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一种基于微多普勒特征的动态连续/非连续手势识别方法技术

技术编号:14342034 阅读:178 留言:0更新日期:2017-01-04 13:56
本发明专利技术提出的一种基于微多普勒特征的动态连续/非连续手势识别方法,属于雷达技术领域和人机交互领域。该方法首先通过雷达采集动态连续/非连续手势数据,即时域雷达信号;随后对时域雷达信号进行时频分析得到回波信号的多普勒频率随时间变化图像,即每组数据的时频图;通过对每组数据的时频分析结果进行噪声滤除和特征提取,得到手势动作的相关特征;最后由支持向量机实现对手势动作的识别分类。本发明专利技术通过引入雷达多普勒效应,降低了环境、光照等因素对手势识别的影响,提高了动态手势的识别能力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于雷达
和人机交互领域,,具体涉及一种基于微多普勒特征的动态连续/非连续手势识别方法
技术介绍
人机交互,即人与计算机实现“对话”的有效方法。随着计算机应用范围的拓展,人机交互技术也从鼠标键盘等工具向人类更熟知的语音、手势等方向发展。作为人与人交流的重要手段,手势识别技术得到越来越多的关注。目前比较成熟的手势识别技术均选用视频获取图像的方法进行信息采集,进而获取信号特征来实现各种手势的识别。然而,基于视频的手势识别技术在光照条件不好的情况下难以保证良好性能。雷达多普勒效应在目标运动参数估计方面具有优异表现,使其在军用、民用方面获得广阔的应用前景。目标在运动过程中经常会伴随着微运动,如人体走动或跑动时四肢的运动,直升机飞行时旋翼的转动等,这些微运动在雷达回波中反应为多普勒频移上引起的额外的频率调制,这种微动对雷达回波的调制被称为微多普勒效应。微多普勒效应自2004年提出以来,在人体运动、旋翼等目标微运动研究方面取得显著成绩。微多普勒效应是对随时间变化信号的频率估计。为了分析时变频率特性,傅里叶变换已不再适用,因为它不能提供与时间有关的频率信息。短时傅里叶变换(STFT,short-timeFouriertransform)作为时频分析的常用工具,其主要思想是给信号加窗,将加窗后的信号再进行傅里叶变换,加窗后使得变换为时间t附近的很小时间上的局部谱,窗函数可以根据t的位置变化在整个时间轴上平移,从而利用窗函数可以得到任意位置附近的时间段频谱实现时间局域化。STFT在微多普勒信号分析中得到广泛应用。支持向量机(SupportVectorMachine,SVM)是20世纪90年代根据统计学习理论提出的一种机器学习方法,利用有限的样本所提供的信息对模型复杂化和学习能力两者进行寻求最佳的折衷。其主要思想为把训练样本非线性的映射到一个更高维度的特征空间中,在这个高维的特征空间中寻找到一个超平面使得正例和反例两者间的隔离边缘被最大化。支持向量机因其在小样本、非线性、数据高维等机器学习问题中的突出性能,被广泛应用在模式识别、数据挖掘等领域。
技术实现思路
本专利技术针对当前手势识别方法多采用视频识别的方法,环境、光照等因素对识别效果影响较高,同时存在对动态手势识别能力较差的问题,提出了基于微多普勒特征的动态连续/非连续手势识别方法。本方法通过引入雷达多普勒效应,降低了环境、光照等因素的影响,同时提高了对动态手势的识别能力。一种基于微多普勒特征的动态连续/非连续手势识别方法,其特征在于,该方法首先通过雷达采集动态连续/非连续手势数据,即时域雷达信号;随后对时域雷达信号进行时频分析得到回波信号的多普勒频率随时间变化图像,即每组数据的时频图;通过对每组数据的时频分析结果进行噪声滤除和特征提取,得到手势动作的相关特征;最后由支持向量机实现对手势动作的识别分类。该方法具体包括以下步骤:1)利用雷达采集多组动态连续/非连续手势数据,每组数据采集时间相同,且每组数据包含多个周期的重复手势动作;2)对步骤1)采集得到的每组数据进行时频分析;步骤1)得到的每组数据均为时域雷达信号,将时域雷达信号采用短时傅立叶变换STFT进行时频分析,得到回波信号的多普勒频率随时间变化图像,即每组数据的时频图;STFT计算如式(1)所示:STFT{x[]本文档来自技高网
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一种基于微多普勒特征的动态连续/非连续手势识别方法

【技术保护点】
一种基于微多普勒特征的动态连续/非连续手势识别方法,其特征在于,该方法首先通过雷达采集动态连续/非连续手势数据,即时域雷达信号;随后对时域雷达信号进行时频分析得到回波信号的多普勒频率随时间变化图像,即每组数据的时频图;通过对每组数据的时频分析结果进行噪声滤除和特征提取,得到手势动作的相关特征;最后由支持向量机实现对手势动作的识别分类。

【技术特征摘要】
1.一种基于微多普勒特征的动态连续/非连续手势识别方法,其特征在于,该方法首先通过雷达采集动态连续/非连续手势数据,即时域雷达信号;随后对时域雷达信号进行时频分析得到回波信号的多普勒频率随时间变化图像,即每组数据的时频图;通过对每组数据的时频分析结果进行噪声滤除和特征提取,得到手势动作的相关特征;最后由支持向量机实现对手势动作的识别分类。2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,该方法...

【专利技术属性】
技术研发人员:李刚张世猛
申请(专利权)人:清华大学
类型:发明
国别省市:北京;11

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