[发明专利]一种双手手势识别方法及基于其的模拟驾驶系统、方法

摘要

本发明公开了一种双手手势识别方法及基于其的模拟驾驶系统、方法，包括左手手势识别手环、右手手势识别手环和终端，左手手势识别手环和右手手势识别手环通过通信网络与终端连接，通过三轴加速度传感器采集用户的左手三轴加速度序列和右手三轴加速度序列，再通过三维编码算法转化为实际左手手势运动序列和实际右手手势运动序列，并将其发送至终端进行分析匹配，从而识别出对应的左手手势和右手手势,识别过程精简，从而识别速度更快；可对手部空间位置进行识别跟踪，采用精简空间坐标序列进行对比分析，识别误差较小。通过双手模拟方向盘控制虚拟汽车的运行，与真实驾驶类似的操作能使用户产生亲切感和依赖感，大大提高用户体验度。

主权项

1.一种双手手势识别方法，适用于配置有左手手势识别手环、右手手势识别手环和终端的人机交互系统，所述左手手势识别手环和右手手势识别手环通过通信网络与终端连接，其特征在于，包括以下步骤：步骤A，所述终端建立标准左手手势库和标准右手手势库，标准左手手势库存储与各个左手手势对应的标准左手手势运动序列，标准右手手势库存储与各个右手手势对应的标准右手手势运动序列；步骤B，左手手势识别手环采集用户的左手手势变化中各个时刻的左手三轴加速度序列；同时，右手手势识别手环采集用户的右手手势变化中各个时刻的右手三轴加速度序列；步骤C，左手手势识别手环根据步骤B采集的左手三轴加速度序列，通过三维编码算法生成对应的实际左手手势运动序列，并发送至终端；同时，右手手势识别手环根据步骤B采集的右手三轴加速度序列，通过三维编码算法生成对应的实际右手手势运动序列，并发送至终端；步骤D，所述终端将步骤C接收到的实际左手手势运动序列和步骤A存储的标准左手手势运动序列进行匹配，从标准左手手势库获取对应的左手手势；同时，所述终端将步骤C接收到的实际右手手势运动序列和步骤A存储的标准右手手势运动序列进行匹配，从标准右手手势库获取对应的右手手势；所述三维编码算法包括三轴角度生成过程和三轴运动数据编码过程，所述三轴角度生成过程包括以下步骤：步骤C1，预先设定X轴阈值d_X，Y轴阈值d_Y和Z轴阈值d_Z；步骤C2，在T_n时刻下，采集X轴输出电压变化量Δx_n、Y轴输出电压变化量Δy_n和Z轴输出电压变化量Δz_n，n＝0,1,2,...，其中T₀为初始时刻；步骤C3,在T_n时刻下，判断|Δx_n|是否小于d_X，|Δy_n|是否小于d_Y，和|Δz_n|是否小于d_Z；若是则执行步骤C4，若不是则返回步骤C2重新采集数据；步骤C4，在T_n时刻下，根据三轴角度公式计算X轴与重力加速度的夹角α_n，Y轴与重力加速度的夹角β_n，和Z轴与重力加速度的夹角γ_n；所述三轴角度公式如下：α_n＝ar cos(Δx_n/g k_x)，β_n＝ar cos(Δy_n/g k_y)，γ_n＝ar cos(Δz_n/g k_z)；其中，g为重力加速度，k_x为X轴灵敏度，k_y为Y轴灵敏度，k_z为Z轴灵敏度，g、k_x、k_y和k_z均为常量；步骤C5，根据滤波公式对步骤C4计算出来的α_n、β_n和γ_n进行过滤，若α_n、β_n和γ_n符合滤波公式，则输出至所述三轴运动数据编码过程，并且更新时刻T_n＝T_n+1,进入下一个三轴角度生成过程；若α_n、β_n和γ_n不符合滤波公式，则直接更新时刻T_n＝T_n+1,进入下一个三轴角度生成过程；所述滤波公式如下：cos(2α_n)+cos(2β_n)+cos(2γ_n)＝1；所述三轴运动数据编码过程包括以下步骤：步骤C6，接收所述三轴角度生成过程输出的α_n、β_n和γ_n，n＝0,1,2,...；步骤C7，根据三轴偏转量生成公式生成三轴偏转量数据组合集，所述三轴偏转量数据组合集为在T_n时刻下的X轴偏转量X_n,Y轴偏转量Y_n和Z轴偏转量Z_n,所述三轴偏转量生成公式如下：X_n＝cos(α_n‑α₀)，Y_n＝cos(β_n‑β₀),Z_n＝cos(γ_n‑γ₀)；步骤C8，对步骤C7生成的三轴偏转量数据组合集进行分段，若‑1≤X_n＜‑0.5，则更新X_n＝1；若‑0.5≤X_n＜0，则更新X_n＝2；若0≤X_n＜0.5，则更新X_n＝3；若0.5≤X_n≤1，则更新X_n＝4；若‑1≤Y_n＜‑0.5，则更新Y_n＝1；若‑0.5≤Y_n＜0，则更新Y_n＝2；若0≤Y_n＜0.5，则更新Y_n＝3；若0.5≤Y_n≤1，则更新Y_n＝4；若‑1≤Z_n＜‑0.5，则更新Z_n＝1；若‑0.5≤Z_n＜0，则更新Z_n＝2；若0≤Z_n＜0.5，则更新Z_n＝3；若0.5≤Z_n≤1，则更新Z_n＝4；步骤C9，建立三轴偏转量数据组合序号表，为每一种分段后的三轴偏转量数据组合编排序号；步骤C10，对步骤C8分段后的三轴偏转量数据组合集，根据步骤C9的三轴偏转量数据组合序号表获取对应的序号列，并由所述序号列组成三轴运动数据序列。