌肉电流信号识别手势技术的智能手表的另外角度外观示意。

图3：肌肉电流信号到手势信息所经过的各个信号处理环节框架示意。

图4：常用手势动作示意。

图5：手势识别算法基本流程示意。

具体实施方式

本发明的核心是在智能手表的中加入基于手臂肌肉电流信号检测做手势识别的功能。具体的技术实施为在手表的表带内侧紧贴手臂皮肤处以及手表的背面，按照手臂肌肉位置放置一路或者多路表皮肌肉电流传感器，传感器可能但不限于采用差分形式，拾取的信号通过相应的模拟信号滤波，放大，模拟信号数字化转换等电路，变成智能手表的处理器可见的连续的数字信号流，通过在处理器中实现手势识别处理算法，提取各个手势的特征参数，最终实现手势识别。