[发明专利]一种手势识别装置与方法

说明书

技术领域

本发明涉及人机交互技术领域，尤其涉及一种手势识别装置与方法。

背景技术

随着现代科学技术的发展，人们在处理与电脑、微处理器相关的信息时，采用的外部输入设备逐渐多样化：键盘、鼠标、手写板、触摸屏等。然而，由于上述输入设备与人的直觉存在一定的差异，它们并非自然、直观的与智能设备交互方式。有鉴于此，人们想开发出新的设备或装置，以便更直观、更自然地与智能设备交互。比如kinect（是微软正式公布的XBOX360体感周边外设）、leap motion（体感控制器，一种新型的交互设备）等以人体姿态和手势作为输入装置来控制智能设备的运行。然而，这些设备通常价格高昂，不适合普通用户使用。

现有的手势识别技术主要有基于图像处理的、基于加速度传感器的以及基于触摸屏的。比如，中国专利201210397255公开了一种“基于异构数据融合的传感器协同手势识别方法及系统”，它是通过摄像头和传感器采集的异构数据处理实现识别多种手部运动的。中国专利200910154018公开了“一种基于加速度传感器的手势识别的方法”，它是基于加速度传感器的手势识别来处理三维加速度数据序列数据的。中国专利201210038356公开了一种“基于触摸屏的图片显示系统和方法”，它是基于触摸屏的手势识别，通过手的多点运动轨迹判断响应的手势操作，进而反馈到图形系统中的。但是，总的来说，现有的图像手势识别算法较为复杂且对于手部的快速运动难以捕捉；而基于加速度传感器的手势识别又必须附着或穿戴于手部，无法实现非接触式操作；基于触摸屏的图片显示系统也有接触形式上的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，提供一种手势识别装置与方法，用于手势运动的非接触式检测，采用两路测距传感器检测物体的运动方向、速度、频率测试，进行手势运动识别。

为实现上述目的，本发明提供了一种手势识别装置，包括传感器模块、模数转换模块以及单片机主控模块；所述传感器模块包括两路测距传感器，用于检测预设范围内的手存在信号，并传送给所述模数转换模块；所述模数转换模块分别与所述传感器模块以及所述单片机主控模块相连，所述模数转换模块采用至少两路模数转换通道分别获取所述手存在信号，经过模数转换后传送至所述单片机主控模块；所述单片机主控模块通过分辨两路测距传感器检测到手存在信号的顺序获取手势运动的方向参数，通过估算手停留的时间获得手势运动的速度参数，通过估算两次手势运动之间的间隔时间获得手势运动的频率参数，并将手势识别结果传输给外部设备。

进一步，所述传感器模块采用超声测距传感器或红外测距传感器。

进一步，两路测距传感器的间距介于4到7厘米之间。

进一步，所述单片机主控模块采用包含通信功能的C51单片机或微处理器芯片。

进一步，所述装置与外部设备通信，接收外部设备的工作指令后进入工作状态，并在接收外部设备的停止指令后进入休眠模式。

为实现上述目的，本发明还提供了一种手势识别方法，采用本发明所述的手势识别装置，包括如下步骤：（1）检测预设范围内的手存在信号；（2）根据所述手存在信号进行手势参数测算获取手势识别结果，包括通过分辨两路测距传感器检测到手存在信号的顺序获取手势运动的方向参数，通过估算手停留的时间获得手势运动的速度参数，通过估算两次手势运动之间的间隔时间获得手势运动的频率参数；（3）发送手势识别结果至外部设备。

步骤（1）之前进一步包括：接收外部设备的工作指令进入工作状态。

步骤（3）之前进一步包括：接收外部设备的停止指令后进入休眠模式。

本发明手势识别装置与方法的积极效果是：内部装置简单、稳定性高、执行效率高、实现了低功耗休眠工作切换、成本低。主要用于手势运动的非接触式检测：将装置连接电脑可实现替代鼠标滚轮实现翻页操作或替代组合键实现切换窗口操作；也可以作为互动装置的输入设备，实现与多媒体装置的互动；也可以置于一些危险或不宜接触的场所，实现无接触的控制。本发明不局限于仅为手的物体，还可以通过拉宽两路测距传感器之间的距离并满足间距要求（要求中的掌宽等效为此处物体的宽度），以实现宽大物体的运动方向、速度、频率测试，如车速测试。两路测距传感器也可以调整方向为纵向，以检测手势纵向运动，实现在不影响左右判别的预设范围内的上下运动判别。

附图说明

图1是本发明手势识别装置的结构示意图；

图2是本发明两路测距传感器设置示意图；

图3A是本发明手向右运动示意图；