一种基于手势操控的人机交互系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于手势操控的人机交互系统，包括信号发射装置和信号接收执行装置；所述信号发射装置包括信号发射模块、信号接收模块、信号处理模块、信号分类模块和无线信号发送模块；所述信号接收执行装置包括无线信号接收模块、芯片主控模块和驱动执行模块；有益效果是：本发明专利技术的信号发射装置是智能手环等穿戴方便且成本较低的、用户操作使用方便且手势动作不受约束限制，手势可以执行手指紧闭、食指和拇指紧闭其他手指伸出、五指张开等简单的动作即可发射肌电信号，因此容易大量投入实际生产使用。

A human-computer interaction system based on gesture control

【技术实现步骤摘要】
一种基于手势操控的人机交互系统
本专利技术人机交互
，尤其涉及一种基于手势操控的人机交互系统。
技术介绍
随着交叉学科研究的发展，表面肌电信号手势识别被广泛应用于生物医学、康复工程和人工智能等方面，此项研究在生物信号处理和模式识别领域已发展成为热门的研究课题。手势识别可以让肢体残疾患者通过假肢有效完成肢体动作，有希望回到正常人的生活状态；可以使聋哑人和健康人的手势交流变得简单，更容易理解彼此的交流意图；也可以用在体感游戏和智能设备中使人们的生活更加方便智能，提高生活质量。表面肌电手势信号本身存在非线性、非平稳、随机性强、信号弱等特点，采集过程中会加入背景噪声。表面肌电信号手势识别目前应用得较多的是人机交互
，它主要包括人与执行机构(如机器人等)的交互和执行机构与环境的交互。前者的意义在于可由人去实现执行机构在未知或非确定环境中难以做到的规划和决策；而后者的意义在于可由机器人去完成人所不能达到的恶劣环境或远距离环境中的作业任务。目前，常用的人机交互技术是基于传感器的手势交互技术，该技术的应用需要用户佩戴位置传感器等硬件设备，利用传感器采集手指状态及运动轨迹等信息，从而进行运算处理让计算机识别手势动作，实现各种交互控制。但是缺点在于设备穿戴复杂、成本高、用户操作使用不便且手势动作受一定约束限制，因此难以大量投入实际生产使用，这是目前亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于手势操控的人机交互系统，穿戴设备简单、成本低、用户通过穿戴设备操作简单。为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案为：一种基于手势操控的人机交互系统，包括信号发射装置和信号接收执行装置；所述信号发射装置包括信号发射模块、信号接收模块、信号处理模块、信号分类模块和无线信号发送模块；所述信号接收执行装置包括无线信号接收模块、芯片主控模块和驱动执行模块；所述信号发射模块用于使用者发出标记信号，所述信号接收模块用于接收获取所述标记信号，所述信号处理模块用于对所述标记信号缓冲、滤波和放大处理以提取特征向量，所述信号分类模块对所述特征向量分类整理分析形成控制指令，所述无线信号发送模块用于发送所述控制指令至信号接收执行装置，所述信号接收执行装置的无线信号接收模块用于接收所述控制指令并发送至芯片主控模块，所述芯片主控模块用于接收所述控制指令并发送至驱动执行模块，所述驱动执行模块用于执行相应的动作以达到人机交互的作用。作为本专利技术的优选方案，所述信号发射装置为智能手环，所述信号接收执行装置为智能行李车。作为本专利技术的优选方案，所述信号发射模块为设于所述智能手环内侧壁上的电极贴片，当作出手势时，手腕的肌肉与所述电极贴片充分接触，发出所述标记信号；经过所述信号处理模块的处理后通过第一算法在二维坐标上形成对应的形状，根据所述形状判定出发出的手势指令。作为本专利技术的优选方案，所述电极贴片与手腕肌肉接触后产生微电流，所述信号处理模块将所述微电流的信号放大、滤波、降噪、傅里叶变换，通过第二算法计算出手势的后验概率；通过所述对应的形状以及计算出的后验概率共同提高手势识别的准确度。作为本专利技术的优选方案，所述信号发射模块为设于所述智能手环上的多个微波发射器，多个所述微波发射器均匀的分布设置于智能手环的外围；在作出手势时，触发的微波发射器发出的微波被其它微波发射器相互干涉被信号处理模块接收到，最终在二维坐标上形成对应的形状，从而判定出具体作出的手势。作为本专利技术的优选方案，所述智能手环内还设置有九轴传感器，所述九轴传感器包括三轴陀螺仪、加速传感器与地磁传感器。其中，所述三轴陀螺仪用于检测所述智能手环旋转，所述加速传感器用于检测智能手环的矢量加速度方向和速度，所述地磁传感器用于矫正智能手环累计的偏差。作为本专利技术的优选方案，所述信号接收模块通过MP160多导生理记录仪获取信号。作为本专利技术的优选方案，所述信号处理模块计算所述信号数据的分类结果的平均准确度，将分类结果的平均准确度中最大值所对应的特征向量提取算法和模式识别分类器的组合作为最优组合，确定表面信号属于的手势。作为本专利技术的优选方案，所述手势包括手指紧闭、食指和拇指紧闭其他手指伸出、五指张开。作为本专利技术的优选方案，所述无线信号发送模块与无线信号接收模块的通过红外线感应、蓝牙传输、ZigBee或WiFi中的一种连接。采用上述技术方案的有益效果是：本专利技术的信号发射装置是智能手环等小型设备，穿戴方便且成本较低的、用户操作使用方便且手势动作不受约束限制，手势可以执行手指紧闭、食指和拇指紧闭其他手指伸出、五指张开等简单的动作即可发射肌电信号，因此容易大量投入实际生产使用。附图说明图1为本专利技术的原理示意图；图2为本专利技术的连接框图；图3为本专利技术的信号发射模块的其中一种实施例的工作原理图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本专利技术，但并不构成对本专利技术的限定。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。根据图1所示，本实施例提出一种基于手势操控的人机交互系统，包括信号发射装置和信号接收执行装置；信号发射装置与接收执行装置是通过无线连接的两个单独的装置。信号发射装置内设有线路控制板，线路控制板上设置有信号发射模块、信号接收模块、信号处理模块、信号分类模块和无线信号发送模块。信号接收执行装置内设置有电路板，该电路板上设置有无线信号接收模块、芯片主控模块和驱动执行模块。信号发射模块是使用者发出标记信号的部件，信号接收模块用于接收获取标记信号，信号处理模块用于对标记信号缓冲、滤波和放大处理以提取特征向量，信号分类模块对特征向量分类整理分析形成控制指令，无线信号发送模块用于发送控制指令至信号接收执行装置，信号接收执行装置的无线信号接收模块用于接收所述控制指令并发送至芯片主控模块，所述芯片主控模块用于接收所述控制指令并发送至驱动执行模块，所述驱动执行模块用于执行相应的动作以达到人机交互的作用。如图2所示，应用专利技术的信号发射装置与信号接收执行装置的实施例有很多，本专利技术优选信号发射装置为智能手环，信号接收执行装置为智能窗帘；这也是目前应用该专利技术较多的实施例，主要原因是智能手环穿戴方便，与手势配合使用适合；智能窗帘线路连接于一控制机，该控制机内设置有上述电路板，通过电路板上的无线信号接收模块与线路控制板上的无线信号发送模块使得智能手环与智能窗帘建立无线连接，用户可以在手腕上带着智能手环，通过作出手势对智能窗帘形成相应的指令，使智能窗帘作出相应的动作；比如手掌向上摆动，手腕上部的肌肉与智能手环的信号发射模块接触，信号发射模块产生相应的标记信号，通过上述方式传输至智能窗帘，使得智能窗帘做出相应的动作，比如智能窗帘自动向上运动收起，手掌向下摆动，智能窗帘向下运动伸出。在一些可行的实施例中，上述的信号发射装置为智能手环，信号接收执行装置为电灯，现有的电灯开关通常是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于手势操控的人机交互系统，其特征在于，包括信号发射装置和信号接收执行装置；所述信号发射装置包括信号发射模块、信号接收模块、信号处理模块、信号分类模块和无线信号发送模块；所述信号接收执行装置包括无线信号接收模块、芯片主控模块和驱动执行模块；/n所述信号发射模块用于使用者发出标记信号，所述信号接收模块用于接收获取所述标记信号，所述信号处理模块用于对所述标记信号缓冲、滤波和放大处理以提取特征向量，所述信号分类模块对所述特征向量分类整理分析形成控制指令，所述无线信号发送模块用于发送所述控制指令至信号接收执行装置，所述信号接收执行装置的无线信号接收模块用于接收所述控制指令并发送至芯片主控模块，所述芯片主控模块用于接收所述控制指令并发送至驱动执行模块，所述驱动执行模块用于执行相应的动作以达到人机交互的作用。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于手势操控的人机交互系统，其特征在于，包括信号发射装置和信号接收执行装置；所述信号发射装置包括信号发射模块、信号接收模块、信号处理模块、信号分类模块和无线信号发送模块；所述信号接收执行装置包括无线信号接收模块、芯片主控模块和驱动执行模块；
所述信号发射模块用于使用者发出标记信号，所述信号接收模块用于接收获取所述标记信号，所述信号处理模块用于对所述标记信号缓冲、滤波和放大处理以提取特征向量，所述信号分类模块对所述特征向量分类整理分析形成控制指令，所述无线信号发送模块用于发送所述控制指令至信号接收执行装置，所述信号接收执行装置的无线信号接收模块用于接收所述控制指令并发送至芯片主控模块，所述芯片主控模块用于接收所述控制指令并发送至驱动执行模块，所述驱动执行模块用于执行相应的动作以达到人机交互的作用。


2.根据权利要求1所述的基于手势操控的人机交互系统，其特征在于，所述信号发射装置为智能手环，所述信号接收执行装置为智能行李车。


3.根据权利要求2所述的基于手势操控的人机交互系统，其特征在于，所述信号发射模块为设于所述智能手环内侧壁上的电极贴片，当作出手势时，手腕的肌肉与所述电极贴片充分接触，发出所述标记信号；经过所述信号处理模块的处理后通过第一算法在二维坐标上形成对应的形状，根据所述形状判定出发出的手势指令。


4.根据权利要求3所述的基于手势操控的人机交互系统，其特征在于，所述电极贴片与手腕肌肉接触后产生微电流，所述信号处理模块将所述微电流的信号放大、滤波、降噪、傅里叶变换，通过第二算法计算出手势的后验概率；通过所述对应的形状以及计算...

【专利技术属性】
技术研发人员：李博，
申请(专利权)人：引力深圳智能机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44