基于腕帶和手環(huán)類產(chǎn)品采用四種手勢實現(xiàn)控制的方法
【專利摘要】本發(fā)明基于肌電信號分析的方法來進行手勢識別，進而通過手勢控制電子產(chǎn)品。采用的四種手勢分別為握拳、伸掌、屈腕、伸腕。用戶通過佩戴具有手勢識別功能的此類腕帶或手環(huán)來檢測肌電信號，實現(xiàn)手勢的解析，并通過有線或無線傳輸方式，對受控電子產(chǎn)品發(fā)出控制指令，包括但不限于：打開、關(guān)閉、增加、減少、放大、縮小、加速、減速、旋轉(zhuǎn)、靜止、指定數(shù)字或字符、指定的鍵盤符號等。電子產(chǎn)品包括但不限于手機、電腦、筆記本、Pad類產(chǎn)品、家用電器（如空調(diào)，電視，電風(fēng)扇等）、投影儀、遙控玩具、電子游戲機、智能手表、智能眼鏡等產(chǎn)品。
【專利說明】基于腕帶和手環(huán)類產(chǎn)品采用四種手勢實現(xiàn)控制的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是一種新的人機界面裝置，將人類最自然舒適的手勢，轉(zhuǎn)換成為控制電子設(shè)備或電子儀器的控制信號，【技術(shù)領(lǐng)域】涵蓋:人體肌肉學(xué)的表面肌肉電流(surfaceelectromyographic, SEMG)信號分析；高精度低噪聲的信號采集傳感器電路；信號特征提取與識別分類的識演算法；低功耗微尺寸信號處理器與有線或無線傳輸系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]人體肌肉學(xué)的表面肌電信號(surface electromyographic, SEMG)信號分析以及肌電控制(Myoelectric control)是指:人體對于不同手勢運用到不同的手臂肌肉，不同手勢產(chǎn)生不同的表面肌肉電流信號，利用緊貼在手臂表皮的電極將肌電信號采集下來，通過數(shù)學(xué)運算提取其特征后，通過分類器識別出此信號屬于哪個手勢。肌電信號非常微弱，特別是表面肌電信號的信噪比極低，會隨著個體的不同、環(huán)境溫度濕度的不同、手勢的偏差、佩戴位置的偏差、周遭環(huán)境的電氣噪聲等因素而受到影響，采用高精度低噪聲的信號采集傳感器電路可以克服上述問題。在高精度低噪聲信號采集傳感器電路得到信號后，采用信號特征提取與識別分類的識演算法，將每個通道的肌電信號截取有效區(qū)間，依據(jù)其有效信號的功率大小與頻譜分布等多維特征參數(shù)，通過分類器識別出屬于何種手勢。作為一種電池供電的可穿戴技術(shù)，本發(fā)明還涉及到低功耗微尺寸信號處理器的應(yīng)用，以及低功耗有線和無線傳輸技術(shù)的應(yīng)用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明采用計算手臂肌肉電流信號特征值的方法來進行手勢識別，進而控制電子設(shè)備。當(dāng)用戶佩戴本發(fā)明的腕帶或者手環(huán)，并做出握拳、伸掌、屈腕、伸腕之中任何一種手勢時，腕帶或手環(huán)通過對用戶的手臂肌電信號進行特征值提取，通過分類器區(qū)分出該種手勢，并通過有線或無線發(fā)送方式，發(fā)出所賦予的指令，包括但不限于:打開、關(guān)閉、增加、減少、放大、縮小、加速、減速、旋轉(zhuǎn)、靜止、指定數(shù)字或字符、指定的鍵盤符號等動作指令，來控制要操作的電子設(shè)備與儀器。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0004]圖1:腕帶或手環(huán)佩戴在前臂的一種方式。
[0005]圖2:腕帶或手環(huán)佩戴在手腕的一種方式。
[0006]圖3:握拳手勢圖。
[0007]圖4:伸掌手勢的正面圖。
[0008]圖5:伸掌手勢的背面圖。
[0009]圖6:屈腕的手勢。
[0010]圖7:伸腕的手勢。
[0011]圖8:手勢用于控制電子設(shè)備的例子-握拳關(guān)閉空調(diào)。
[0012]圖9:手勢用于控制電子設(shè)備的例子-伸掌打開空調(diào)。
[0013]圖10:手勢用于控制電子設(shè)備的例子-握拳控制游戲車輛進行加速。
[0014]圖11:手勢用于控制電子設(shè)備的例子-伸掌控制游戲車輛進行剎車。
[0015]圖12:手勢用于控制電子設(shè)備的例子-伸腕控制游戲車輛進行右轉(zhuǎn)。
[0016]圖13:手勢用于控制電子設(shè)備的例子-屈腕控制游戲車輛進行左轉(zhuǎn)。

【具體實施方式】
[0017]用戶通過佩戴于手臂或手腕上的腕帶或手環(huán)類產(chǎn)品，做握拳、伸掌、屈腕、伸腕之中任何一種手勢，產(chǎn)生不同的肌電信號，腕帶或手環(huán)類產(chǎn)品通過實時采集分析肌電信號來區(qū)分不同手勢，映射成不同的機器命令，并發(fā)出控制命令到受控電子設(shè)備。受控制的電子設(shè)備和電子儀器包括但不限于手機、電腦、筆記本、Pad或PDA類產(chǎn)品、家用電器(如空調(diào)，電視，電風(fēng)扇等)、投影儀、遙控玩具、電子游戲機、智能手表和智能眼鏡類產(chǎn)品。當(dāng)任何一種手勢發(fā)生時，腕帶或手環(huán)通過檢測手勢，采用有線或無線發(fā)送方式，發(fā)出手勢所賦予的控制指令，包括但不限于:打開、關(guān)閉、往上增加、往下減少、放大、縮小、加速，減速、指定數(shù)字或字符、指定的鍵盤符號、旋轉(zhuǎn)、靜止等動作指令，來控制受控電子設(shè)備與儀器。
[0018]如圖1表示的是腕帶或手環(huán)佩戴在前臂的一種方式:腕帶或手環(huán)(101)在此方式之下，可以檢測前臂的表面肌肉電流，來識別手勢。
[0019]如圖2表示的是腕帶或手環(huán)佩戴在手腕的一種方式:腕帶或手環(huán)(201)在此方式之下，可以檢測手腕的表面肌肉電流，來識別手勢。
[0020]如圖3表示的是握拳手勢:經(jīng)由用戶佩戴的腕帶或手環(huán)(301)來檢測肌電信號，解析出是握拳的手勢(302)。
[0021]圖4表示的是伸掌手勢的正面圖:經(jīng)由用戶佩戴的腕帶或手環(huán)(401)來檢測肌電信號，解析出是伸掌的手勢(402)。
[0022]圖5表示的是伸掌手勢的背面圖:經(jīng)由用戶佩戴的腕帶或手環(huán)(501)來檢測肌電信號，解析出是伸掌的手勢(502)。
[0023]圖6表示的是屈腕手勢:經(jīng)由用戶佩戴的腕帶或手環(huán)(601)來檢測肌電信號，解析出是屈腕的手勢￠02)。
[0024]圖7表示的是伸腕手勢:經(jīng)由用戶佩戴的腕帶或手環(huán)(701)來檢測肌電信號，解析出是伸腕的手勢(702)。
[0025]圖8表示的是手勢用于控制電子設(shè)備的例子，通過腕帶或手環(huán)(801)解析出握拳手勢來關(guān)閉空調(diào)(802)。
[0026]圖9表示的是手勢用于控制電子設(shè)備的例子-通過腕帶或手環(huán)(901)解析伸掌手勢，并打開空調(diào)(902)。
[0027]圖10表示的是手勢用于控制電子設(shè)備的例子-通過腕帶或手環(huán)(1001)解析握拳手勢，并控制電子游戲里的車輛(1002)進行加速。
[0028]圖11表示的是手勢用于控制電子設(shè)備的例子-通過腕帶或手環(huán)(1101)解析伸掌手勢，并控制電子游戲里的車輛進行剎車(1102)。
[0029]圖12表示的是手勢用于控制電子設(shè)備的例子-通過腕帶或手環(huán)(1201)解析伸腕手勢，并控制電子游戲里的車輛進行右轉(zhuǎn)(1203)。
[0030]圖13表示的是手勢用于控制電子設(shè)備的例子-通過腕帶或手環(huán)(1301)解析屈腕手勢，并控制電子游戲里的車輛(1302)進行左轉(zhuǎn)(1303)。
[0031]最后應(yīng)說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明可能的技術(shù)方案而非限制。根據(jù)實際應(yīng)用的不同，產(chǎn)品在外觀、算法等可以有差異，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍。
【權(quán)利要求】
1.本專利為一種基于手勢識別類腕帶和手環(huán)型產(chǎn)品采用四種手勢實現(xiàn)控制其他電子設(shè)備的方法，其特征在于:對于電子產(chǎn)品的功能控制，比如打開、關(guān)閉、前進、后退等各種功能，透過四種手勢來代表這不同的功能，并由腕帶或手環(huán)將手勢動作相應(yīng)的手臂表面肌肉電流進行采集、分析、識別，辨認出手勢后，將控制命令發(fā)送到接收的電子設(shè)備或電子儀器上面。
2.如權(quán)利要求1所述的一種腕帶和手環(huán)類產(chǎn)品采用四種手勢實現(xiàn)控制的方法，其特征在于，手勢不分左手與右手，產(chǎn)品所運用到的四種控制手勢為:握拳(Hand Grasp)，簡稱HDGP ;伸掌(Palm Extens1n),簡稱 EXPM ;屈腕(Wrist Flex1n),簡稱 FLffR ;伸腕(WristExtens1n),簡稱 EXWR。
3.如權(quán)利要求1與2所述的利用握拳、伸掌、屈腕、伸腕手勢作為控制電子設(shè)備或電子儀器方法的腕帶或手環(huán)，其特征在于:手勢的判斷是基于不同手勢動作會產(chǎn)生不同的肌電信號，并可依據(jù)這些肌電信號間的差異，判斷出是哪一種手勢，用戶通過佩戴具有肌電信號檢測手勢功能的電子腕帶或手環(huán)來檢測手勢，并通過有線或無線傳輸方式，發(fā)送控制指令給受控制設(shè)備，實現(xiàn)通過手勢動作進行控制的目的。
4.如權(quán)利要求1與2所述的利用握拳、伸掌、屈腕、伸腕手勢作為控制電子設(shè)備或電子儀器的腕帶或手環(huán)，其特征在于:受控制的電子設(shè)備和電子儀器包括但不限于手機、電腦筆記本、Pad或PDA類產(chǎn)品、家用電器(如空調(diào)，電視，電風(fēng)扇等)、投影儀，有線或無線遙控玩具、電子游戲機、智能手表和智能眼鏡類產(chǎn)品。
5.如權(quán)利要求1與2所述的利用握拳、伸掌、屈腕、伸腕手勢作為控制電子設(shè)備或電子儀器的腕帶或手環(huán)，其特征在于:當(dāng)握拳、伸掌、屈腕、伸腕任何一種手勢發(fā)生時，腕帶或手環(huán)通過肌電信號檢測并區(qū)分出此種手勢，通過有線或無線發(fā)送方式，對受控制設(shè)備發(fā)出所賦予的控制指令，包括但不限于:打開、關(guān)閉、增加、減少、放大、縮小、加速、減速、旋轉(zhuǎn)、靜止、指定數(shù)字或字符、指定的鍵盤符號等指令，來控制要操作的電子設(shè)備與儀器。
【文檔編號】G06F3/01GK104199546SQ201410435318
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月31日
【發(fā)明者】不公告發(fā)明人 申請人:上海威璞電子科技有限公司