CN104834907A - 手势识别方法、装置、设备以及基于手势识别的操作方法 - Google Patents

Abstract

一种手势识别方法、装置、设备以及基于手势识别的操作方法，所述手势识别方法包括：获取当前用户的动作对应的信号特征参数；根据与当前用户的身份信息匹配的所述手势特征参数模板，识别与所述信号特征参数对应的手势动作。所述手势识别方法、装置、设备以及基于手势识别的操作方法可以提高手势识别方法的识别准确性和通用性。

Description

手势识别方法、装置、设备以及基于手势识别的操作方法

技术领域

本发明涉及识别领域，尤其涉及一种手势识别方法、装置、设备以及操作方法。

背景技术

手势是一种自然、直观、易于学习的人机交互手段。以人的手势动作直接作为计算机的输入，用户可以简单地定义一种适当的手势来对周围的机器进行控制。

手势研究分为手势合成和手势识别，前者属于计算机图形学的问题，后者属于模式识别的问题。手势识别技术分为基于可穿戴设备和基于计算机视觉两大类。

随着传感器技术、集成电路制造技术的飞速发展，已经开始出现了一种佩戴在手腕或手肘部的可穿戴设备。其原理是，当用户做出手势作时，由于肌肉的动作，人体表层皮肤会产生一定的电压，根据不同的电压进行动作识别，动作的识别结果可转化为控制指令，作为人机交互的指令输入。

但现有手势识别方法的识别准确性因人而异，识别准确性和通用性有待提高。

发明内容

本发明解决的问题是如何提高手势识别方法的识别准确性和通用性。

为解决上述问题，本发明提供一种手势识别方法，包括：

获取当前用户的动作对应的信号特征参数；

根据与当前用户的身份信息匹配的所述手势特征参数模板，识别与所述信号特征参数对应的手势动作。

可选的，所述手势识别方法还包括：

获取当前用户的身份信息；

若模板库中包含与所述当前用户的身份信息对应的手势特征参数模板，则调取所述对应的手势特征参数模板；

存储所述与所述当前用户的身份信息对应的手势特征参数模板。

可选的，所述手势识别方法还包括：

若模板库中未包含与所述当前用户的身份信息对应的手势特征参数模板，则建立与所述当前用户的身份信息对应的手势特征参数模板。

可选的，将所述手势特征参数模板存储至所述模板库。

将所述手势特征参数模板用于所述识别与所述信号特征参数对应的手势动作。

可选的，所述建立与所述当前用户的身份信息对应的手势特征参数模板包括：

建立系统预定义动作模板和用户自定义动作模板。

可选的，所述身份信息包括以下至少一种：用户生理识别标识信息和数据验证信息。

可选的，所述用户生理识别标识信息包括以下至少一种：声纹特征信息、指纹特征信息、视网膜特征信息、面部识别特征信息。

可选的，所述数据验证信息包括以下任一种：身份验证码、包含所述数据验证信息的条形码或二维码。

可选的，在所述当前用户的动作对应的电信号中提取所述信号特征参数，所述电信号由传感器采集，所述传感器包括以下任一种：空间位置传感器和生物信息传感器。

可选的，所述空间位置传感器包括以下至少一种：陀螺仪、磁力计、加速度计。

可选的，所述生物信息传感器包括：表面肌电信号传感器。

本发明实施例还提供一种手势识别装置，包括：信号特征参数获取单元以及手势匹配单元；

所述信号特征参数获取单元，适于获取当前用户的动作对应的信号特征参数；

所述手势匹配单元，适于根据与当前用户的身份信息匹配的所述手势特征参数模板，识别与所述信号特征参数对应的手势动作。

可选的，所述手势识别装置还包括：用户身份信息获取单元、手势特征参数模板调取单元以及手势特征参数模板存储单元；

用户身份信息获取单元，适于获取单元用于获取用户身份信息；

手势特征参数模板调取单元，适于在模板库中包含与所述当前用户的身份信息对应的手势特征参数模板时，调取所述对应的手势特征参数模板；

手势特征参数模板存储单元，适于存储所述与所述当前用户的身份信息对应的手势特征参数模板。

可选的，所述手势识别装置还包括：手势特征参数模板建立单元，适于在模板库中未包含与所述当前用户的身份信息对应的手势特征参数模板时，建立与所述当前用户的身份信息对应的手势特征参数模板。

本发明实施例还提供一种基于手势识别的操作方法，包括：

所述手势识别方法的识别结果生成相应的控制指令；

执行所述控制指令。

本发明实施例还提供一种手势设别设备，包括：用户身份信息获取单元、传感器、手势识别处理器；

所述用户身份信息获取单元，适于获取当前用户身份信息；

所述传感器，适于获取当前用户动作对应的电信号；

所述手势识别处理器，适于存储与所述当前用户身份信息匹配的手势特征参数模板，根据所述当前用户动作对应的电信号获取信号特征参数，根据所述手势特征参数模板，识别与所述信号特征参数对应的手势动作。

与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：

通过获取当前用户的动作对应的信号特征参数，根据与当前用户的身份信息匹配的所述手势特征参数模板，识别与所述信号特征参数对应的手势动作，从而使得本发明实施例中手势识别方法具有针对性，提高手势识别方法的识别准确性。

进一步，本发明实施例的动作特征模板库中包含对应于多个用户动作特征模板，在用户输入身份信息后，调取与所述输入的身份信息相对应的动作特征模板，使得本发明实施例中识别方法可以应用于多个用户，在保证识别准确性的同时，提高识别方法的通用性。

附图说明

图1是本发明实施例中一种手势识别设备的结构示意图；

图2是本发明实施例中一种手势识别方法的流程图；

图3是本发明实施例中另一种手势识别方法的流程图；

图4是本发明实施例中一种手势识别装置的结构示意图；

图5是本发明实施例中另一种手势识别设备及应用的示意图。

具体实施方式

如前所述，现有手势识别方法的识别准确性因人而异，识别准确性和通用性有待提高。

本申请的发明人经过研究发现：不同用户的生理特征、运动习惯、手势动作习惯存在差异，若以统一的模板对不同用户的手势动作进行识别，则会造成识别准确性较差和识别率较低的问题。

本发明实施例通过获取当前用户的动作对应的信号特征参数，根据与当前用户的身份信息匹配的所述手势特征参数模板，识别与所述信号特征参数对应的手势动作，从而使得本发明实施例中手势识别方法具有针对性，提高手势识别方法的识别准确性。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

图1是本发明实施例中一种手势识别设备的结构示意图。手势识别设备10包括：用户身份信息获取单元11、传感器12、手势识别处理器13；所述用户身份信息获取单元11，适于获取当前用户身份信息；所述传感器12，适于获取当前用户动作对应的电信号；所述手势识别处理器13，适于存储与所述当前用户身份信息匹配的手势特征参数模板，根据所述当前用户动作对应的电信号获取信号特征参数，根据所述手势特征参数模板，识别与所述信号特征参数对应的手势动作。

手势识别设备10可以由多个用户分时使用，手势识别设备10通过用户身份信息获取单元11获取当前使用手势识别设备10的用户身份信息，在手势识别处理器13的识别过程中利用当前用户对应的手势模板，从而有针对性的进行识别，提高识别的准确性。获取用户身份信息的过程可以在每次启动设备时进行。

由于手势识别设备10可以由多个用户分时使用，分别与多个用户相对应的手势信息模板存储于模板库中，模板库可以存储于手势识别处理器13内部，也可以存储在手势识别处理器13外部的存储单元中，其存储的内容可以方便的上传和下载到其它设备中。

图2是本发明实施例中一种手势识别方法的流程图，下面结合图1进行说明。

S21，获取当前用户的动作对应的信号特征参数。

在具体实施中，在所述当前用户的动作对应的电信号中提取所述信号特征参数，所述电信号由传感器12采集，所述传感器12可以是空间位置传感器或生物信息传感器或二者结合。为识别用户手势，传感器12将用户动作转换为电信号，手势识别方法从电信号中提取信号特征参数，将电信号特征参数用于手势识别方法进行识别。

在具体实施中，空间位置传感器可以是陀螺仪、磁力计和加速度计中的任意一种或多种的组合。陀螺仪可以测量的物理量是偏转、倾斜时的转动角速度；磁力计可以测量出当前设备与东南西北四个方向上的夹角；加速计的强项在于测量设备的受力情况，对设备相对外部参考物的运动更擅长。

在本发明一实施例中，所述生物信息传感器包括表面肌电信号传感器。肌肉在运动或收缩过程中会产生生物电，在皮肤表面通过两个测量电极测量生物电的电压值，经过放大器放大、滤波后可以得到表面肌电信号。表面肌电信号是可以反映用户手势动作的电信号的一种，可以更加精确的反映用户动作。可以理解的是，生物信息传感器包括表面肌电信号传感器，同时可以配合心率计等其他生物信息传感器共同使用，从而提高手势识别方法的精确性。

空间位置传感器或者生物信息传感器可以单独用于获得用户动作信息，但将两者结合后对动作的识别率有所提升。参考电极主要用来捕捉手指动作，运动传感器主要用来捕捉手部空间动作。可以将运动传感器捕捉到的动作作为单个手势的起始点或截止点，降低误触发的概率，提高识别准确性。

S22，根据与当前用户的身份信息匹配的所述手势特征参数模板，识别与所述信号特征参数对应的手势动作。

当前用户的身份信息由用户身份信息获取单元11获取，识别与所述信号特征参数对应的手势动作由手势识别处理器13完成。

在传感器12为表面肌电信号传感器时，手势特征参数可以是表面肌电信号的时域参数，例如：原始表面肌电图、均方根分析、积分肌电图；也可以是频域指标，例如：中位频率、平均功率频率。

在传感器12为空间位置传感器时，手势特征参数可以是空间位置的特征参数，例如起始位置、动作速度等等。

在具体实施中，手势识别方法还可以包括：获取当前用户的身份信息；若模板库中包含与所述当前用户的身份信息对应的手势特征参数模板，则调取所述对应的手势特征参数模板；存储所述与所述当前用户的身份信息对应的手势特征参数模板。为方便描述，将从模板库中调取的手势特征参数模板后存储所述模板的存储单元称作手势分类器。

由于不同用户的动作习惯不同，对不同用户的动作提取的信号特征参数也有所不同，所以根据与当前用户的身份信息匹配的手势特征参数模板来识别不同用户的手势动作，可以提高手势识别方法的识别准确性。

为建立当前用户和用于识别的手势特征参数模板的匹配关系，需获取当前用户的身份信息，若模板库中包含与所述当前用户的身份信息对应的手势特征参数模板，则调取所述对应的手势特征参数模板。在确定手势分类器中存储的手势特征参数模板对应当前用户时，当前用户可以不需要再次输入用户身份信息。

在具体实施中，身份信息是用户生理识别信息或数据验证信息。其中用户生理识别信息可以是声纹特征信息、指纹特征信息、视网膜特征信息或者面部识别特征信息；数据验证信息可以是身份验证码或者是包含所述数据验证信息的条形码或二维码。

在具体实施中，若模板库中未包含与所述当前用户的身份信息对应的手势特征参数模板，则建立与所述当前用户的身份信息对应的手势特征参数模板。

在本发明一实施例中，将所述手势特征参数模板存储至所述模板库。将手势特征参数模板存至模板库，在对应所述手势特征参数模板的用户再次进行手势识别时，可以从模板库内调取对应的手势特征参数模板，而不需再次重新建立手势特征模板。

在本发明另一实施例中，将新建立的所述手势特征参数模板用于所述识别与所述信号特征参数对应的手势动作。新建的手势特征参数模板对应于当前用户，可以不经过存储在模板库内的步骤，直接用于与当前用户的动作对应的信号特征参数对比，进行手势识别。也就是说在所述手势特征参数模板生成后，可以将所述手势特征参数模板存储至手势分类器。

在具体实施中，建立与所述当前用户的身份信息对应的手势特征参数模板包括：建立系统预定义动作模板和用户自定义动作模板。系统预定义动作包含较为常见的动作，例如握拳。对系统预定义动作类型的模板，手势识别方法可以预先给出较有普适性的参考模板，再根据不同用户的区别进行调整，从而可以节约手势识别方法占用的资源。用户自定义动作由用户自行设定，从而满足用户多样化的需求。

图3是本发明实施例中另一种手势识别方法的流程图。

S31，获取当前用户的身份信息。

S32，判断模板库中是否包含与所述当前用户的身份信息对应的手势特征参数模板，若所述模板库中包含与所述当前用户的身份信息对应的手势特征参数模板，则进入步骤S33；若所述模板库中未包含与所述当前用户的身份信息对应的手势特征参数模板，则进入步骤S34。

S33，调取所述对应的手势特征参数模板。

S34，建立与所述当前用户的身份信息对应的手势特征参数模板。

S35，存储所述与所述当前用户的身份信息对应的手势特征参数模板。

S36，获取当前用户的动作对应的信号特征参数。

S37，根据与当前用户的身份信息匹配的所述手势特征参数模板，识别与所述信号特征参数对应的手势动作。

本发明实施例通过获取用户身份信息，确定当前用户，通过获取当前用户的动作对应的信号特征参数，根据与当前用户的身份信息匹配的所述手势特征参数模板，识别与所述信号特征参数对应的手势动作，从而使得本发明实施例中手势识别方法具有针对性，提高手势识别方法的识别准确性。

本发明实施例还提供一种手势识别装置，图4是本发明实施例中一种手势识别装置的结构示意图。下面对手势识别装置进行介绍：

手势识别处理器40包括信号特征参数获取单元401和手势匹配单元402。所述信号特征参数获取单元401，适于获取当前用户的动作对应的信号特征参数；所述手势匹配单元402，适于根据与当前用户的身份信息匹配的所述手势特征参数模板，识别与所述信号特征参数对应的手势动作。

在具体实施中，识别装置还包括用户身份信息获取单元42，手势特征参数模板调取单元403、手势特征参数模板存储单元404；用户身份信息获取单元42，用于获取用户身份信息；手势特征参数模板调取单元403，适于在模板库中包含与所述当前用户的身份信息对应的手势特征参数模板时，调取所述对应的手势特征参数模板；手势特征参数模板存储单元404，也就是前文提到的手势分类器，适于存储所述与所述当前用户的身份信息对应的手势特征参数模板。

在具体实施中，识别装置还包括手势特征参数模板建立单元406，适于在模板库中未包含与所述当前用户的身份信息对应的手势特征参数模板时，建立与所述当前用户的身份信息对应的手势特征参数模板。

在如图4所示的手势识别装置中，用户身份信息获取单元42对应于手势识别设备10中用户身份信息获取单元11，通过相应的硬件实现；信号特征参数获取单元401通过传感器41获取的当前用户动作对应的电信号进行处理，得到信号特征参数；信号特征参数获取单元401、手势匹配单元402、手势特征参数模板调取单元403、手势特征参数模板存储单元404以及手势特征参数模板建立单元406对应的功能由手势识别设备10中手势识别处理器13完成。手势特征参数模板库405可以设置于所述手势识别处理器13内部或者在其外部，图中给出了设置于手势识别处理器内部的情况。

本发明实施例中识别装置通过获取当前用户的动作对应的信号特征参数，根据与当前用户的身份信息匹配的所述手势特征参数模板，识别与所述信号特征参数对应的手势动作，从而使得本发明实施例中手势识别方法具有针对性，提高手势识别方法的识别准确性。

本发明实施例还提供一种基于手势识别的操作方法，根据前述手势识别的识别结果生成相应的控制指令，并执行所述控制指令。由于前述手势识别的准确性得到了提高，故基于手势识别的操作方法的准确性亦得到了提升。

图5是本发明实施例中另一种手势识别设备及应用的示意图。在手势识别设备50中，使用表面肌电信号传感器501作为所述传感器，电极5011形状为与手臂表面粘合的弧形接触面，具体可以是平行的两块方形金属片或柔性导电材料。平行放置电极是为了采集两路人体表面肌肉电信号，作为差分输入提供给后端的模拟放大电路5012，以抑制共模噪声信号。电极5011总是成对存在，在一个可穿戴设备中，一般有1-8对电极。手势识别设备50可以通过有线或无线通讯电路52控制其他外部设备。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种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，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：ROM、RAM、磁盘或光盘等。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (17)

1.一种手势识别方法，其特征在于，包括：

获取当前用户的动作对应的信号特征参数；

根据与当前用户的身份信息匹配的所述手势特征参数模板，识别与所述信号特征参数对应的手势动作。

2.根据权利要求1所述的手势识别方法，其特征在于，还包括：

获取当前用户的身份信息；

若模板库中包含与所述当前用户的身份信息对应的手势特征参数模板，则调取所述对应的手势特征参数模板；

存储所述与所述当前用户的身份信息对应的手势特征参数模板。

3.根据权利要求2所述的手势识别方法，其特征在于，还包括：

若模板库中未包含与所述当前用户的身份信息对应的手势特征参数模板，则建立与所述当前用户的身份信息对应的手势特征参数模板。

4.根据权利要求3所述的手势识别方法，其特征在于，将所述手势特征参数模板存储至所述模板库。

5.根据权利要求3所述的手势识别方法，其特征在于，将所述手势特征参数模板用于所述识别与所述信号特征参数对应的手势动作。

6.根据权利要求3所述的手势识别方法，其特征在于，所述建立与所述当前用户的身份信息对应的手势特征参数模板包括：

建立系统预定义动作模板和用户自定义动作模板。

7.根据权利要求1所述的手势识别方法，其特征在于，所述身份信息包括以下至少一种：用户生理识别标识信息和数据验证信息。

8.根据权利要求7所述的手势识别方法，其特征在于，所述用户生理识别标识信息包括以下至少一种：声纹特征信息、指纹特征信息、视网膜特征信息、面部识别特征信息。

9.根据权利要求7所述的手势识别方法，其特征在于，所述数据验证信息包括以下任一种：身份验证码、包含所述数据验证信息的条形码或二维码。

10.根据权利要求1所述的手势识别方法，其特征在于，在所述当前用户的动作对应的电信号中提取所述信号特征参数，所述电信号由传感器采集，所述传感器包括以下任一种：空间位置传感器和生物信息传感器。

11.根据权利要求10所述的手势识别方法，其特征在于，所述空间位置传感器包括以下至少一种：陀螺仪、磁力计、加速度计。

12.根据权利要求10所述的手势识别方法，其特征在于，所述生物信息传感器包括：表面肌电信号传感器。

13.一种手势识别装置，其特征在于，包括：信号特征参数获取单元以及手势匹配单元；

所述信号特征参数获取单元，适于获取当前用户的动作对应的信号特征参数；

所述手势匹配单元，适于根据与当前用户的身份信息匹配的所述手势特征参数模板，识别与所述信号特征参数对应的手势动作。

14.根据权利要求13所述的手势识别装置，其特征在于，还包括：用户身份信息获取单元、手势特征参数模板调取单元以及手势特征参数模板存储单元；

用户身份信息获取单元，用于获取用户身份信息；

手势特征参数模板调取单元，适于在模板库中包含与所述当前用户的身份信息对应的手势特征参数模板时，调取所述对应的手势特征参数模板；

手势特征参数模板存储单元，适于存储所述与所述当前用户的身份信息对应的手势特征参数模板。

15.根据权利要求14所述的手势识别装置，其特征在于，还包括：手势特征参数模板建立单元，适于在模板库中未包含与所述当前用户的身份信息对应的手势特征参数模板时，建立与所述当前用户的身份信息对应的手势特征参数模板。

16.一种基于手势识别的操作方法，其特征在于，包括：

根据如权利要求1-12任一项所述的手势识别方法的识别结果生成相应的控制指令；

执行所述控制指令。

17.一种手势设别设备，其特征在于，包括：用户身份信息获取单元、传感器以及手势识别处理器；

所述用户身份信息获取单元，适于获取当前用户身份信息；

所述传感器，适于获取当前用户动作对应的电信号；

所述手势识别处理器，适于存储与所述当前用户身份信息匹配的手势特征参数模板，根据所述当前用户动作对应的电信号获取信号特征参数，根据所述手势特征参数模板，识别与所述信号特征参数对应的手势动作。