CN101739834A - 基于手势识别的多功能无线交警手势识别系统 - Google Patents

Abstract

基于手势识别的多功能无线交警手势识别系统，恶劣天气、特殊情况下，交警手势难以识别。本发明组成包括：具有三轴加速度传感器的信号采集模块，佩戴在交警手套上的信号采集模块把采集到的信号通过无线模块发射到核心处理模块的接收模块，信号通过串口发送至微处理器，微处理器将传来的信号进行软件算法滤波之后进行识别处理，进行比对，得出识别结果，通过IO口传递给挂载在一条总线上的驱动模块。本发明应用于高速公路路口、事故处理现场、交通管制路段、严重堵车路段、雨雪雾等恶劣天气条件下的路段，以及没有信号灯或者信号灯失效的路段。

Description

基于手势识别的多功能无线交警手势识别系统

技术领域：

本发明涉及一种基于手势识别的多功能无线交警手势识别系统。

背景技术：

在大雪天气，路面结冰路滑、能见度低。往往到达能看清楚交警手势的距离再急忙做出相应处理可能会产生刹车失效、侧滑等问题；在公路路口，当车流量很大时会造成车辆拥堵，交警指挥距离有限；在夜间行车时，环境阴暗，交警手势难以识别，尤其对面车辆的前照灯远光严重影响司机识别交警所做出的动作。

当遇到上述问题时就需要一种辅助手段来解决，我们采用手势识别系统对交警执法动作进行识别，并在车载或佩戴式显示屏上清晰显示出来。这样司机就可以在更远的地方及时准确获取交警执法信息，并及时做出反应。从而使得事故的发生几率大大降低，也可以保护交警的安全。

发明内容：

本发明提供一种智能手势识别系统，通过加速度传感器采集交警的手势动作，并能够把交警的手势动作信息经无线收发模块实时、准确的传回单片机主控系统，经单片机运算后，最终实现智能手势识别。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

基于手势识别的多功能无线交警手势识别系统，其组成包括：具有三轴加速度传感器的信号采集模块，所述的佩戴在交警手套上的信号采集模块把采集到的信号通过无线模块发射到核心处理模块的接收模块，所述的信号通过串口发送至微处理器，所述的微处理器将传来的信号进行软件算法滤波之后进行识别处理，并对识别数据与数据库中数据进行比对，最终得出识别结果，通过IO口传递给挂载在一条总线上的声音驱动模块、车载显示屏驱动模块、佩戴式显示屏驱动模块或者其他功能扩展模块。

所述的加速度传感器采集手部挥动所产生的加速度信号，加速度信号通过无线收发模块发射出去，所述的加速度传感器的调理电路为X、Y、Z每个轴都接三个电阻，电阻串联接地，在第二个电阻于第三个电阻之间接输出，输出与地之间接电容。

所述的多功能无线交警手势识别系统，所述的信号采集模块平放在手套的背面，模块上有加速度传感器芯片的一面背向手背，模块长的一边垂直于四指方向，模块可通过手套固定在相应位置。

所述的多功能无线交警手势识别系统，所述的声音驱动模块采用语音芯片控制，通过IO口获取识别结果，并使用其内部语音模块驱动扬声器播放声音；

所述的车载显示屏驱动模块采用单片机控制，将显示屏内容通过IO串行送入车载LED显示屏，并同时产生行选信号，显示模式为逐行扫描模式；

所述的佩戴式显示屏驱动模块采用单片机控制，其佩戴式显示屏采用串口接收数据并显示，用单片机模拟PC串口所发送的控制数据对电子胸卡进行控制；

所述的扩展模块均通过统一标准的IO口接入主控识别芯片，并可实现同一模拟总线上同时挂载多个模块。

这个技术方案有以下有益效果：

1.交警指挥信息明确

交警指挥时可将指挥信息准确显示在佩戴式显示屏或车载显示屏上，使得指挥信息明确，指挥效率提高。

2.提升交警形象

使交警执法动作提示更规范，体现出交警执法高度信息化，提升交警公共执法形象。

3.应急场合有效指挥

遇到大风扬尘、大雨、大雾天气或者山体滑坡、桥梁损坏等突发情况，司机很难在远处清晰识别交警执法动作，采用本系统可以使得应急场合指挥有效、准确、安全。

4.指挥有效距离远，提高执法安全性

采用本系统将交警动作显示在高亮度的屏幕上，可以让司机在较远的地方就可以得知交警的指令并及时做出反应，使得事故发生几率大大降低，保护交警的安全。

本发明是一个基于手势识别的多功能无线交警手势识别系统，它利用加速度传感器，通过戴在交警手上的两只手套来采集交警的动作信息，把这些信息进行处理识别，然后显示在佩带式显示屏或交警车载显示屏上，同时播放声音来提示司机和行人，并且可以显示当前温度、噪音，未来可以通过手机通信实时获取路况信息以及天气情况等。    

附图说明：附图1是本发明的系统框图。

附图2是本发明的传感器信号调理电路。

附图3是本发明的手持端佩戴方式及主要器件位置摆放图。

附图3中1.加速度传感器，2.无线收发模块，3.信号调理电路。

附图4是本发明的电路图。

电路连接方式，手持端：加速度传感器的输出信号引脚经调理电路连接到无线收发模块的ADC转换引脚。主机：无线收发模块的串口引脚与微处理器的串口引脚相连，通过IO口连接挂载在一条总线上的下一级芯片。

本发明的具体实施方式：

实施例1：

基于手势识别的多功能无线交警手势识别系统，其组成包括：具有三轴加速度传感器的信号采集模块，所述的佩戴在交警手套上的信号采集模块把采集到的信号通过无线模块发射到核心处理模块的接收模块，所述的信号通过串口发送至微处理器，所述的微处理器将传来的信号进行软件算法滤波之后进行识别处理，并对识别数据与数据库中数据进行比对，最终得出识别结果，通过IO口传递给挂载在一条总线上的声音驱动模块、车载显示屏驱动模块、佩戴式显示屏驱动模块或者其他功能扩展模块。

所述的基于手势识别的多功能无线交警手势识别系统，所述的加速度传感器采集手部挥动所产生的加速度信号，加速度信号相应的模拟量通过无线收发模块内部的ADC转换为8位的数字量，并使用无线收发模块发射出去，所述的加速度传感器的调理电路为X、Y、Z每个轴都接三个电阻，电阻串联接地，在第二个电阻于第三个电阻之间接输出，输出与地之间接电容。

所述的多功能无线交警手势识别系统，所述的信号采集模块平放在手套的背面，模块上有芯片的一面背向手背，模块长的一边垂直于四指方向，模块可通过手套固定在相应位置。

所述的多功能无线交警手势识别系统，所述的声音驱动模块采用语音芯片控制，通过IO口获取识别结果，并使用其内部语音模块驱动扬声器播放声音；

所述的车载显示屏驱动模块采用单片机控制，将显示屏内容通过IO串行送入车载LED显示屏，并同时产生行选信号，显示模式为逐行扫描模式；

所述的佩戴式显示屏驱动模块采用单片机控制，其佩戴式显示屏采用串口接收数据并显示，用单片机模拟PC串口所发送的控制数据对电子胸卡进行控制；

所述的扩展模块均通过统一标准的IO口接入主控识别芯片，并可实现同一模拟总线上同时挂载多个模块。

实施例2：

本系统由手持端、主机、扩展模块三部分构成，下面分开描述。

信号采集模块

采用加速度传感器采集手部挥动所产生的加速度信号，加速度信号相应的模拟量通过无线收发模块内部的ADC转换为8位的数字量，并使用无线收发模块发射出去。由于加速度传感器产生的电压范围超出了无线收发模块上ADC的参考电压，所以采用电阻分压来降低电压，随之而来的误差将在识别算法中被修正。手持端采用锂电池供电。过流保护板与锂电池电压转换芯片构成稳定电源，再配以相应电容就得到芯片与传感器的电源。充电使用通用充电器直接连接保护电路即可。无线收发模块发射信号可设置发射频率，并可设置地址码，同时其内部有CRC校验功能，这样使用同一信道的信号也不会错误接收。本系统使用两个无线收发模块同时在不同的频段发射信号，并通过一个无线收发模块来轮询接收。

核心处理模块

采用无线收发模块接收手持端传来的无线信号，经过处理通过串口发送至微处理器。微处理器将传来的信号进行软件算法滤波之后进行识别处理，并对识别数据与数据库中数据进行比对，最终得出识别结果，通过IO口传递给挂载在一条总线上的下一级模块。下一级模块可以是：声音模块、车载显示屏驱动模块、佩戴式显示屏驱动模块或者其他功能扩展模块(如温度、噪声、GPRS模块等)。识别过程中需要处理的数据是加速度在时域中的变化值。手部动作虽然具有规律，但所产生的加速度值会随着挥动速度、挥动力度有关系。同一个动作可能存在着多种路径，在识别的时候需要考虑这些不确定因素。滤波采用简洁高效的时域滤波法，将时域中一定时间内的数据进行加权平均得到较平滑的波形。之后对波形进行采样提取特征值，和数据库中已存的特征值进行对比，最终即可识别出动作，然后把识别结果在显示部分显示出来。

扩展模块

扩展模块包括：车载显示屏驱动模块、佩戴式显示屏驱动模块、声音驱动模块、温度或噪声采集模块以及其他扩展模块。

车载显示屏驱动模块采用单片机控制，将显示屏内容通过IO串行送入车载LED显示屏，并同时产生行选信号。显示模式为逐行扫描模式。

佩戴式显示屏模块采用单片机控制，该佩戴式显示屏采用串口接收数据并显示。用单片机模拟PC串口所发送的控制数据对电子胸卡进行控制。

声音驱动模块采用语音芯片控制，通过IO口获取识别结果，并使用其内部语音模块驱动扬声器播放声音。

所有扩展模块均通过统一标准的IO口接入主控识别芯片，并可实现同一模拟总线上同时挂载多个模块。

具体实施方式：

加速度传感器采集手部挥动所产生的加速度信号，加速度信号相应的模拟量通过无线收发模块内部的ADC转换为8位的数字量，信号经调理电路后经无线收发模块发射出去，主机采用无线收发模块接收手持端传来的无线信号，信号通过串口发送至微处理器。微处理器将传来的信号进行软件算法滤波之后进行识别处理，并对识别数据与数据库中数据进行比对，最终得出识别结果，通过IO口传递给挂载在一条总线上的下一级芯片，下一级芯片可以是：声音芯片、车载显示屏驱动芯片、佩戴式显示屏驱动芯片或者其他功能扩展模块(如温度、噪声、GPRS模块等)。

Claims (5)

1.一种基于手势识别的多功能无线交警手势识别系统，其组成包括：具有三轴加速度传感器的信号采集模块，其特征是：所述的佩戴在交警手套上的信号采集模块把采集到的信号通过无线模块发射到核心处理模块的接收模块，所述的信号通过串口发送至微处理器，所述的微处理器将传来的信号进行软件算法滤波之后进行识别处理，并对识别数据与数据库中数据进行比对，最终得出识别结果，通过IO口传递给挂载在一条总线上的声音驱动模块、车载显示屏驱动模块、佩戴式显示屏驱动模块或者其他功能扩展模块。

2.根据权利要求1所述的基于手势识别的多功能无线交警手势识别系统，其特征是：所述的加速度传感器采集手部挥动所产生的加速度信号，加速度信号通过无线收发模块发射出去，所述的加速度传感器的调理电路为X、Y、Z每个轴都接三个电阻，电阻串联接地，在第二个电阻于第三个电阻之间接输出，输出与地之间接电容。

3.根据权利要求1或2所述的多功能无线交警手势识别系统，其特征是：所述的信号采集模块平放在手套的背面，模块上有加速度传感器芯片的一面背向手背，模块长的一边垂直于四指方向，模块可通过手套固定在相应位置。

4.根据权利要求1或2所述的多功能无线交警手势识别系统，其特征是：所述的声音驱动模块采用语音芯片控制，通过IO口获取识别结果，并使用其内部语音模块驱动扬声器播放声音；

所述的车载显示屏驱动模块采用单片机控制，将显示屏内容通过IO口串行送入车载LED显示屏，并同时产生行选信号，显示模式为逐行扫描模式；

所述的佩戴式显示屏驱动模块采用单片机控制，其佩戴式显示屏采用串口接收数据并显示，用单片机模拟PC串口所发送的控制数据对电子胸卡进行控制；

所述的扩展模块均通过统一标准的IO口接入主控识别芯片，并可实现同一模拟总线上同时挂载多个模块。

5.根据权利要求3所述的多功能无线交警手势识别系统，其特征是：所述的声音驱动模块采用语音芯片控制，通过IO口获取识别结果，并使用其内部语音模块驱动扬声器播放声音；

所述的车载显示屏驱动模块采用单片机控制，将显示屏内容通过IO口串行送入车载LED显示屏，并同时产生行选信号，显示模式为逐行扫描模式；

所述的佩戴式显示屏驱动模块采用单片机控制，其佩戴式显示屏采用串口接收数据并显示，用单片机模拟PC串口所发送的控制数据对电子胸卡进行控制；

所述的扩展模块均通过统一标准的IO口接入主控识别芯片，并可实现同一模拟总线上同时挂载多个模块。

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