CN104485037A - 一种聋哑人用的手势发音说话手套 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种聋哑人用的手势发音说话手套，该聋哑人用的手势发音说话手套包括：手套本体，以及设置在手套本体的每个手指套上的数字式陀螺仪以及设置在设置所属手套本体的手背部位的数字式陀螺仪；发音装置；控制装置，分别与每个数字式陀螺仪及发音装置信号连接，并接收每个数字式陀螺仪检测的信号，根据获取的手指动作信号在设定的编码中查找出对应的文字，将查找到的文字组成语句，并控制发音装置根据该组成的语句发出声音。本发明的有益效果是：通过采用六个陀螺仪采集手势信号，并通过控制装置根据该手势信号查找出对应的文字，从而能够将文字组成的语句发出声音，方便了聋哑人的使用，给聋哑人带来了极大的方便。

Description

一种聋哑人用的手势发音说话手套

技术领域

本发明涉及到传感的技术领域，尤其涉及到一种聋哑人用的手势发音说话手套。

背景技术

目前，全世界有1亿2000万聋哑人，中国有2057万聋哑人，手语是聋哑人最重要的交际手段。然而由于手语不是社会大多数人的常用语言，手语推广的滞后在很大程度上制约了他们与社会的交流，也减少了他们获取受教育的机会。

目前的手语翻译装置使用的技术主要有几类IMU(inertia measuring unit)惯性检测单元方案、弯曲传感器类方案、光学式方案。不过，这几类技术也有不足：一个是这类装置价格都非常昂贵，很难做到消费者级别，同时由于手势语复杂程度很高，具有以下特点：

1.不同地区性的手势语虽然有相似之处，但是总体来看，差别巨大，降低了各国手语识别装置的通用性

2.手语不仅依靠手部动作，还主要通过听力障碍者打手势时身体姿势和丰富的面部表情来来辅助表达，增加识别手语的传感器种类。

3.手势语同类情况非常多，许多同义词近义词，手势语只用一个手势动作就可以表示出来。只要加大和缩小手势动作的幅度就可以表示不同的意思，这对传感器的灵敏度和精度要求进一步增加。

4.手势数以千计，增加了系统复杂程度。

总体来说，由于产品成本昂贵、手语识别不准确功能较差等原因，还没有一个产品能够投入市场供聋哑人使用。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供了一种聋哑人用的手势发音说话手套。

本发明是通过以上技术方案实现：

本发明提供了一种聋哑人用的手势发音说话手套，该聋哑人用的手势发音说话手套包括：手套本体，以及设置在所述手套本体的每个手指套上的数字式陀螺仪以及设置在设置所属手套本体的手背部位的数字式陀螺仪；

发音装置；

控制装置，分别与所述每个数字式陀螺仪及发音装置信号连接，并接收每个数字式陀螺仪检测的信号，根据所述每个手指套上的数字式陀螺仪与所述手背部位的数字式陀螺仪信号相结合获取每个手指的动作，根据获取的手指动作信号在设定的编码中查找出对应的文字，并在接收到的每个数字式陀螺仪检测的信号停止变化时，将查找到的文字组成语句，并控制所述发音装置根据该组成的语句发出声音。

优选的，还包括显示装置，所述显示装置与所述控制装置信号连接，并用于显示所述控制装置组成的语句。

优选的，所述控制装置为单片机或微电脑。

优选的，所述每个陀螺仪通过I²C方式与所述控制装置通信。

优选的，还包括电源模块，所述电源模块分别与每个数字式陀螺仪、控制装置及发音装置信号连接。

本发明的有益效果是：通过采用六个陀螺仪采集手势信号，并通过控制装置根据该手势信号查找出对应的文字，从而能够将文字组成的语句发出声音，方便了聋哑人的使用，给聋哑人带来了极大的方便。

附图说明

图1是本发明中聋哑人常用的手势对应的字母的示意图；

图2是本发明实施例提供的聋哑人用的手势发音说话手套的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图2，图2是本发明提供的聋哑人用的手势发音说话手套的结构示意图。

本发明实施例提供了一种聋哑人用的手势发音说话手套，该聋哑人用的手势发音说话手套包括：手套本体，以及设置在所述手套本体的每个手指套上的数字式陀螺仪1以及设置在设置所属手套本体的手背部位的数字式陀螺仪1；

发音装置3；

控制装置5，分别与所述每个数字式陀螺仪1及发音装置3信号连接，并接收每个数字式陀螺仪1检测的信号，根据所述每个手指套上的数字式陀螺仪1与所述手背部位的数字式陀螺仪1信号相结合获取每个手指的动作，根据获取的手指动作信号在设定的编码中查找出对应的文字，并在接收到的每个数字式陀螺仪1检测的信号停止变化时，将查找到的文字组成语句，并控制所述发音装置3根据该组成的语句发出声音。

具体的，该装置还包括显示装置2，所述显示装置2与所述控制装置5信号连接，并用于显示所述控制装置5组成的语句。其中的控制装置5为单片机或微电脑。并且每个陀螺仪通过I2C方式与所述控制装置5通信。

此外，在具体使用时，该装置还包括电源模块4，所述电源模块4分别与每个数字式陀螺仪1、控制装置5及发音装置3信号连接。在该装置包含显示装置2时，该电源模块4也与该显示装置2电连接，从而给整个装置进行供电。

本实施例提供的聋哑人用的手势发音说话手套通过采用六个陀螺仪采集手势信号，并通过控制装置5根据该手势信号查找出对应的文字，从而能够将文字组成的语句发出声音，方便了聋哑人的使用，给聋哑人带来了极大的方便。

为了方便对本实施例提供的聋哑人用的手势发音说话手套的理解，下面以具体的实施例进行详细的说明。

本实施例提供的聋哑人用的手势发音说话手套发明了一套用手势五笔输入法。具体的，将五笔字根表的某字根与听障人士常用的某个手语手势一一对应，这样听障人士就可以通过平时常用的手势动作直接进行五笔输入。

手势五笔输入法的具体内容：聋哑人手势中有表示25个字母的手势，如图1所示，这套系统就是利用聋哑人日常使用的表示字母的手势，对每个手指检测其弯曲度当达到一个阈值则认定为一个手指弯曲动作。然后将一个16位的状态值的对应位置1，若值为负则置0。该状态字低5位每一位对应一根手指，每个手指不再产生动作则认为手势结束，然后根据此时的状态字的不同值在字母数组中返回对应的字母。再将先后输入的字母的组合在一个五笔编码的数组中搜索，并返回对应的文字。最后由文字组成语句，确认无误后再发音，所以意义表达准确、不需通过身体姿势和丰富的面部表情来辅助。又因为有屏幕输出可以实时了解识别结果，可控性更强。

本装置单纯采用陀螺仪的方式识别手势，通过对手指转动时产生的角速度对时间积分，生成转动后的角度值，并根据角度的正负值表示弯曲和放松的动作。

首先手部产生手语动作，通过扫描手指上5个陀螺仪(见图2)的X，Z轴读数，结合手背陀螺仪，检测五个手指的弯曲动作，因采用数字式陀螺仪1，故不需要AD元件。陀螺仪采用I2C总线方式和单片机5通信。单片机不停扫描陀螺仪，实时组装手指运作数据，形成手部动作数据链。当所有数据与某一手势所产生的数据相符时就由单片机编码。

2、发明了一套手势五笔输入后语音发音的智能装置。

识别出字母后控制装置5(单片机或微电脑)通过算法采用五笔的编码转化成相应编码，先发送到一个显示装置2(如：OLED屏)经用户确认正确后发出手势指令，再通过串口线路传输给语音模块。最后由语音模块解码播放出声音。

由于没有专门针对单片机或微电脑的五笔输入，本装置开发了一套能在单片机或微电脑上运行的五笔输入法，并通过优化算法以适应单片机或微电脑这种低主频的工作环境。

具体实施方案：

1.系统流程

首先手部产生手语动作，通过扫描手指上5个陀螺仪(见图2)的X，Z轴读数，结合手背陀螺仪，检测五个手指的弯曲动作，因采用数字式陀螺仪1，故不需要AD元件。陀螺仪采用I2C总线方式和单片机5通信。单片机不停扫描陀螺仪，实时组装手指运作数据，形成手部动作数据链。当所有数据与某一手势所产生的数据相符时就由单片机编码后先输出到显示屏，经确认无误后形成完整句子时，再通过发声的手势指令，将最后的完整数据发送到语音模块发声。

2.算法流程

步骤1、当手指有所动作就开始扫描陀螺仪数据。

步骤2、据角速度正负值和之前数据参照判断是否为新动作，是新动作就执行步骤4设置预设初值校正偏差，不是新动作则继续累加执行步骤3。

步骤3、以陀螺仪传感器检测移动终端的X、Z轴的角速度手指动作不考虑Y轴。读取5个手指的数据，结合手背上陀螺仪生成相对角速度，并以相对角速度作积分。

步骤4、根据步骤2所得数据判断前一动作所处状态，根据不同状态设定手指的不同初值以纠正积分所造成误差。

步骤5、将步骤3所得结果对时间积分计算得累计角度。

步骤6、检测动作是否停止，根据角速度值绝对值判断，当绝对值小于阈值时，例如小于10dps时，认为动作停止。如没停止，则继续循环步骤3。如检测动作停止则执行步骤7并将此时所得的角度值作为最终结果。

步骤7、根据最后角度值判断是否到达阈值。并根据手指弯曲的不同状态设定多个阈值范围，例如第一级在65-120，第二级在130-180.根据所处阈值范围设定不同的手指状态数据。

步骤8、将步骤7所产生的所有手指状态数据结合起来，与手势数据比较看是否有符合的手势，如果有则认为识别成功。否则就回到第一步骤重新开始。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施，方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以在存储于单片机微电脑ROM中。

3.电路结构

本装置主要由6个或6个以上数字式陀螺仪1、控制装置5(单片机或微电脑语音模块)、显示装置2、发音装置3，电源模块4构成。当采用6个陀螺仪时就能达到85％以上的识别率，如采用10个陀螺仪识别率可达95％以上。以6个陀螺仪为标准，物理结构为：6个陀螺仪通过I2C方式与单片机通信，单片机以SPI的方式向OLED屏输入数据，再通过串口方式向语音模块发送数据并发声。整套系统通过一块3.7V的普通的手机电池供电，通过稳压模块向单片机输入3.3V的电压。

本发明具有如下有益效果：

1、本发明手语翻译智能装置基于1种传感器陀螺仪即可进行手语识别。

2、从测量传感器数据到发送语音数据至语音模块都可以在3ms.内完成，可快速实现手势翻译。

3、本发明通过锂电池供电，系统中各传感器模块工作电压均为3～5 V，能耗小，供电时间长，携带方便，使用时只需要打开电源开关即可，操作方便简单。

4、全系统集成到一只手套内，除传感器安装在手套手指背部位外，其他模块均封装在盒子中并可固定在手套背部或腕部，使得穿戴非常方便、时尚，在不说话时，戴着该手套亦不影响工作和生活。

5、本发明成本低，体积小，携带方便，易普及，解决了聋哑人和正常人交流问题，真正给聋哑人带来了生活上的便利。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种聋哑人用的手势发音说话手套，其特征在于，包括：手套本体，以及设置在所述手套本体的每个手指套上的数字式陀螺仪以及设置在设置所属手套本体的手背部位的数字式陀螺仪；

发音装置；

控制装置，分别与所述每个数字式陀螺仪及发音装置信号连接，并接收每个数字式陀螺仪检测的信号，根据所述每个手指套上的数字式陀螺仪与所述手背部位的数字式陀螺仪信号相结合获取每个手指的动作，根据获取的手指动作信号在设定的编码中查找出对应的文字，并在接收到的每个数字式陀螺仪检测的信号停止变化时，将查找到的文字组成语句，并控制所述发音装置根据该组成的语句发出声音。

2.根据权利要求1所述的聋哑人用的手势发音说话手套，其特征在于，还包括显示装置，所述显示装置与所述控制装置信号连接，并用于显示所述控制装置组成的语句。

3.根据权利要求1所述的聋哑人用的手势发音说话手套，其特征在于，所述控制装置为单片机或微电脑。

4.根据权利要求3所述的聋哑人用的手势发音说话手套，其特征在于，所述每个陀螺仪通过I²C方式与所述控制装置通信。

5.根据权利要求1～4任一项所述的聋哑人用的手势发音说话手套，其特征在于，还包括电源模块，所述电源模块分别与每个数字式陀螺仪、控制装置及发音装置信号连接。