專利名稱：一種手勢(shì)識(shí)別方法及手勢(shì)識(shí)別裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種手部姿態(tài)與位置的感知方法，具體涉及一種通過(guò)手勢(shì)實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的手勢(shì)識(shí)別方法及手勢(shì)識(shí)別裝置。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著多媒體技術(shù)的普及與發(fā)展，人們?cè)趯?duì)新型人機(jī)交互技術(shù)進(jìn)行不懈的探索。使用肢體、手勢(shì)等直觀的方式完成計(jì)算機(jī)的操作，已成為一個(gè)技術(shù)熱點(diǎn)。而人的手部是又一種復(fù)雜的執(zhí)行機(jī)制，其靈活度高、表現(xiàn)力豐富且可以完成精細(xì)的操作，但這些特性也使其姿態(tài)的識(shí)別與跟蹤成為計(jì)算機(jī)研究中的重大挑戰(zhàn)。因此，通過(guò)各種高科技手段實(shí)現(xiàn)的方便、先進(jìn)、可靠的人機(jī)交互系統(tǒng)迎刃而生，很多暢銷的電子產(chǎn)品也是由于出色的人機(jī)交互手段而產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。比如任天堂的WII游戲機(jī)，其人機(jī)交互手段采取了通過(guò)游戲機(jī)遙控器內(nèi)部的加速度(傾角)傳感器介入人和游戲的交互方式，從而戰(zhàn)勝了其他技術(shù)，突出了任天堂技術(shù)的先進(jìn)；而SONY公司的PLAYSTATION III、微軟公司的X-BOX以及美國(guó)APPLE公司的IPHONE、IPAD，其成功很大程度上也是由于其產(chǎn)品的人機(jī)交互手段的先進(jìn)，比如其接觸屏幕界面的電容傳感器和畫(huà)面橫豎切換的加速度傳感器(傾角)等。當(dāng)前，手勢(shì)識(shí)別技術(shù)作為人類和計(jì)算機(jī)之間的交流手段而應(yīng)用于智能機(jī)器人、計(jì)算機(jī)、游戲機(jī)、手機(jī)、顯示器、自動(dòng)控制系統(tǒng)、生產(chǎn)技術(shù)等各種領(lǐng)域。來(lái)自微軟公司的US20100199228A1 (
公開(kāi)日為2010年8月5日)提供了利用深度攝像頭捕獲并分析用戶的身體姿態(tài)，并將其解釋為計(jì)算機(jī)命令的方案。來(lái)自Nintendo公司的US20080291160A1 (
公開(kāi)日為2008年11月27日)提供了利用紅外傳感器和加速度傳感器捕獲用戶手部位置的方案。此外，現(xiàn)有技術(shù)中還有利用數(shù)據(jù)手套來(lái)輔助對(duì)手部姿態(tài)的識(shí)別的方案。這些方案實(shí)現(xiàn)了對(duì)手部運(yùn)動(dòng)的識(shí)別，但也存在著各種不足，而且價(jià)格相當(dāng)昂貴。來(lái)自松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社的CN1276572A提供了使用攝像頭對(duì)手部進(jìn)行拍照，然后對(duì)圖像進(jìn)行歸一化分析，并將歸一化得到的圖像進(jìn)行空間投影，并將所得的投影坐標(biāo)與預(yù)先存儲(chǔ)的圖像的投影坐標(biāo)進(jìn)行比較。該方法比較直觀，但需要經(jīng)過(guò)復(fù)雜的數(shù)學(xué)計(jì)算過(guò)程，且無(wú)法對(duì)手部的空間位置進(jìn)行識(shí)別與跟蹤。而近期(2011年10月20日)在英國(guó)《每日電訊報(bào)》上報(bào)導(dǎo)的微軟公司研制的新一代體感傳感器，其工作方式是把墻壁、汽車、甚至手掌作為人機(jī)交互的觸摸屏幕。微軟研究人員研制的新一代KINEET體感傳感器，可以追蹤從人的胳膊到墻壁的運(yùn)動(dòng)，其原理是在人的肩頭使用光學(xué)投影儀器，使人手在墻壁等平面的影像當(dāng)作虛擬計(jì)算機(jī)鍵盤(pán)。美國(guó)卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的0MNIT0UCH也使用了類似原理。
這些貌似先進(jìn)的手段，其原理都是如圖I所示的通過(guò)攝像機(jī)102等光學(xué)設(shè)備拍攝人類手部103的活動(dòng)而得到手部103的運(yùn)動(dòng)圖像，然后通過(guò)計(jì)算機(jī)主機(jī)101進(jìn)行圖像處理，從而識(shí)別手部特定部分的一連串的特定活動(dòng)，由計(jì)算機(jī)主機(jī)101執(zhí)行基于由手勢(shì)識(shí)別裝置識(shí)別到的手勢(shì)虛擬光標(biāo)104而進(jìn)行各種處理。但是，在應(yīng)用上卻存在很多局限性，很多情況下他們的應(yīng)用不是很方便，例如，當(dāng)2只手相對(duì)光源重疊、2只手不在同一平面、或者是2只手垂直光源、沒(méi)有光滑平面的時(shí)候等等大多數(shù)的現(xiàn)實(shí)情況下，上述“先進(jìn)”技術(shù)也無(wú)法使用；另外，通過(guò)圖像識(shí)別一個(gè)姿勢(shì)的時(shí)間往往較長(zhǎng)，至少需要10多秒鐘，這對(duì)于高效率、快節(jié)奏的現(xiàn)代人來(lái)說(shuō)無(wú)疑是一種折磨。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種手勢(shì)識(shí)別方法及手勢(shì)識(shí)別裝置，本發(fā)明能夠替代現(xiàn)有的人機(jī)交互裝置而通過(guò)手勢(shì)實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。本發(fā)明為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，公開(kāi)了一種手勢(shì)識(shí)別方法，所述方法包括如下步驟
步驟A，獲取用于參照的運(yùn)動(dòng)參數(shù)以及手部運(yùn)動(dòng)參數(shù)；
步驟B，將手部運(yùn)動(dòng)參數(shù)與參照運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行比較，得到手部運(yùn)動(dòng)參數(shù)與參照運(yùn)動(dòng)參數(shù)之間的角度差值；
步驟C，根據(jù)手部運(yùn)動(dòng)參數(shù)與參照運(yùn)動(dòng)參數(shù)之間的角度差值得到手部的位置變化信
息；
步驟D，對(duì)手部的位置變化信息進(jìn)行識(shí)別作為手勢(shì)信息輸出。進(jìn)一步，所述用于參照的運(yùn)動(dòng)參數(shù)與手部運(yùn)動(dòng)參數(shù)是在空間具有3個(gè)自由度、6個(gè)自由度或9個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)參數(shù)。進(jìn)一步，所述手部運(yùn)動(dòng)參數(shù)與參照運(yùn)動(dòng)參數(shù)之間的角度差值為同一自由度之間的角度差值。進(jìn)一步，所述手部運(yùn)動(dòng)參數(shù)為手指在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的空間位置信息。進(jìn)一步，所述參照的運(yùn)動(dòng)參數(shù)為手背或手腕在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的空間位置信息。本發(fā)明還公開(kāi)了一種手勢(shì)識(shí)別裝置，所述裝置包括微處理器、無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊、處于不同位置的第一傳感器和多個(gè)第二傳感器，所述第一傳感器和多個(gè)第二傳感器通過(guò)導(dǎo)線與所述微處理器相連接，其中，
所述第一傳感器，用于獲取作為參照的運(yùn)動(dòng)參數(shù)；
所述多個(gè)第二傳感器，用于獲取手部不同位置的運(yùn)動(dòng)參數(shù)；
所述微處理器，用于計(jì)算所述多個(gè)第二傳感器分別獲取的手部運(yùn)動(dòng)參數(shù)與所述第一傳感器獲取的參照運(yùn)動(dòng)參數(shù)之間的角度差值，并根據(jù)手部運(yùn)動(dòng)參數(shù)與參照運(yùn)動(dòng)參數(shù)之間的角度差值計(jì)算手部的位置變化信息；
所述數(shù)據(jù)傳輸模塊，用于將所述微處理器計(jì)算的手部位置變化信息作為手勢(shì)信息輸出。進(jìn)一步，所述第一傳感器和所述第二傳感器是一種具有多自由度的傳感器，用于檢測(cè)在空間具有3個(gè)自由度、6個(gè)自由度或9個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)參數(shù)
進(jìn)一步，所述檢測(cè)在空間具有3個(gè)自由度運(yùn)動(dòng)參數(shù)的傳感器為3個(gè)自由度的磁場(chǎng)傳感器或3個(gè)自由度的加速度傳感器。進(jìn)一步，所述檢測(cè)在空間具有6個(gè)自由度運(yùn)動(dòng)參數(shù)的傳感器為3個(gè)自由度的磁場(chǎng)傳感器以及3個(gè)自由度的加速度傳感器的組合。進(jìn)一步，所述檢測(cè)在空間具有9個(gè)自由度運(yùn)動(dòng)參數(shù)的傳感器為3個(gè)自由度的磁場(chǎng)傳感器、3個(gè)自由度的加速度傳感器以及3個(gè)自由度的旋轉(zhuǎn)傳感器的組合。
進(jìn)一步，所述多個(gè)第二傳感器分別置于手指的指頭或是手指的關(guān)節(jié)處。進(jìn)一步，所述第一傳感器置于手背或手腕處。采用上述本發(fā)明技術(shù)方案的有益效果是本發(fā)明提供的手勢(shì)識(shí)別裝置不需要光學(xué)設(shè)備的輔助，而是采用傳感器器件進(jìn)行手勢(shì)識(shí)別，能夠替代現(xiàn)有的人機(jī)交互裝置而通過(guò)手勢(shì)實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，在一定程度上精簡(jiǎn)了人機(jī)交互系統(tǒng)的復(fù)雜性；另外，通過(guò)本發(fā)明提供的方法及裝置實(shí)現(xiàn)的手勢(shì)識(shí)別技術(shù)增強(qiáng)了識(shí)別速度，手勢(shì)識(shí)別時(shí)間縮短至毫秒級(jí)，且能夠同時(shí)對(duì)兩只手的手勢(shì)進(jìn)行識(shí)別，具有一定的靈活性。


圖I為現(xiàn)有技術(shù)中通過(guò)光學(xué)設(shè)備進(jìn)行手勢(shì)識(shí)別的整體系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 圖2為本發(fā)明實(shí)施例中手勢(shì)識(shí)別裝置的邏輯結(jié)構(gòu) 圖3為本發(fā)明手勢(shì)識(shí)別裝置的具體應(yīng)用原理 圖4為本發(fā)明實(shí)施例中手勢(shì)識(shí)別方法的流程 圖5A為本發(fā)明實(shí)施例中表示數(shù)字I的手勢(shì) 圖5B為本發(fā)明實(shí)施例中表示數(shù)字2的手勢(shì)圖；
圖5C為本發(fā)明實(shí)施例中表示數(shù)字5的手勢(shì) 圖為本發(fā)明實(shí)施例中表示數(shù)字8的手勢(shì)圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。圖2為本發(fā)明實(shí)施例中手勢(shì)識(shí)別裝置的邏輯結(jié)構(gòu)圖，如圖2所示，所述手勢(shì)識(shí)別裝置包括微處理器201、無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊204、處于不同位置的第一傳感器202和多個(gè)第二傳感器203 (第二傳感器I、第二傳感器2、……、第二傳感器n)，所述第一傳感器202和多個(gè)第二傳感器204與所述微處理器201相連接。在本發(fā)明實(shí)施例中，所述第一傳感器202，用于獲取作為參照的運(yùn)動(dòng)參數(shù)；所述多個(gè)第二傳感器203，用于獲取手部不同位置的運(yùn)動(dòng)參數(shù)；所述微處理器201，用于計(jì)算所述多個(gè)第二傳感器203分別獲取的手部運(yùn)動(dòng)參數(shù)與所述第一傳感器202獲取的參照運(yùn)動(dòng)參數(shù)之間的角度差值，并根據(jù)手部運(yùn)動(dòng)參數(shù)與參照運(yùn)動(dòng)參數(shù)之間的角度差值計(jì)算手部的位置變化信息；所述無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊204，用于將所述微處理器201計(jì)算的手部位置變化信息作為手勢(shì)信息輸出。在本發(fā)明實(shí)施例中，所述第一傳感器202和所述第二傳感器203是一種多自由度傳感器，能夠檢測(cè)在空間具有3個(gè)自由度、6個(gè)自由度或9個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)參數(shù)。在該實(shí)施方式中，所述檢測(cè)在空間具有3個(gè)自由度運(yùn)動(dòng)參數(shù)的傳感器為3個(gè)自由度的磁場(chǎng)傳感器或3個(gè)自由度的加速度傳感器；所述檢測(cè)在空間具有6個(gè)自由度運(yùn)動(dòng)參數(shù)的傳感器為3個(gè)自由度的磁場(chǎng)傳感器以及3個(gè)自由度的加速度傳感器的組合；所述檢測(cè)在空間具有9個(gè)自由度運(yùn)動(dòng)參數(shù)的傳感器為3個(gè)自由度的磁場(chǎng)傳感器、3個(gè)自由度的加速度傳感器以及3個(gè)自由度的旋轉(zhuǎn)傳感器的組合。圖3為本發(fā)明手勢(shì)識(shí)別裝置的具體應(yīng)用原理圖，在實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)實(shí)際需要選擇相應(yīng)自由度的傳感器作為第一傳感器202或第二傳感器203，在本發(fā)明實(shí)施例中，所述第一傳感器202可以置于人體的手背或手腕處，并與同設(shè)于手背或手腕處的微處理器201相連接；所述多個(gè)第二傳感器203可以分別置于人體不同手指的指頭或是手指的關(guān)節(jié)處，并通過(guò)導(dǎo)線與設(shè)于手背或手腕處的微處理器201相連接。通過(guò)手指或手背上設(shè)置的傳感器檢測(cè)相應(yīng)部位在X、Y、Z空間三個(gè)自由度(即空間坐標(biāo))的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，為了獲取更精準(zhǔn)的手勢(shì)參數(shù)，還可以檢測(cè)圍繞X、Y、Z三個(gè)軸旋轉(zhuǎn)自由度(即手部的俯仰角、橫擺角與扭轉(zhuǎn)角)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)以及根據(jù)地理磁場(chǎng)方向所確定的A、B、C三個(gè)方向(如A指向正北方、B指正東方、C指向正上方)自由度的運(yùn) 動(dòng)參數(shù)。由微處理器201對(duì)各第二傳感器203獲取的運(yùn)動(dòng)參數(shù)與第一傳感器202獲取的運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行比較，通過(guò)比較兩個(gè)參數(shù)在同一自由度之間的角度差值，而得到手指的位置變化信息，并通過(guò)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊204將其作為手勢(shì)信息輸出。本發(fā)明的手勢(shì)識(shí)別裝置可以設(shè)計(jì)成諸如手套或手環(huán)與指環(huán)相結(jié)合的形式，當(dāng)然，所述的手環(huán)與指環(huán)也并不一定是完整的環(huán)形，也可以是不閉合的半環(huán)形，可以根據(jù)實(shí)際需要或佩戴的方便而設(shè)計(jì)成其他各種形式。在上述實(shí)施方式中，可以通過(guò)手勢(shì)識(shí)別裝置代替人機(jī)交互的輸入設(shè)備計(jì)算機(jī)鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、觸摸屏幕等，以及代替游戲控制裝置(JOYSTICK)、遙控器、聲音識(shí)別系統(tǒng)、光學(xué)設(shè)備等；通過(guò)本發(fā)明實(shí)施例提供的手勢(shì)識(shí)別裝置輸出的手勢(shì)信息可以控制諸如計(jì)算機(jī)、智能電話機(jī)、電視、IPADS、游戲設(shè)備、機(jī)器控制設(shè)備、運(yùn)動(dòng)裁判設(shè)備、車輛、飛行器顯示設(shè)備、辦公設(shè)備、打印設(shè)備、顯示設(shè)備、三維作戰(zhàn)沙盤(pán)等機(jī)器的運(yùn)行。圖4為本發(fā)明實(shí)施例中手勢(shì)識(shí)別方法的流程圖，如圖4所示，所述手勢(shì)識(shí)別方法包括如下步驟
步驟401，獲取用于參照的運(yùn)動(dòng)參數(shù)以及手部運(yùn)動(dòng)參數(shù)；
該實(shí)施方式中，所述手部運(yùn)動(dòng)參數(shù)為手指在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的空間位置信息；所述參照的運(yùn)動(dòng)參數(shù)為手背或手腕在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的空間位置信息。所述用于參照的運(yùn)動(dòng)參數(shù)與手部運(yùn)動(dòng)參數(shù)是在空間具有3個(gè)自由度、6個(gè)自由度或9個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)參數(shù)。步驟402，將手部運(yùn)動(dòng)參數(shù)與參照運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行比較，得到手部運(yùn)動(dòng)參數(shù)與參照運(yùn)動(dòng)參數(shù)之間的角度差值；
本實(shí)施例中，所述手部運(yùn)動(dòng)參數(shù)與參照運(yùn)動(dòng)參數(shù)之間的角度差值為同一自由度之間的角度差值。步驟403，根據(jù)手部運(yùn)動(dòng)參數(shù)與參照運(yùn)動(dòng)參數(shù)之間的角度差值得到手部的位置變化信息；
步驟404，對(duì)手部的位置變化信息進(jìn)行識(shí)別作為手勢(shì)信息輸出。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白，上述的本發(fā)明的各模塊或各步驟可以用通用的計(jì)算裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，它們可以集中在單個(gè)的計(jì)算裝置上，或者分布在多個(gè)計(jì)算裝置所組成的網(wǎng)絡(luò)上，可選地，它們可以用計(jì)算裝置可執(zhí)行的程序代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)，從而，可以將它們存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置中由計(jì)算裝置來(lái)執(zhí)行，或者將它們分別制作成各個(gè)集成電路模塊，或者將它們中的多個(gè)模塊或步驟制作成單個(gè)集成電路模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明不限制于任何特定的硬件和軟件結(jié)合。以下通過(guò)具體的實(shí)施例詳細(xì)描述本發(fā)明的原理，當(dāng)人體手部如圖3所示佩戴一套本發(fā)明的手勢(shì)識(shí)別裝置時(shí)，任何一個(gè)手指的三維運(yùn)動(dòng)都會(huì)被位于手指的第二傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到，手指的任何運(yùn)動(dòng)都被指頭或者是手指關(guān)節(jié)上的第二傳感器記錄并和置于手背的第一傳感器監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，同一自由度(或者同軸)的角度差體現(xiàn)為手指位置的變化和姿勢(shì)。由于數(shù)據(jù)的比較是指頭相對(duì)于手背，所以本發(fā)明專利不需要任何固定和虛擬平面，通過(guò)傳感器就能夠?qū)崟r(shí)記錄2個(gè)手的10個(gè)手指在任意空間的運(yùn)動(dòng)和變化。如果所述第一傳感器和所述第二傳感器采用的是具有9個(gè)自由度的傳感器，則能記錄手和手指姿勢(shì)變動(dòng)的速度、加速度、角加速度等參數(shù)。當(dāng)將上述手勢(shì)識(shí)別裝置應(yīng)用于打電話或者切換電視頻道的時(shí)候可以用中國(guó)人常用的手指數(shù)字方法。參見(jiàn)圖5A至圖5D，當(dāng)用手指姿勢(shì)表示中國(guó)人的“I”時(shí)，只有位于食指的傳感器獲取的X、Y、Z和A、B、C六個(gè)參數(shù)和位置與手背或者手腕的傳感器獲取的上述六個(gè)參數(shù)基本相同，而中指和中指后面2個(gè)手指(共3個(gè)指頭)的X、Y、Z和A、B、C基本相同，但是X、Y、Z和A、B、C中會(huì)有一個(gè)參數(shù)和手背上的相應(yīng)參數(shù)存在150度到270度的角度差。(4個(gè)手指的手指蓋，即傳感器的位置附近，基本和手背平行)。當(dāng)用手指姿勢(shì)表示中國(guó)人的“2”時(shí)，食指和中指的傳感器獲取的X、Y、Z和A、B、C六個(gè)參數(shù)和位置于手背或者手腕的上述六個(gè)參數(shù)基本相同，中指后面2個(gè)手指之間的X、Y、Z和A、B、C基本相同，但是X、Y、Z和A、B、C中會(huì)有一個(gè)參數(shù)和手背上的相應(yīng)參數(shù)存在150度到270度的角度差。當(dāng)用手指姿勢(shì)表示中國(guó)人的“5”時(shí)，則5個(gè)手指的傳感器分別獲取的X、Y、Z和A、B、C六個(gè)參數(shù)和位置與手背或者手腕的傳感器獲取的上述六個(gè)參數(shù)都基本相同。在區(qū)別中國(guó)人使用手勢(shì)表示的數(shù)字“I”和“8”時(shí)，由于拇指不像上述4個(gè)手指，拇指的傳感器獲取的X、Y、Z和A、B、C與手背或手腕的傳感器獲取的X、Y、Z和A、B、C存在一定的角度差，但是當(dāng)拇指姿勢(shì)為“I”或“8”時(shí)其位置不一樣，因此可以從位于拇指的傳感器和位于手背或手腕的傳感器獲取的X、Y、Z和A、B、C的角度差判斷出拇指的位置，從而判斷該手勢(shì)表示的是“I”還是“8”。當(dāng)用手指姿勢(shì)表示其它數(shù)字時(shí)，其原理與上述方法類同，此處不再一一贅述。通過(guò)本發(fā)明提供的手勢(shì)識(shí)別裝置運(yùn)用上述原理可以實(shí)現(xiàn)利用手勢(shì)信息打電話或者切換電視頻道的功能，不需要任何光學(xué)設(shè)備的輔助，且識(shí)別時(shí)間只需要毫秒，具有更快的反應(yīng)速度。當(dāng)將本發(fā)明所述的手勢(shì)識(shí)別裝置應(yīng)用于電腦輸入時(shí)，由于本發(fā)明提供的手勢(shì)識(shí)別裝置是在3維以上空間運(yùn)用，所以2個(gè)手控制的“2組鍵盤(pán)”之間可以是任何角度，甚至可以是2只手都在握汽車方向盤(pán)的時(shí)候。在使用虛擬鍵盤(pán)利用左右手進(jìn)行打字時(shí)，手指“觸摸”的相對(duì)位置，或者按鍵之間的距離是固定的，并結(jié)合軟件進(jìn)行識(shí)別或判斷。比如當(dāng)用右手輸A “YOU”時(shí)，計(jì)算機(jī)也可以把“UPI ”當(dāng)成一種可能性，但是幾個(gè)字下來(lái)，計(jì)算機(jī)就能夠判斷出來(lái)是“YOU”還是“UPI”;在該實(shí)施方式中，利用手勢(shì)識(shí)別裝置進(jìn)行電腦輸入的原理與上述手勢(shì)表示數(shù)字的原理相類似，都是通過(guò)位于手指和手背或手腕的傳感器獲取相應(yīng)的X、Y、Z和A、B、C等參數(shù)，通過(guò)計(jì)算手指相對(duì)于手背或手腕的同一自由度(或者同軸)的參數(shù)的角度差而確定手指的位置變化和姿勢(shì)，從而輸入相應(yīng)的信息。同時(shí)在采用本發(fā)明的手勢(shì)識(shí)別裝置進(jìn)行輸入的手段時(shí)還可以發(fā)出聲音，讓人選擇，選擇時(shí)通過(guò)手勢(shì)“說(shuō)”NO，或者0K。目前MICROSOFT的辦法是手在一個(gè)平面“寫(xiě)字”，發(fā)光裝置照在手指上，相機(jī)根據(jù) 手在平面的位置判斷可能是哪個(gè)字母，光源、手指、平面和相機(jī)4者之間受到很多外部因素的限制。而采用本發(fā)明的手勢(shì)識(shí)別裝置沒(méi)有光源、相機(jī)、平面的限制，虛擬鍵盤(pán)可以在任意空間或者平面。與MICROSOFT相比本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于，前者使用桌面的時(shí)候，桌面要平，沒(méi)有其他東西，而本發(fā)明所使用的虛擬桌面，2只手可以是在一個(gè)咖啡杯的2側(cè)，或者是桌上的菜盤(pán)子，當(dāng)然也可以是其他地方，如在菜盤(pán)子旁邊也可以；再比如，當(dāng)司機(jī)在開(kāi)車時(shí)，手不離開(kāi)方向盤(pán)也可以實(shí)時(shí)進(jìn)行文字輸入；士兵在戰(zhàn)場(chǎng)上，2只手扶槍，在保證避免錯(cuò)誤擊發(fā)子彈的情況下，手可以在槍托上面進(jìn)行文字輸入，以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的信息傳輸。因?yàn)楸景l(fā)明的手勢(shì)識(shí)別裝置不需要光源和相機(jī)看見(jiàn)手指在桌面的位置，文字的輸入可以根據(jù)手指在3維空間的運(yùn)動(dòng)由傳感器做出判斷，因此具有更高的靈活性、高速等特點(diǎn)。當(dāng)將本發(fā)明所述的手勢(shì)識(shí)別裝置應(yīng)用 于秘密通信時(shí)，信息可以通過(guò)上述原理利用手勢(shì)輸入并被機(jī)器所識(shí)別，例如手勢(shì)信息可以在衣兜內(nèi)部或者在有遮蓋物掩飾的情況下完成，而輸入的手勢(shì)信息可以通過(guò)音頻或視頻的方式輸出。比如在進(jìn)行橄欖球比賽時(shí)，四分衛(wèi)可以運(yùn)用本發(fā)明的手勢(shì)識(shí)別裝置通過(guò)手勢(shì)發(fā)布進(jìn)攻路徑，己方隊(duì)員通過(guò)音頻得到信息而協(xié)同進(jìn)攻。同時(shí)，本發(fā)明所述的手勢(shì)識(shí)別裝置還可用于競(jìng)賽中的運(yùn)動(dòng)裁判，通過(guò)本發(fā)明的手勢(shì)識(shí)別裝置和識(shí)別方法識(shí)別裁判的手勢(shì)信息，從而減少人為識(shí)別錯(cuò)誤，使得競(jìng)賽更加公平、公正。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種手勢(shì)識(shí)別方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟 步驟A，獲取用于參照的運(yùn)動(dòng)參數(shù)以及手部運(yùn)動(dòng)參數(shù)； 步驟B，將手部運(yùn)動(dòng)參數(shù)與參照運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行比較，得到手部運(yùn)動(dòng)參數(shù)與參照運(yùn)動(dòng)參數(shù)之間的角度差值； 步驟C，根據(jù)手部運(yùn)動(dòng)參數(shù)與參照運(yùn)動(dòng)參數(shù)之間的角度差值得到手部的位置變化信息； 步驟D，對(duì)手部的位置變化信息進(jìn)行識(shí)別作為手勢(shì)信息輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的手勢(shì)識(shí)別方法，其特征在于，所述用于參照的運(yùn)動(dòng)參數(shù)與手部運(yùn)動(dòng)參數(shù)是在空間具有3個(gè)自由度、6個(gè)自由度或9個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)參數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的手勢(shì)識(shí)別方法，其特征在于，所述手部運(yùn)動(dòng)參數(shù)與參照運(yùn)動(dòng)參數(shù)之間的角度差值為同一自由度之間的角度差值。
4.根據(jù)權(quán)利要求I 3任一項(xiàng)所述的手勢(shì)識(shí)別方法，其特征在于，所述手部運(yùn)動(dòng)參數(shù)為手指在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的空間位置信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求I 3任一項(xiàng)所述的手勢(shì)識(shí)別方法，其特征在于，所述參照的運(yùn)動(dòng)參數(shù)為手背或手腕在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的空間位置信息。
6.一種手勢(shì)識(shí)別裝置，其特征在于，所述裝置包括微處理器、無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊、處于不同位置的第一傳感器和多個(gè)第二傳感器，所述第一傳感器和多個(gè)第二傳感器通過(guò)導(dǎo)線與所述微處理器相連接，其中， 所述第一傳感器，用于獲取作為參照的運(yùn)動(dòng)參數(shù)； 所述多個(gè)第二傳感器，用于獲取手部不同位置的運(yùn)動(dòng)參數(shù)； 所述微處理器，用于計(jì)算所述多個(gè)第二傳感器分別獲取的手部運(yùn)動(dòng)參數(shù)與所述第一傳感器獲取的參照運(yùn)動(dòng)參數(shù)之間的角度差值，并根據(jù)手部運(yùn)動(dòng)參數(shù)與參照運(yùn)動(dòng)參數(shù)之間的角度差值計(jì)算手部的位置變化信息； 所述數(shù)據(jù)傳輸模塊，用于將所述微處理器計(jì)算的手部位置變化信息作為手勢(shì)信息輸出。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的手勢(shì)識(shí)別裝置，其特征在于，所述第一傳感器和所述第二傳感器是一種具有多自由度的傳感器，用于檢測(cè)在空間具有3個(gè)自由度、6個(gè)自由度或9個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)參數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的手勢(shì)識(shí)別裝置，其特征在于，所述檢測(cè)在空間具有3個(gè)自由度運(yùn)動(dòng)參數(shù)的傳感器為3個(gè)自由度的磁場(chǎng)傳感器或3個(gè)自由度的加速度傳感器。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的手勢(shì)識(shí)別裝置，其特征在于，所述檢測(cè)在空間具有6個(gè)自由度運(yùn)動(dòng)參數(shù)的傳感器為3個(gè)自由度的磁場(chǎng)傳感器以及3個(gè)自由度的加速度傳感器的組合。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的手勢(shì)識(shí)別裝置，其特征在于，所述檢測(cè)在空間具有9個(gè)自由度運(yùn)動(dòng)參數(shù)的傳感器為3個(gè)自由度的磁場(chǎng)傳感器、3個(gè)自由度的加速度傳感器以及3個(gè)自由度的旋轉(zhuǎn)傳感器的組合。
11.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的手勢(shì)識(shí)別裝置，其特征在于，所述多個(gè)第二傳感器分別置于手指的指頭或是手指的關(guān)節(jié)處。
12.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的手勢(shì)識(shí)別裝置，其特征在于，所述第一傳感器置于手背或手腕處。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種手勢(shì)識(shí)別方法及手勢(shì)識(shí)別裝置，所述手勢(shì)識(shí)別方法包括步驟A，獲取用于參照的運(yùn)動(dòng)參數(shù)以及手部運(yùn)動(dòng)參數(shù)；步驟B，將手部運(yùn)動(dòng)參數(shù)與參照運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行比較，得到手部運(yùn)動(dòng)參數(shù)與參照運(yùn)動(dòng)參數(shù)之間的角度差值；步驟C，根據(jù)手部運(yùn)動(dòng)參數(shù)與參照運(yùn)動(dòng)參數(shù)之間的角度差值得到手部的位置變化信息；步驟D，對(duì)手部的位置變化信息進(jìn)行識(shí)別作為手勢(shì)信息輸出。本發(fā)明提供的手勢(shì)識(shí)別裝置不需要光學(xué)設(shè)備的輔助，而是采用傳感器器件進(jìn)行手勢(shì)識(shí)別，能夠替代現(xiàn)有的人機(jī)交互裝置而通過(guò)手勢(shì)實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，在一定程度上精簡(jiǎn)了人機(jī)交互系統(tǒng)的復(fù)雜性；且具有識(shí)別速度快以及一定的靈活性等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G06F3/01GK102707799SQ20121012789
公開(kāi)日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月12日
發(fā)明者詹姆斯·劉 申請(qǐng)人:北京盈勝泰科技術(shù)有限公司