一种基于触摸板的动态手势识别方法、装置和系统制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于触摸板的动态手势识别方法、装置和系统，包括获取触摸板上手势对应的坐标点序列；根据坐标点序列中每相邻两个时刻的坐标点对得到运动方向向量序列；根据运动方向向量序列判断手势的类型是否为画圆操作，若是，则根据运动方向向量序列中所有相邻两个时刻之间的运动方向向量，得到画圆操作的质心坐标和运动方向，并根据质心坐标和运动方向识别出画圆操作的类型并输出，若否，待手指离开触摸板，从运动方向向量序列中提取多个特征向量序列，并根据所有特征向量序列识别出手势的类型并输出。大大简化了计算，增强了识别效率，可实时输出手势识别结果，用户体验感强，还可集成到小型嵌入式系统内，特别适用于汽车方向盘的触摸板。

A dynamic gesture recognition method, device and system based on touchpad

【技术实现步骤摘要】
一种基于触摸板的动态手势识别方法、装置和系统
本专利技术涉及人机交互
，尤其涉及一种基于触摸板的动态手势识别方法、装置和系统。
技术介绍
在人机交互领域，手势是指人类通过手指或手掌的不同姿势的组合而形成的具有特定含义的信息的集合。目前，触摸屏终端的应用越来越普及，在汽车方向盘上也开始设置触摸板，以对汽车的一些功能进行操作，例如多媒体功能(如：音乐播放和音乐音量调节)、通信功能(如：接听电话)和导航功能等。人们可以利用手势进行操作，例如，用户在触摸板上操作不同的触摸手势(如画圆、横划、竖划和斜对角划等)，可以代表不同的含义，实现不同的功能(如翻页、放大、缩小和打开文件等)，使得用户的体验感获得较大提升。现有技术中，基于触摸板的手势识别算法多采用与预先设置好的手势参考模板直接进行模板匹配的方法来识别，该方法计算较为复杂，计算量大，识别效率不高，用户体验感较差，对于一些小型嵌入式系统来说，不方便移植，通用性差。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种基于触摸板的动态手势识别方法、装置和系统，简化了计算，增强了识别效率，可以实时输出手势识别结果，用户体验感强，可集成到单片机等小型嵌入式系统内，特别适用于汽车方向盘的触摸板。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于触摸板的动态手势识别方法，包括以下步骤：步骤1：获取与手指正在作用于触摸板上的手势对应的坐标点序列；步骤2：根据坐标点序列中的每相邻两个时刻的坐标点对，得到运动方向向量序列；步骤3：根据运动方向向量序列判断所述手势的类型是否为画圆操作，若是，进行步骤4，若否，进行步骤5；步骤4：根据运动方向向量序列中的所有相邻两个时刻之间的运动方向向量，得到画圆操作在所述触摸板上的质心坐标和运动方向，并根据质心坐标和运动方向识别出画圆操作的类型并输出；步骤5：待所述手指离开所述触摸板，从运动方向向量序列中提取多个特征向量序列，并根据所有特征向量序列识别出所述手势的类型并输出。本专利技术的有益效果是：首先获取手势在触摸板上的坐标点序列，该坐标点序列包含每个时刻的触摸点对应的坐标点，因此通过每相邻两个时刻的坐标点对，可以得到运动方向向量序列；由于触摸板上的手势可以分为画圆操作和直线操作(包括向上操作、向下操作、向左操作和向右操作等几类)，而画圆操作与直线操作的特征不同，其识别方法也不同，因此可以先通过该运动方向向量序列，判断出当前输入的手势的类型是否为画圆操作，再根据判断出的结果采取不同的识别方法来识别手势并输出，当判断手势的类型为画圆操作时，可以通过所有相邻两个时刻之间的运动方向向量分别确定该画圆操作的质心及运动方向，即可确定该画圆操作的类型(即顺时针画圆或逆时针画圆)并输出；当判断手势的类型为非画圆操作，则手势为向上操作、向下操作、向左操作和向右操作等几类，该类手势只需要确定手势的方向即可确定手势的类型，因此可以通过提取运动方向向量序列中的多个特征向量序列，再通过所有的特征向量序列识别出手势的方向即可识别出手势的类型并输出；本专利技术基于触摸板的动态手势识别方法，通过先对手势进行初分类，将手势分类画圆操作和非画圆操作，再分别采用不同的识别方法来识别手势的具体类型，无需与预先设置的参考模板进行匹配，大大简化了计算，增强了识别效率，可以实时输出手势识别结果，用户体验感强，还可集成到单片机等小型嵌入式系统内，特别适用于汽车方向盘的触摸板，以实现特定的车载功能。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进：进一步：所述步骤2的具体步骤包括：步骤201：根据坐标点序列中的t时刻的坐标点和t-1时刻的坐标点，计算得到与坐标点序列中t时刻对应的相邻坐标点距离；t时刻的坐标点与t-1时刻的坐标点之间的相邻坐标点距离为：其中，d为与t时刻对应的相邻坐标点距离，xt为t时刻所述手指在所述触摸板上对应的x坐标，yt为t时刻所述手指在所述触摸板上对应的y坐标，xt-1为t-1时刻所述手指在所述触摸板上对应的x坐标，yt-1为t-1时刻所述手指在所述触摸板上对应的y坐标；步骤202：按照所述步骤201的方法，计算得到与坐标点序列中每个时刻一一对应的多个相邻坐标点距离，并按照预设的筛选判据对所有相邻坐标点距离进行筛选处理，得到多个有效坐标点；所述筛选判据为：其中，dthre为预设的距离阈值，label(d)为所述筛选判据的输出函数，当label(d)的输出值为0时，则在坐标点序列中，与相邻坐标点距离对应的一个时刻的坐标点为无效坐标点，当label(d)的输出值为1时，则在坐标点序列中，与相邻坐标点距离对应的一个时刻的坐标点为有效坐标点；步骤203：将所有有效坐标点按时间先后顺序排序，得到有效坐标点序列；步骤204：根据有效坐标点序列中的t′时刻的有效坐标点和t′-1时刻的有效坐标点，得到与t′时刻对应的运动方向向量；步骤205：按照所述步骤204的方法，得到与有效坐标点序列中每个时刻一一对应的多个运动方向向量，根据所有运动方向向量得到运动方向向量序列。上述进一步方案的有益效果是：在得到运动方向向量序列的过程中，首先通过计算坐标点序列中t时刻的坐标点与t-1时刻的坐标点之间的距离，即相邻坐标点距离d，从而可以按照同样的方法获取与坐标点序列中每个时刻对应的相邻坐标点距离；再通过预设的距离阈值及预设的筛选判据，对坐标点序列中的所有相邻坐标点距离进行筛选处理，可以丢弃一些相邻两个时刻的坐标点之间距离过小的坐标点，即无效坐标点，从而可以提高识别效率和准确率；再通过筛选处理得到的所有的有效坐标点按照时间先后顺序排序，得到有效坐标点序列，便于后续根据该有效坐标点序列得到每相邻两个时刻之间(例如有效坐标点序列中t′时刻的有效坐标点与t′-1时刻的有效坐标点)的运动方向向量，便于根据所有的运动方向向量得到运动方向向量序列，从而方便后续根据运动方向序列对手势的类型是否为画圆操作进行判断；其中，与坐标点序列中t时刻对应的相邻坐标点距离，是指t时刻的坐标点与t-1时刻的坐标点之间的距离，因此与坐标点序列中每个时刻对应的相邻坐标点距离，均是指坐标点序列中一个时刻的坐标点与其上一个时刻的坐标点之间的距离；同理，与有效坐标点序列中t′时刻对应的运动方向向量，是指t′时刻的有效坐标点与t′-1时刻的有效坐标点之间的运动方向向量，因此与有效坐标点序列中每个时刻对应的运动方向向量，均是指有效坐标点序列中一个时刻的有效坐标点与其上一个时刻的有效坐标点之间的运动方向向量；其中，当label(d)的输出值为0时，则与坐标点序列中的一个相邻坐标点距离对应的一个时刻的坐标点为无效坐标点，例如，当对坐标点序列中的与t时刻对应的相邻坐标点距离进行筛选处理，得到其label(d)的值为0时，则t时刻的坐标点为无效坐标点；当label(d)的输出值为1时，则与坐标点序列中的一个相邻坐标点距离对应的时刻的坐标点为有效坐标点，例如，当对坐标点序列中的与t-1时刻对应的相邻坐标点距离进行筛选处理，得到其label(d)的值为1时，则t-1时刻的坐标点为有效坐标点。进一步：所述步骤3的具体步骤包括：步骤301：根据运动方向向量序列中的t′时刻的运动方向向量和t′-1时刻的运动方向向量，计算得到与运动方向向量序列本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于触摸板的动态手势识别方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：获取与手指正在作用于触摸板上的手势对应的坐标点序列；步骤2：根据坐标点序列中的每相邻两个时刻的坐标点对，得到运动方向向量序列；步骤3：根据运动方向向量序列判断所述手势的类型是否为画圆操作，若是，进行步骤4，若否，进行步骤5；步骤4：根据运动方向向量序列中的所有相邻两个时刻之间的运动方向向量，得到画圆操作在所述触摸板上的质心坐标和运动方向，并根据质心坐标和运动方向识别出画圆操作的类型并输出；步骤5：待所述手指离开所述触摸板，从运动方向向量序列中提取多个特征向量序列，并根据所有特征向量序列识别出所述手势的类型并输出。

【技术特征摘要】
1.一种基于触摸板的动态手势识别方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：获取与手指正在作用于触摸板上的手势对应的坐标点序列；步骤2：根据坐标点序列中的每相邻两个时刻的坐标点对，得到运动方向向量序列；步骤3：根据运动方向向量序列判断所述手势的类型是否为画圆操作，若是，进行步骤4，若否，进行步骤5；步骤4：根据运动方向向量序列中的所有相邻两个时刻之间的运动方向向量，得到画圆操作在所述触摸板上的质心坐标和运动方向，并根据质心坐标和运动方向识别出画圆操作的类型并输出；步骤5：待所述手指离开所述触摸板，从运动方向向量序列中提取多个特征向量序列，并根据所有特征向量序列识别出所述手势的类型并输出。2.根据权利要求1所述的基于触摸板的动态手势识别方法，其特征在于，所述步骤2的具体步骤包括：步骤201：根据坐标点序列中的t时刻的坐标点和t-1时刻的坐标点，计算得到与坐标点序列中t时刻对应的相邻坐标点距离；t时刻的坐标点与t-1时刻的坐标点之间的相邻坐标点距离为：其中，d为与t时刻对应的相邻坐标点距离，xt为t时刻所述手指在所述触摸板上对应的x坐标，yt为t时刻所述手指在所述触摸板上对应的y坐标，xt-1为t-1时刻所述手指在所述触摸板上对应的x坐标，yt-1为t-1时刻所述手指在所述触摸板上对应的y坐标；步骤202：按照所述步骤201的方法，计算得到与坐标点序列中每个时刻一一对应的多个相邻坐标点距离，并按照预设的筛选判据对所有相邻坐标点距离进行筛选处理，得到多个有效坐标点；所述筛选判据为：其中，dthre为预设的距离阈值，label(d)为所述筛选判据的输出函数，当label(d)的输出值为0时，则在坐标点序列中，与相邻坐标点距离对应的一个时刻的坐标点为无效坐标点，当label(d)的输出值为1时，则在坐标点序列中，与相邻坐标点距离对应的一个时刻的坐标点为有效坐标点；步骤203：将所有有效坐标点按时间先后顺序排序，得到有效坐标点序列；步骤204：根据有效坐标点序列中的t′时刻的有效坐标点和t′-1时刻的有效坐标点，得到与有效坐标点序列中t′时刻对应的运动方向向量；步骤205：按照所述步骤204的方法，得到与有效坐标点序列中每个时刻一一对应的多个运动方向向量，并根据所有运动方向向量得到运动方向向量序列。3.根据权利要求2所述的基于触摸板的动态手势识别方法，其特征在于，所述步骤3的具体步骤包括：步骤301：根据运动方向向量序列中的t′时刻的运动方向向量和t′-1时刻的运动方向向量，计算得到与运动方向向量序列中t′时刻对应的运动方向角度差；t′时刻的运动方向向量与t′-1时刻的运动方向向量之间的运动方向角度差为：θ＝angel(vt′)-angel(vt′-1)；(3)其中，θ为与t′时刻对应的运动方向角度差，vt′为t′时刻的运动方向向量，vt′-1为t′-1时刻的运动方向向量，angel(vt′)为t′时刻的运动方向向量的角度，angel(vt′-1)为t′-1时刻的运动方向向量的角度；步骤302：按照所述步骤301的方法，分别得到在运动方向向量序列中的t′时刻之前的连续多个时刻对应的多个运动方向角度差；步骤303：根据所有运动方向角度差的正负极性进行判断，当运动方向角度差连续为正或连续为负的次数大于或等于预设次数时，则判断所述手势的类型为画圆操作，并进行步骤4，否则，进行步骤5。4.根据权利要求3所述的基于触摸板的动态手势识别方法，其特征在于，在所述步骤4中，得到质心坐标和运动方向的具体步骤包括：步骤401：根据运动方向向量序列中所有相邻两个时刻之间的运动方向向量一一对应的有效坐标点，计算画圆操作的质心坐标；计算质心坐标的公式为：其中，(xmc,ymc)为质心坐标，(xt′,yt′)为与t′时刻对应的运动方向向量对应的有效坐标点的坐标，N为有效坐标点的总数；步骤402：根据质心坐标和与t′时刻对应的运动方向向量对应的有效坐标点的坐标，得到t′时刻的画圆方向向量，根据质心坐标和与t′-1时刻对应的运动方向向量对应的有效坐标点的坐标，得...

【专利技术属性】
技术研发人员：李林峰，林碧云，
申请(专利权)人：武汉海微科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42