[发明专利]一种基于体感交互设备的手势识别控制器

说明书

技术领域

本发明涉及智能交互领域，特别是一种基于体感交互设备的手势识别控制器。

背景技术

随着物联网、数字化技术的发展，机器的功能产生了多维度的拓展。因而机器的控制方式也不断向更智能的方式演变。对机器的控制主要体现在人与机器的交互设计上。目前人机之间的交互设计主要分为接触式和非接触式两大类。非接触方式中又有近前操作和非近前操作。在对话时机上可分为预设和实时两种类型。

现代人机间的交互设计更加注重信息交互。交互是一种对话，就有信息的双向流动，一方面是人对机器的指令控制，另一方面机器接受指令做出反应并给人以反馈信息。接触式的交互方式是最为普遍，如人用手、脚等对机器的操作和控制(包括线控)。非接触式的交互，在各种电器电子产品中也不陌生，如通过红外线、WIFI等信号传输方式将人的操控指令传递给机器，通过体感、语音、目光等也是一类非接触式人机对话的方式。近前方式的交互过程包括红外线遥控、体感、语音等方式，操控者需要在一定距离范围内才能实现对电器设备的控制。非近前方式可以通过无线通讯，互联网等方式，在人机距离较远的情况下实现人机交互。预设方式可理解为出厂时完成的功能设定，实时则是根据个人需要可以进行实时的功能选择。以上这些全是人机过程，机器在接受指令后通过声、光指令运行等方式响应反馈给人，是机器对人的信息传递。

然而，现有的机器设备交互设计模式存在着一些亟待解决的弊端。一是开关控制器的泛滥。以家居为例，家电的多样化附带着遥控器等控制设备数量的增加，需要一个完善的系统取代繁多的独立个体。二是说在需要对多个机器进行操作的空间里，现阶段的开关罗列的集约控制面板复杂，不易操作。三是多功能的交互面板带来选择信息的层级嵌套。操作步骤与功能的数量正相关，导致功能完善的同时不能做到操作的简单。四是为追求简单而单一的操作方式而忽视了操作语义的直观性，使得操作动作本身没有意义，操作的目的难以得到直观体现，直接影响了机器多维度操作的直观性。

同时，现代的交互设计模式普遍还是基于二维平面的，提供的交互信息自然受到维度的限制，没有充分利用人体的空间立体性，使得对多维度机器的不同维度的操作方式单一。这种单一性通过多个相同开关来控制不同纬度的方式体现。

发明内容

针对上述存在的不足，本发明提出比较完善的解决办法，通过体感交互设备对人的手部进行探测，对手部用独特的建模算法获取特征信息，利用手部信息设计手势识别程序，通过定义手势获得相应指令，从而向被控制端发送指令实现的手势识别的交互控制模式，其技术方案如下：

一种基于体感交互设备的手势识别控制器，其特征在于，包括：

体感交互端：包括手势和体感交互设备，体感交互设备作为体感交互端的核心，连接到微型计算机，用于捕获手势信息，并将捕获的手势信息传递到微型计算机；

微型计算机：解析手势信息，匹配手势与可被被控制端识别的指令数据，将相应指令上传到物联网平台，被控制端从物联网平台获得指令，并执行指令；

手势为裸手输入手势，手势位于体感控制器可视区域。

在上述的一种基于体感交互设备的手势识别控制器，手势需位于体感交互设备的可视区域。

上述的一种基于体感交互设备的手势识别控制器，所述体感交互设备通过双红外摄像头捕捉手势，通过对基于设备建立笛卡尔空间坐标系的算法建模，获得手部的位置及其特征点相对位置、角度，特征向量和微小运动，同时可以探测到类似手指的实体，具体包括：

步骤1，在两个红外摄像头上，以两个摄像头中点为原点，水平平行于两个摄像头的方向为x轴，水平垂直于两个摄像头的方向为z轴，垂直方向为y轴，构建一个三维空间，即一个笛卡尔空间坐标系，

步骤2，在空间坐标中，利用双红外成像的原理重建出手的三维空间运动信息，

步骤3，检测并跟踪手、手指和类似手指的工具，实时获取他们的位置、方向，采集的基本单位是帧，获取手腕位置以及，每只手和手指的手掌坐标、手掌法向向量、手方向向量(由手掌中心指向手指的方向向量)、手指长度、手指方向(指根到指尖的方向)、指尖坐标，

步骤4，对检测到手部信息到手静止时间段中，每一帧的同类数据的变化进行计算，得到手部的运动信息。

上述的一种基于体感交互设备的手势识别控制器，体感交互设备与微型计算机相连，将获取手部信息直接输入计算机；计算机通过已编好的程序对输入手部信息进行判读，从而输出相应的指令到物联网平台。