CN104199546A - 基于腕带和手环类产品采用四种手势实现控制的方法 - Google Patents

Abstract

本发明基于肌电信号分析的方法来进行手势识别，进而通过手势控制电子产品。采用的四种手势分别为握拳、伸掌、屈腕、伸腕。用户通过佩戴具有手势识别功能的此类腕带或手环来检测肌电信号，实现手势的解析，并通过有线或无线传输方式，对受控电子产品发出控制指令，包括但不限于：打开、关闭、增加、减少、放大、缩小、加速、减速、旋转、静止、指定数字或字符、指定的键盘符号等。电子产品包括但不限于手机、电脑、笔记本、Pad类产品、家用电器（如空调，电视，电风扇等）、投影仪、遥控玩具、电子游戏机、智能手表、智能眼镜等产品。

Description

基于腕带和手环类产品采用四种手势实现控制的方法

技术领域

本发明是一种新的人机界面装置，将人类最自然舒适的手势，转换成为控制电子设备或电子仪器的控制信号，技术领域涵盖：人体肌肉学的表面肌肉电流（surface electromyographic, SEMG）信号分析；高精度低噪声的信号采集传感器电路；信号特征提取与识别分类的识演算法；低功耗微尺寸信号处理器与有线或无线传输系统。

背景技术

人体肌肉学的表面肌电信号（surface electromyographic, SEMG）信号分析以及肌电控制（Myoelectric control）是指：人体对于不同手势运用到不同的手臂肌肉，不同手势产生不同的表面肌肉电流信号，利用紧贴在手臂表皮的电极将肌电信号采集下来，通过数学运算提取其特征后，通过分类器识别出此信号属于哪个手势。肌电信号非常微弱，特别是表面肌电信号的信噪比极低，会随着个体的不同、环境温度湿度的不同、手势的偏差、佩戴位置的偏差、周遭环境的电气噪声等因素而受到影响，采用高精度低噪声的信号采集传感器电路可以克服上述问题。在高精度低噪声信号采集传感器电路得到信号后，采用信号特征提取与识别分类的识演算法 ，将每个通道的肌电信号截取有效区间，依据其有效信号的功率大小与频谱分布等多维特征参数，通过分类器识别出属于何种手势。作为一种电池供电的可穿戴技术，本发明还涉及到低功耗微尺寸信号处理器的应用，以及低功耗有线和无线传输技术的应用。

发明内容

本发明采用计算手臂肌肉电流信号特征值的方法来进行手势识别，进而控制电子设备。当用户佩戴本发明的腕带或者手环，并做出握拳、伸掌、屈腕、伸腕之中任何一种手势时，腕带或手环通过对用户的手臂肌电信号进行特征值提取，通过分类器区分出该种手势，并通过有线或无线发送方式，发出所赋予的指令，包括但不限于：打开、关闭、增加、减少、放大、缩小、加速、减速、旋转、静止、指定数字或字符、指定的键盘符号等动作指令，来控制要操作的电子设备与仪器。

附图说明

图1：腕带或手环佩戴在前臂的一种方式。

图2：腕带或手环佩戴在手腕的一种方式。

图3：握拳手势图。

图4：伸掌手势的正面图。

图5：伸掌手势的背面图。

图6：屈腕的手势。

图7：伸腕的手势。

图8：手势用于控制电子设备的例子-握拳关闭空调。

图9：手势用于控制电子设备的例子-伸掌打开空调。

图10：手势用于控制电子设备的例子-握拳控制游戏车辆进行加速。

图11：手势用于控制电子设备的例子-伸掌控制游戏车辆进行刹车。

图12：手势用于控制电子设备的例子-伸腕控制游戏车辆进行右转。

图13：手势用于控制电子设备的例子-屈腕控制游戏车辆进行左转。

具体实施方式

用户通过佩戴于手臂或手腕上的腕带或手环类产品，做握拳、伸掌、屈腕、伸腕之中任何一种手势，产生不同的肌电信号，腕带或手环类产品通过实时采集分析肌电信号来区分不同手势，映射成不同的机器命令，并发出控制命令到受控电子设备。受控制的电子设备和电子仪器包括但不限于手机、电脑、笔记本、Pad或PDA类产品、家用电器（如空调，电视，电风扇等）、投影仪、遥控玩具、电子游戏机、智能手表和智能眼镜类产品。当任何一种手势发生时，腕带或手环通过检测手势，采用有线或无线发送方式，发出手势所赋予的控制指令，包括但不限于：打开、关闭、往上增加、往下减少、放大、缩小、加速，减速、指定数字或字符、指定的键盘符号、旋转、静止等动作指令，来控制受控电子设备与仪器。

如图1表示的是腕带或手环佩戴在前臂的一种方式：腕带或手环(101)在此方式之下，可以检测前臂的表面肌肉电流，来识别手势。

如图2表示的是腕带或手环佩戴在手腕的一种方式：腕带或手环(201)在此方式之下，可以检测手腕的表面肌肉电流，来识别手势。

如图3表示的是握拳手势：经由用户佩戴的腕带或手环(301)来检测肌电信号，解析出是握拳的手势(302)。

图4表示的是伸掌手势的正面图：经由用户佩戴的腕带或手环(401)来检测肌电信号，解析出是伸掌的手势(402)。

图5表示的是伸掌手势的背面图：经由用户佩戴的腕带或手环(501)来检测肌电信号，解析出是伸掌的手势(502)。

图6表示的是屈腕手势：经由用户佩戴的腕带或手环(601)来检测肌电信号，解析出是屈腕的手势(602)。

图7表示的是伸腕手势：经由用户佩戴的腕带或手环(701)来检测肌电信号，解析出是伸腕的手势(702)。

图8表示的是手势用于控制电子设备的例子，通过腕带或手环(801)解析出握拳手势来关闭空调(802)。

图9表示的是手势用于控制电子设备的例子-通过腕带或手环(901)解析伸掌手势，并打开空调(902)。

图10表示的是手势用于控制电子设备的例子-通过腕带或手环(1001)解析握拳手势，并控制电子游戏里的车辆（1002）进行加速。

图11表示的是手势用于控制电子设备的例子-通过腕带或手环(1101)解析伸掌手势，并控制电子游戏里的车辆进行刹车（1102）。

图12表示的是手势用于控制电子设备的例子-通过腕带或手环(1201)解析伸腕手势，并控制电子游戏里的车辆进行右转（1203）。

图13表示的是手势用于控制电子设备的例子-通过腕带或手环(1301)解析屈腕手势，并控制电子游戏里的车辆（1302）进行左转（1303）。

最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明可能的技术方案而非限制。根据实际应用的不同，产品在外观、算法等可以有差异，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.本专利为一种基于手势识别类腕带和手环型产品采用四种手势实现控制其他电子设备的方法，其特征在于：对于电子产品的功能控制，比如打开、关闭、前进、后退等各种功能，透过四种手势来代表这不同的功能，并由腕带或手环将手势动作相应的手臂表面肌肉电流进行采集、分析、识别，辨认出手势后，将控制命令发送到接收的电子设备或电子仪器上面。

2.如权利要求1所述的一种腕带和手环类产品采用四种手势实现控制的方法，其特征在于，手势不分左手与右手，产品所运用到的四种控制手势为：握拳（Hand Grasp），简称HDGP；伸掌（Palm Extension），简称EXPM；屈腕（Wrist Flexion），简称FLWR；伸腕（Wrist Extension），简称EXWR。

3.如权利要求1与2所述的利用握拳、伸掌、屈腕、伸腕手势作为控制电子设备或电子仪器方法的腕带或手环，其特征在于：手势的判断是基于不同手势动作会产生不同的肌电信号，并可依据这些肌电信号间的差异，判断出是哪一种手势，用户通过佩戴具有肌电信号检测手势功能的电子腕带或手环来检测手势，并通过有线或无线传输方式，发送控制指令给受控制设备，实现通过手势动作进行控制的目的。

4.如权利要求1与2所述的利用握拳、伸掌、屈腕、伸腕手势作为控制电子设备或电子仪器的腕带或手环，其特征在于：受控制的电子设备和电子仪器包括但不限于手机、电脑笔记本、Pad或PDA类产品、家用电器（如空调，电视，电风扇等）、投影仪，有线或无线遥控玩具、电子游戏机、智能手表和智能眼镜类产品。

5.如权利要求1与2所述的利用握拳、伸掌、屈腕、伸腕手势作为控制电子设备或电子仪器的腕带或手环，其特征在于：当握拳、伸掌、屈腕、伸腕任何一种手势发生时，腕带或手环通过肌电信号检测并区分出此种手势，通过有线或无线发送方式，对受控制设备发出所赋予的控制指令，包括但不限于：打开、关闭、增加、减少、放大、缩小、加速、减速、旋转、静止、指定数字或字符、指定的键盘符号等指令，来控制要操作的电子设备与仪器。