[发明专利]一种手势识别方法、装置及系统

说明书

本发明公开了一种手势识别方法、装置及系统，其包括：根据生物组织的电特性及变化规律，生物电阻抗信号能反应待测组织的生理、病理变化，该方法基于不同手势引起的手腕内部阻抗变化进行手势识别。该可穿戴手环装置主要由激励源模块、多路开关模块以及信号采集模块组成，通过接触式传感电极采集手腕处阻抗分布信息，传输至PC端进行特征提取，从而实现不同手势的识别。具有以下有益效果：不同于采用摄像头采集图像进行识别的方式，该系统对计算能力的要求更低，而且体积小，方便集成；不需要大量的传感器同时也不需要高精度的传感设备，一方面成本低，另一方面受环境影响小，相比数据手套等设备体验感更佳；提供了新的手势识别的思路。

技术领域

本发明涉及手势识别技术领域以及生物电阻抗测量领域，特别是涉及一种手势识别方法、装置及系统。

背景技术

手势作为自然语言的一种表现形式，是人际交往过程中不可缺少的一部分。作为跨越人机交互障碍的新技术之一，手势将取代传统的键鼠交互方式来控制自己的计算机，长期以来，一直被认为能够使人与机器之间的交互显得更加智能化、自然化。大多手势交互系统可以分为接触式传感与非接触式传感两类，前者通常基于多个传感器、加速度计或陀螺仪等技术，包括数据手套、操作手柄、触摸屏等；后者则基于雷达探测、光学传感等获取手势信息，如微型雷达、机器视觉等，要求在特定的场合使用。这些方法或需求极强的计算能力，或需要高精度的传感设备，成本高，穿戴不便、使用复杂，影响用户的使用体验，因此手势识别仍未被大范围应用于消费电子产品中。

近年来随着5G技术与物联网技术的发展，手势识别依然是人机交互的研究热点，且逐渐倾向于与可穿戴设备集成。目前基于可穿戴设备的手势识别技术一般有肌电信号传感、光传感(红外光)、压力传感。在此三种方法之外，我们设计了一种基于生物电阻抗测量技术的手势识别方法及可穿戴手环装置，该方法使用接触式传感电极，成本低、功耗低，体积小，易集成，降低了手势识别的要求。

生物电阻抗测量主要是利用生物组织的电特性及其在不同频段的弛豫效应提取人体生理、病理特征的生物医学信息检测技术。该技术通常是由分布在体表的电极向检测对象施加安全电流，并测量响应电压，从而检测相应电阻抗及其变化。手掌做出不同手势时，手腕内部组织如肌肉、血管等的分布及电特性也会随之发生变化，因此可以对不同手势带来的变化进行区分，从而进行手势识别。该技术更多的被应用于生物医学领域，鲜有将生物电阻抗传感与可穿戴设备相结合应用于手势识别以及人机交互中。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种手势识别方法、装置及系统，用于解决现有的手势识别方案中需求高精度传感器或强大计算能力所导致的成本高、不易普及等问题，并为可穿戴的手势识别技术提供一种新的方法，扩大生物电阻抗测量技术的应用领域。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种手势识别方法，包括：

构建训练集，其包括：标定多个手势，并且采集在标定手势时，使用者手腕处的生物电阻信号；

训练神经网络分类器，其包括：使用所述的训练集对所述神经网络分类器执行训练，得到训练后的神经网络分类器；

执行手势识别，其包括：针对任一手势，获取其对应的生物电阻信号且输入至所述训练后的神经网络分类器中进行识别。

进一步的，通过如下的方法来采集使用者手腕处的生物电阻信号，其包括：

通过在使用者手腕处设置接触式传感电极；

再通过该接触式传感电极向人体手腕处输入激励信号并采集响应信号。

进一步的，采用多个电极来执行响应信号的采集，其包括：

在相邻的电极对之间注入激励电流，与此同时，在除激励电极外的其他相邻电极对上测量响应电压，并循环此过程，直至所有电极对上都被施加过激励信号。