[发明专利]一种基于手势操控的人机交互系统

说明书

本发明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。

技术领域

本发明人机交互技术领域，尤其涉及一种基于手势操控的人机交互系统。

背景技术

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技术领域，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。

发明内容

本发明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，本发明的技术方案为：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。

作为本发明的优选方案，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。

作为本发明的优选方案，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。

作为本发明的优选方案，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。

作为本发明的优选方案，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。