[发明专利]隐秘环境下融合IMU和sEMG的加密手势识别方法

说明书

本发明公开了一种隐秘环境下融合IMU和sEMG的加密手势识别方法，其步骤包括：在肌电手环的稀疏电极间加入一个压力传感器，使用肌电手环采集sEMG，并由压力传感器获得压力数据，同时使用数据手套采集IMU信号；将所采集的肌电信号传入压力补偿模块，根据获得的压力数据对所述采集的sEMG进行补偿；通过sEMG识别使用者身份后自动按照预先设定的加密融合方法对sEMG与IMU进行融合；然后将融合模块输出的融合图像传至手势识别模块进行手势的分类与识别，得到识别结果。本方法无需任何视觉信号，可以在隐秘环境下进行操控，并且通过sEMG信号加密与所提出的sEMG与IMU信号融合方法更加保证了控制的安全性。

技术领域

本发明涉及手势识别技术领域，特别涉及一种隐秘环境下融合IMU和sEMG的加密手势识别方法。

背景技术

本发明来自于肌电信号与IMU的手势识别问题，在人与人的日常交流中，手势是一种使用广泛且频繁的交互方式，多年来，研究人员对手势识别技术的探索愈发深入，手势识别早已成为人机交互领域的热点之一。

实现手势识别的技术有很多种，目前基于视觉的手势识别技术研究与应用最为广泛，也最为便利，但是基于视觉的手势识别技术隐蔽性较差，同时基于视觉的识别收到的干扰较多。与之相比，基于表面肌电信号(sEMG)的手势识别技术和基于运动传感器(IMU)的手势识别技术就更具有应用前景，这两类技术因为无需视觉数据，不受背景条件、光线等外界环境的影响，相比于基于视觉的手势识别技术，具有更优的隐蔽性。另外，相比于密码、身份证等信息很容易被盗取，使用生物特征来进行用户认证具有更高的安全性，而在生物特征中，DNA可以通过毛发、唾液等获得，脸部、虹膜等特征可通过相机、深度相机来捕捉，指纹信息通过任何接触面即可轻易盗取等等，基于生理信号，如脑电信号、肌电信号等，的生物识别方法就显示出很大的应用前景。

基于上述背景，考虑到在军事与商业等领域对控制的隐蔽性与安全性要求较高，为满足这一需求，本发明中提出了一种隐秘环境下融合IMU和sEMG的加密手势识别方法，采用基于表面肌电信号的身份识别方法，可以进行更加安全的控制同时又相比于采集其他生理信号操作简单，保证了基于此方法的手势识别与控制具有极高的隐蔽性与安全性。

发明内容

本发明的目的是为了提升手势识别与控制的隐蔽性与安全性，同时也为了提升加密手势识别的便捷性。

本发明公开了一种隐秘环境下融合运动传感器(IMU)和表面肌电信号(sEMG)的加密手势识别方法，其包括以下步骤：

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。

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；