[发明专利]隐秘环境下融合IMU和sEMG的加密手势识别方法

权利要求书

1.一种隐秘环境下融合IMU和sEMG的加密手势识别方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，通过肌电-压力手环采集使用者的sEMG信号与压力信号，同时使用惯性测量单元数据手套采集使用者的IMU信号；

S2，将肌电-压力手环采集到的sEMG信号传递至压力补偿模块，对sEMG信号进行压力补偿；

S3，利用经过压力补偿模块后的sEMG信号进行身份识别，识别方式为根据预先录入系统的所有允许使用者的sEMG信号与所述经过压力补偿模块后的sEMG信号进行匹配，若匹配成功，身份识别成功，则可进行后续操作，否则，身份识别失败，无法进行后续操作；

S4，在步骤S3身份识别成功后，将经过压力补偿模块后的sEMG信号与IMU信号进行融合，得到融合后的灰度图像；

S5，将所述灰度图像发送至手势识别模块进行识别分类，得到识别结果；

所述的步骤S2，具体包括：

首先采集sENG数据与压力数据F，并设定一个标准的压力值F₀；

对采集的sEMG数据进行滤波预处理，过滤掉工作频率干扰及噪声，得到预处理后的sEMG数据E₀；

对sEMG数据进行压力补偿：

E＝E₀-k(E₀-E_s)(F-F₀)，

其中，E为压力补偿后的sEMG数据能量值；E₀为进行压力补偿前的能量值；k为可调节系数；E_s为所有被采集者sEMG数据静止段能量值均值；F为所采集的压力值；F₀为设定的标准压力值；

其中，E_s的计算公式为：

其中，N为所有被采集者总数，E_si为第i个被采集者的静止段能量值的平均值；

所述的步骤S4，具体包括：

设定压力补偿后的稀疏多通道sEMG信号的16个通道分别对应52行二维网格的中的某16行，每个sEMG信号通道取连续100帧的信号值；

根据设定的16行索引，将每个sEMG信号通道取的连续100帧的信号值，按照通道依次排列在52行的二维信号网格中的前16行中，所述二维信号网格的每行对应一个通道，每列对应帧数，所述二维信号网格中的每个点对应一个通道一帧的信号值；

将采集的36通道的IMU信号取与sEMG信号相同时间的连续100帧信号值；

将IMU信号100帧数据按照通道数由低到高，分别排列在所述52行二维信号网格中的剩余36行，得到完整的52*100维的二维信号网格；将该52*100维的二维信号网格中的每个点的信号值线性变换为灰度图中的像素值，得到sEMG信号与IMU信号融合后的灰度图像。

2.一种如权利要求1所述的隐秘环境下融合IMU和sEMG的加密手势识别方法，其特征在于，所述的步骤S1，具体包括：

将所述肌电-压力手环与惯性测量单元数据手套同时佩戴于被采集者上，肌电-压力手环紧密贴合肌肉佩戴于被采集者上臂，惯性测量单元数据手套戴于被采集者手上，等待所采集信号平稳后，再进行sEMG信号、压力信号和IMU信号的数据采集。

3.一种如权利要求1或2所述的隐秘环境下融合IMU和sEMG的加密手势识别方法，其特征在于，所述的肌电-压力手环，肌电-压力手环共包括17个模块，其中1个是压力传感器，另外16个是用于采集稀疏多通道肌电信号的16个电极，该17个模块并联连接。

4.一种如权利要求1或2所述的隐秘环境下融合IMU和sEMG的加密手势识别方法，其特征在于，所述惯性测量单元数据手套，其包括惯性测量单元运动传感器模块、蓝牙发送模块，所述传感器模块采集数据后通过蓝牙发送模块传至上位计算机进行处理，惯性测量单元数据手套共采集36个通道的惯性测量数据。

5.一种如权利要求4所述的隐秘环境下融合IMU和sEMG的加密手势识别方法，其特征在于，所述惯性测量单元运动传感器模块，其采用六轴惯性测量单元运动传感器，用于记录双手在做动作时的运动信息，其运动信息包括三轴的加速度和三轴的角速度信息，该传感器位于五根手指以及手背处，手指处的传感器分别与手背处的传感器连接。