[发明专利]一种主动式柔性压力传感器的指尖交互系统及方法

说明书

本发明提出了一种主动式柔性压力传感器的指尖交互系统及方法，包括传感器模块、信息处理模块和图像渲染与显示模块。本发明使用了性能稳定的柔性压力阵列传感器，通过稳定的压力传感器阵列去检测手指在进行移动的过程中的指尖压力分布情况，结合深度神经网络，从而判断手指的运动方向以及运动趋势。通过佩戴柔性压力阵列传感器，本发明系统及方法可以快速、准确、舒适的实现对虚拟物体的控制、手势识别以及文本输入等功能。本发明方法降低了系统的随机误差，提高了对控制系统的性能，不仅可以适用于移动手机、桌面电脑等老式电子设备，也可以满足VR、AR等新兴电子系统的交互需求，同时保证了用户的舒适感，增强了用户的交互效率。

技术领域

本发明属于交互技术领域，涉及一种主动式柔性压力传感器的指尖交互系统及方法。

背景技术

目前，有研究提出基于陀螺仪以及加速度计的方式对虚拟物体进行控制。该方法提供了一个控制界面，使用控制终端对界面上的物体进行控制。该方法的控制终端由加速度计和陀螺仪构成。加速度计负责检测加速力，当加速力达到预设大小时，在控制界面上运动该控制终端对应的虚拟物体，所述虚拟物体的速度与所述加速力的大小成正比。陀螺仪负责为虚拟物体提供运动的方向。

由于陀螺仪和加速度计的测量值具有随机误差、零漂、温漂等几个误差源，且误差较大。在实际应用中，陀螺仪和加速度计的测量值在静止时一般也不会是零。因此，使用该技术方案，会导致被控制的虚拟物体的移动具有较大的误差，且在实际应用中虚拟物体难以静止，甚至不断抖动。

目前，有研究利用三轴陀螺仪以及3D加速度传感器模块制作可穿戴式手环，用以检测手部的运动方式，进一步根据手部的运动方式(如抬手、转动手腕等)对虚拟物体进行控制。该装置利用陀螺仪和加速度计获取手部的姿态，通过无线通讯传输的方式，将数据传递至主机，主机通过分析判断出手部的姿态从而根据不同的姿态控制虚拟物体的前进、后退等动作。

该方式利用陀螺仪和加速度计对手部姿态进行分析，陀螺仪和加速计的测量值如现有技术一种所述具有随机误差、零漂等问题，会有较大误差。另外，该方案由于是利用手部姿态对虚拟物体进行控制，例如用手部的翻转动作控制虚拟物体的前移，这种对应方式不够直观，增加了用户使用过程中的复杂程度。

因此，目前亟需一种主动式柔性压力传感器的指尖交互系统及方法，能够快速、高效检测用户指尖的压力分布状态，从而进一步分析出手指在不同物品表面的滑动方向以及滑动趋势。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种主动式柔性压力传感器的指尖交互系统及方法，能够快速、高效检测用户指尖的压力分布状态，从而进一步分析出手指在不同物品表面的滑动方向以及滑动趋势，为用户提供一个良好的手势输入系统，可以实现控制虚拟物体的运动、滑动手势识别、文本输入等功能。

为达到上述目的，本发明的技术方案为：

一种主动式柔性压力传感器的指尖交互系统，包括：

传感器模块、信息处理模块和图像渲染与显示模块。

传感器模块包括微型压敏电阻、柔性传感器基底和柔性电线；微型压敏电阻在柔性传感基底上分布，柔性电线连接各个微型压敏电阻。

微型压敏电阻按照阵列分布方式在柔性传感基底上。

图像渲染与显示模块包括图像显示器和图形渲染器。

信息处理模块包括上位机和下位机。

传感器模块佩戴于指尖，微型压敏电阻的阻值根据之间的压力状态改变，传感器模块输出的电流随着阻值改变，电流传输到所述信息处理模块，信息处理模块将电流转换成阻值，再将阻值转换为压力值，并根据压力值判断指尖的移动方向，生成指令输入至图形渲染器，图形渲染器根据指令控制虚拟物体，图像显示模块对虚拟物体进行渲染。