[发明专利]基于多关节数据融合的手势识别系统及方法

说明书

本发明涉及一种基于多关节数据融合的手势识别系统及方法，系统包括：手套；位于手套的手背位置的电池单元、控制单元、第一惯性传感器单元、通信单元和交互单元，控制单元分别与第一惯性传感器单元、通信单元和交互单元电连接，电池单元分别为控制单元、第一惯性传感器单元、通信单元和交互单元提供电能；以及位于手套的指关节处的第二惯性传感器单元，第二惯性传感器单元与控制单元电连接。通过采用本发明，可以将手套方便舒适地穿戴在人体手部，不影响手部动作，同时通过对手指关节数据的融合，提取手指弯曲度、张开度、运动状态和手掌姿态特征，实现手势的实时识别，解决不同人手势差异性高、手势识别系统兼容性低的问题。

技术领域

本发明涉及手势识别技术领域，具体是指一种基于多关节数据融合的手势识别系统及方法。

背景技术

随着物联网等技术的发展，手势识别在人机交互、智能家居等重要领域扮演越来越重要的角色。聋哑人由于沟通障碍难以为家庭、社会做出经济贡献，造成大量的直接经济损失和间接经济损失。聋哑人主要依靠手势与其他人交流，但是听力正常的普通人大都无法理解手势含义。现有手势识别系统还存在一些不足之处：1)基于视觉图像分析方法存在隐私安全和环境干扰问题；2)采用多个薄膜式弯曲传感器检测手指弯曲度的方法存在感器长久弯曲使用后难以恢复的问题，使用寿命短；3)现有手势识别系统的用户相关度高、兼容性低。

发明内容

为了解决现有技术中的使用寿命短、不同人手势差异性高、手势识别系统兼容性低的问题，本发明提供了一种基于多关节数据融合的手势识别系统，

为了实现上述目的，本发明具有如下构成：

本发明提供了一种基于多关节数据融合的手势识别系统，包括：

手套；

位于所述手套的手背位置的电池单元、控制单元、第一惯性传感器单元、通信单元和交互单元，所述控制单元分别与所述第一惯性传感器单元、所述通信单元和所述交互单元电连接，所述电池单元分别为所述控制单元、所述第一惯性传感器单元、所述通信单元和所述交互单元提供电能；以及

位于所述手套的指关节处的第二惯性传感器单元，所述第二惯性传感器单元与所述控制单元电连接，所述电池单元还为所述第二惯性传感器单元提供电能；

其中，所述控制单元通过所述第一惯性传感器单元和所述第二惯性传感器单元分别采集手掌和手指关节的角度和加速度数据，进行手势识别。

在一些实施例中，所述手套的手套本体采用柔性材料，且所述手套在佩戴时至少部分包覆佩戴者的手背和指背。

在一些实施例中，所述手套的手背和指背处分别设置有卡扣，所述手套的手背的卡扣用于固定所述电池单元、所述控制单元、所述第一惯性传感器单元、所述通信单元和所述交互单元，所述手套的指背处的卡扣用于固定所述第二惯性传感器单元。

在一些实施例中，所述第一惯性传感器单元位于所述手套的手背中心位置处，所述第二惯性传感器单元包括多路惯性传感器，所述多路惯性传感器分别位于手指各个关节处。

在一些实施例中，所述通信单元用于按照预设的数据格式与服务器或其他手势识别系统进行通信，所述交互单元用于显示识别的手势和播放对应语音，以及接收用户的输入信息。

本发明实施例还提供一种基于多关节数据融合的手势识别方法，采用所述的基于多关节数据融合的手势识别系统，所述方法包括如下步骤：

控制单元通过第一惯性传感器单元和第二惯性传感器单元捕获手掌和手指关节的三轴角度和加速度原始数据；

所述控制单元对所述三轴角度和加速度原始数据进行归一化和数字滤波处理，得到预处理数据；

所述控制单元通过模糊分类器提取弯曲度和张开度特征，并通过方差计算运动状态特征，所述运动状态特征与手掌三轴角度、加速度数据作为特征数据；