[发明专利]一种用于反恐作战手势识别的智能感知手套及感知方法

权利要求书

1.一种用于反恐作战手势识别的智能感知方法，采用用于反恐作战手势识别的智能感知手套来实现；手套上固定有压电薄膜传感器阵列、信号调理电路、电源、开关、微型控制器以及无线收发装置；手套上还配设有与微型控制器相连接的指令显示器和/或语音播放模块；压电薄膜传感器阵列通过导线与信号调理电路信号输入端相连接；信号调理电路的信号输出端与微型控制器信号输入端相连接；微型控制器的信号输入/输出端与无线收发装置相连接；信号调理电路、无线收发装置、指令显示器和/或语音播放模块以及微型控制器均通过电源供电，开关控制电源的通断；手套制成双层结构，所述压电薄膜传感器阵列和导线嵌入手套的双层结构之间；压电薄膜传感器阵列包括五个压电薄膜传感器，分别设置在手套的每个手指处；指令显示器安装在手套的背部外侧；信号调理电路、微型控制器、无线收发装置以及开关固定在手套对应手腕的位置处；

其特征在于，包括如下步骤：(a)确定手势识别的阈值；选取正峰值、直流均值、均方根作为提取特征量；定义矩阵：

矩阵中5行元素分别表示单个动作手套上粘贴的5个传感器采集信号的电压值；n表示采样点的个数；

①正峰值：

U_imax＝max{u_i1,u_i2,u_i3,…,u_in}i取1，2，3，4，5

式中U_imax表示做某个动作时第i个传感器信号电压的最大值，u_i1,u_i2,u_i3,…,u_in表示第i个传感器各采样点信号的电压值；

②直流均值：

式中U_iave表示做某个动作时第i个传感器信号电压的直流均值；u_ij表示第i个传感器第j个采样点的电压；

③均方根：

式中U_irms表示做某个动作时第i个传感器信号电压的均方根；

选取不同操作者多次进行不同手势动作，针对某一手势动作，从传感器产生的信号中计算出对应的各个特征量，这些特征量的值作为样本，样本中的特征量数据满足正态分布；

④阈值应满足条件：

式中u_imin1,u_imax1表示做某个手势动作时第i个传感器正峰值设置的阈值范围；u_imin2,u_imax2为第i个传感器直流均值设置的阈值范围；u_imin3,u_imax3为第i个传感器均方根设置的阈值范围；u′_max为从样本中随机抽取的正峰值；u′_ave为从样本中随机抽取的直流均值；u′_rms为从样本中随机抽取的均方根；z_i1,z_i2,z_i3分别为随机抽取的特征值样本在对应阈值范围内的概率值；

对于其他手势动作也重复上述阈值确定过程，直到确定所有手势动作的阈值范围，并建立手势信息库；

(b)实际应用中，操作者按照规定的手势动作做出某一手势，微型控制器采集该动作对应的特征量，并将采集到的特征量与手势信息库中该手势动作对应的阈值进行对比；某一手势识别条件如下：

式中，表示逻辑“与”，即当5个传感器的三个特征量都满足针对该手势所设置的阈值范围时，该手势识别成功，指令显示器和/或语音播放模块提示手势动作匹配成功，并通过无线收发装置向其它智能感知手套或者指挥平台发射信号；如果5个传感器的三个特征量都不满足针对该手势所对应的阈值范围时，该手势识别失败，指令显示器和/或语音播放模块提示手势动作匹配失败，无线收发装置不发送任何指令。

2.如权利要求1所述的一种用于反恐作战手势识别的智能感知方法，其特征在于，压电薄膜传感器的中间位置固定在手指的第二关节处。

3.如权利要求1所述的一种用于反恐作战手势识别的智能感知方法，其特征在于，所述信号调理电路包括通过顺次连接的电荷放大电路、滤波电路和数字转换模块；电荷放大电路的信号与压电薄膜传感器阵列相连接，数字转换模块的信号输出端与微型控制器的信号输入端相连接。

4.如权利要求1所述的一种用于反恐作战手势识别的智能感知方法，其特征在于，滤波电路采用巴特沃斯滤波器。