光反射式移动手语识别系统及手指弯曲测量方法技术方案

本发明专利技术公开光反射式移动手语识别系统及手指弯曲测量方法，其特征是：包括手指弯曲数据手套(1)、ARM7微处理器(2)和语音合成输出模块(3)；手指弯曲数据手套(1)的光电传感器(1-2)的电源输入端通过供电导线(1-3)与ARM7微处理器(2)的电源端连接、其输出端通过测量导线(1-4)与ARM7微处理器(2)的信号输入端连接；语音合成输出模块(3)由语音合成芯片(3-1)、功率放大器(3-2)和扬声器(3-3)组成，语音合成芯片(3-1)的输入端与ARM7微处理器(2)的输出端连接、输出端通过功率放大器(3-2)与扬声器(3-3)连接。本发明专利技术的光反射式移动手语识别系统结构简单，成本低廉，便于随身携带，有助于改善和提高聋哑残疾人的生活学习和工作条件。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种手语识别系统及其实现方法，尤其是一种光反射式移动手语识别 系统及手指弯曲测量方法。属于科学

技术介绍
手语是一种通过手的运动表达意思的身体运动语言，主要用在聋哑人之间的交 流。据统计，中国目前患听力语言障碍的聋哑人约MOO万，他们之间以及他们与正常人之 间的交流主要通过中国手语进行。早在20世纪50年代后期，我国政府为关心聋 人，促进 他们之间的交流，就开始了中国聋 人手语的规范工作。手语识别的目的就是将聋哑人手语自动翻译成自然语言文本，并由计算机良好的 界面显示出来。手语识别不仅有助于聋哑人使用各种信息，还可以帮助他们参加各项社会 活动。国内外的研究人员一直积极地开展手语识别的研究，并开发出多种手语识别系统。通 过摄像设备跟踪手的运动，经图像处理和特定识别算法可以识别手势动作的含义。该方法 虽只需计算机和摄像设备，但图像处理和识别算法十分复杂，难以有效识别相似手势，也难 以实现低成本的便携式系统。通过数据手套和位置跟踪器也可识别手势在空间的运动轨迹和时序信息，国外市 场上的数据手套包括5DT Data Glove, CyberGlove, VPL Glove等，国内有中科院研制的 CAS-GL0VE数据手套等。这些数据手套，虽然能提供高精度和高可靠性，能够较好地测量手 的自由度，操作自然，容易获取如手指关节角度和位置信息等手语特征。但存在价格昂贵、 结构复杂，难以在普通消费者中推广使用。如何提供一种低成本便携式手语识别产品及其 使用方法是本领域研究的目标。
技术实现思路
本专利技术的第一个目的，是为了解决现有技术的数据手套存在价格昂贵、结构复杂 的问题，提供成本低、高性能、人性化，效提高识别质量的光反射式移动手语识别系统。本专利技术的第二个目的，是为了提供光反射式移动手语识别系统的手指弯曲测量方法。本专利技术的第一个目的可以通过以下技术方案达到光反射式移动手语识别系统，其结构特点是包括手指弯曲数据手套、带A/D的 ARM7微处理器和语音合成输出模块；手指弯曲数据手套由指环、光电传感器、供电导线和 测量导线组成；光电传感器固定在指环上，光电传感器的电源输入端通过供电导线与ARM7 微处理器的电源端连接，光电传感器的输出端通过测量导线与ARM7微处理器的信号输入 端连接；语音合成输出模块由语音合成芯片、功率放大器和扬声器组成，语音合成芯片的输 入端与ARM7微处理器的输出端连接，语音合成芯片的输出端通过功率放大器与扬声器的 输入端连接。本专利技术的第一个目的还可以通过以下技术方案达到3实现本专利技术第一个目的的一种实施方案是所述光电传感器设有两套相同结构的 传感电路，用于测量手指两个关节的弯曲。实现本专利技术第一个目的的一种实施方案是所述传感电路的发射输出端由电源、 LED发光二极管和限流电阻构成，接收输入端由PD光电管和下拉电阻构成。实现本专利技术第一个目的的一种实施方案是所述带A/D的ARM7微处理器可以设有 3. 3V供电电源；支持3. 3V电压工作的OLED显示屏以及两个用于设定工作模式的按键。本专利技术的第二个目的可以通过以下技术方案达到光反射式移动手语识别系统的手指弯曲测量方法，步骤如下1)将数据手套上的指环分别套在拇指、食指、中指、无名指和尾指的第二节上；2)固定在指环上的光电传感器开始测量手指的弯曲程度，LED发光二极管发出的 光经手指反射后被PD光电管接收，手指弯曲程度的不同，PD光电管接收的光强也随之改 变，当手指完全伸直时，PD光电管接收的反射光强最弱，接收管不导通，输出电压为0 ；当手 指完全弯曲时，PD光电管接收的反射光强最强，输出电压最大；3)光电传感器根据2)步中所测量的手指弯曲的结果通过输出信号Ml、M2送到 ARM7微处理器进行模数转换；4)ARM7微处理器将识别结果的汉字数据通过串口发送给语音合成芯片，再经由功 率放大器推动，在扬声器输出。本专利技术的第二个目的还可以通过以下技术方案达到实现本专利技术第二个目的的一种实施方案是在第2、步中，对五个手指的光电传感 器采用分时选通。本专利技术具体如下突出的有益效果1、本专利技术的光反射式移动手语识别系统使用LED发光二极管作光源，通过类似光 纤一类的传输介质进行光传输，在介质的另一端放置PD光电管测量信号的强度来检测手 指弯曲，容易获取手指关节角度和位置的信息。2、本专利技术的光反射式移动手语识别系统结构简单，成本低廉，便于随身携带，能给 语言障碍者和正常人之间提供一种交流的桥梁，有助于改善和提高聋哑残疾人的生活学习 和工作条件。3、本专利技术由于采用分立式部件组成的光反射式移动手语识别系统，其测量手指弯 曲的方法简单，具有使用方便、适用范围广的有益效果。附图说明图1为本专利技术光反射式移动手语识别系统的结构框图；图2为本专利技术数据手套结构示意图；图3为本专利技术光电传感器的电路图；图4为本专利技术ARM7微处理器系统的电路图；图5为本专利技术语音合成输出模块的电路图； 图6为字母模板的手型特征图。其中，1-数据手套，2-ARM7微处理器，3_语音合成输出模块。具体实施例方式具体实施例1 图1、图2、图3、图4和图5构成本专利技术的具体实施例1。参照图1、图2、图3、图4和图5，本实施例包括手指弯曲数据手套1、带A/D的ARM7 微处理器2和语音合成输出模块3 ；手指弯曲数据手套1由指环1-1、光电传感器1-2、供电 导线1-3和测量导线1-4组成；光电传感器1-2固定在指环1-1上，光电传感器1-2的电源 输入端通过供电导线1-3与ARM7微处理器2的电源端连接，光电传感器1-2的输出端通过 测量导线1-4与ARM7微处理器2的信号输入端连接；语音合成输出模块3由语音合成芯 片3-1、功率放大器3-2和扬声器3-3组成，语音合成芯片3-1的输入端与ARM7微处理器2 的输出端连接，语音合成芯片3-1的输出端通过功率放大器3-2与扬声器3-3的输入端连 接。本实施例中，所述光电传感器1-2采用SPI-315反射式红外传感器，设置有两套 相同结构的传感电路，用于测量手指两个关节的弯曲，所述传感电路的发射输出端由电源、 LED发光二极管和限流电阻构成，接收输入端由PD光电管和下拉电阻构成；所述ARM7微处 理器2系统由带多路12位ADC的STM32F103处理器最小系统构成，采用3. 3V供电电源、 支持3. 3V电压工作的OLED显示屏以及两个用于设定工作模式的按键；所述语音合成芯片 3-1 采用 XFS3031CN 芯片。本实施例的手指弯曲测量方法如下1)将数据手套1上的指环1-1分别套在拇指、食指、中指、无名指和尾指的第二节 上；2)固定在指环1-1上的光电传感器1-2开始测量手指的弯曲程度，LED发光二极 管发出的光经手指反射后被PD光电管接收，手指弯曲程度的不同，PD光电管接收的光强也 随之改变，当手指完全伸直时，PD光电管接收的反射光强最弱，接收管不导通，输出电压为 0 ；当手指完全弯曲时，PD光电管接收的反射光强最强，输出电压最大；3)光电传感器1-2根据2)步中所测量的手指弯曲的结果通过输出信号M1、M2送 到ARM7微处理器2中进行模数转换；4)ARM7微处理器2将识别结果的汉字数据通过串口发送给语音合成芯片3_1，再 经由功率放大器3-2推动，在扬本文档来自技高网...

【技术保护点】
光反射式移动手语识别系统，其特征是：包括手指弯曲数据手套（１）、带Ａ／Ｄ的ＡＲＭ７微处理器（２）和语音合成输出模块（３）；手指弯曲数据手套（１）由指环（１－１）、光电传感器（１－２）、供电导线（１－３）和测量导线（１－４）组成；光电传感器（１－２）固定在指环（１－１）上，光电传感器（１－２）的电源输入端通过供电导线（１－３）与ＡＲＭ７微处理器（２）的电源端连接，光电传感器（１－２）的输出端通过测量导线（１－４）与ＡＲＭ７微处理器（２）的信号输入端连接；语音合成输出模块（３）由语音合成芯片（３－１）、功率放大器（３－２）和扬声器（３－３）组成，语音合成芯片（３－１）的输入端与ＡＲＭ７微处理器（２）的输出端连接，语音合成芯片（３－１）的输出端通过功率放大器（３－２）与扬声器（３－３）的输入端连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵剑桥，
申请(专利权)人：赵剑桥，
类型：发明
国别省市：81