CN105353866A - 用于采集手语识别用数据的手套 - Google Patents

Abstract

本发明提供了用于采集手语识别用数据的手套。该手套包括：置于手套上与手的指骨和掌骨对应的位置的用于感测手的姿态的多个方位角传感器；置于数据手套上的用于感测用于计算手的高度的数据的高度传感器。本发明的手套为手势判定采集了更全面的数据，从而使手势判定更准确。

Description

用于采集手语识别用数据的手套

技术领域

本发明涉及数据处理领域，尤其涉及一种用于采集手语识别用数据的手套。

背景技术

目前对于聋哑人与正常人之间的交流，需要正常人能够读懂聋哑人的哑语才能够进行。对于读不懂聋哑人的哑语或手势的正常人，如何理解聋哑人通过手势表达的含义，成为一个两者间的沟通的难题。

目前有专为聋哑人设计的数据手套。通过在数据手套上设置方位角传感器感测手的方位角和各节指骨的方位角，以此计算各节指骨之间弯曲的角度，发送给处理用的中央计算机。中央计算机以此识别手语，并通过例如扬声器或显示器等将手语的含义以语音或文字等形式输出，从而达到正常人与聋哑人交流的目的。

本发明将提供一种新的方式，使上述设备能准确表达聋哑人的手语的含义。

发明内容

本发明的一方面解决的技术问题之一是为手语识别采集更全面的数据，从而使手语识别更准确。

根据本发明的一个实施例，提供了一种用于采集手语识别用数据的手套，包括：置于手套上与手的指骨和掌骨对应的位置的用于感测手的姿态的多个方位角传感器；置于数据手套上的用于感测用于计算手的高度的数据的高度传感器。

根据本发明的一个实施例，所述置于手套上的方位角传感器用于感测手的指骨和掌骨的方位角数据。

根据本发明的一个实施例，所述手套还包括：用于采集所述多个方位角传感器、高度传感器感测的数据的控制单元，所述数据用以判断手势的含义。

根据本发明的一个实施例，所述手套还包括：输出单元，用于将所采集到的手势的含义以语音或文字的形式输出。

根据本发明的一个实施例，所述高度传感器为气压传感器。

根据本发明的一个实施例，所述置于手套上与手的掌骨对应的位置的方位角传感器放置在与两个掌骨对应的位置上。

根据本发明的一个实施例，所述在手套内设置有用于固定上述方位角传感器的袋。

根据本发明的一个实施例，所述在手套外侧设置有用于固定方位角传感器的袋。

根据本发明的一个实施例，所述手套上仅在与手的指骨对应的除了食指、中指、无名指以及小指的靠近其指尖的第一节指骨的位置放置上述方位角传感器。

根据本发明的一个实施例，所述手套中与各指骨、手掌对应的部分的尺寸与男人或女人各指骨、手掌的尺寸相匹配。

本发明人发现，现有技术中之所以识别聋哑人的手语的准确率低是因为采集基础数据不全面。现有技术只采集手的方位角相关数据和各节指骨的方位角相关数据，但本发明人分析发现，仅靠这些方位角有时不一定能够准确反映聋哑人手语的含义，导致判定手语准确率低。本发明实施例的采集基础数据的手套通过在采集方位角相关数据的基础上采集高度相关数据弥补了这一缺陷，提高了判定准确率。

附图说明

图1是手骨的结构图。

图2是本发明人发现的定义手语需要的参数示意图。

图3a-b分别是根据本发明的第一实施例的手语识别在手套外部和内部进行时手套的示意图。

图4a-b分别是根据本发明的第二实施例的手语识别在手套外部和内部进行时手套的示意图。

图5a-b分别是根据本发明的第三实施例的手语识别在手套外部和内部进行时手套的示意图。

图6a-b分别是根据本发明的第四实施例的手语识别在手套外部和内部进行时手套的示意图。

图7a-b是根据本发明实施例的手语识别在手套外部和内部进行时手套的结构框图。

图8a-d分别示出了四种将方位角传感器结合在手套上的示意图。

具体实施方式

下面参照附图描述本发明的一些优选实施方式。

图1是手骨的结构图。如图1所示，在5个手指上都有三节依次通过关节连接起来的细长的骨头，叫指骨101，其中拇指的最后一节指骨101位于手掌中，因其活动范围与手掌的掌骨的活动范围关联不大，其可以视为拇指的最后一节指骨101。手的食指、中指、无名指、小指的最后一节指骨通过关节相连的四根细长的骨头，叫掌骨102，该掌骨102位于手掌中，通过其位置可得知手掌的位置和角度。由于四根掌骨102都固定在手掌中，因此在做手语时，这四根掌骨相互之间的位置几乎不变，其在三轴(例如前后、左右、上下)坐标系中每个轴上的方位角可通过其中一根掌骨的位置和角度，就能计算出整个手掌的位置和角度。

如图2所示，在表征手语中的手势时，只要用手掌的方位角α(即相对于重力线1003的夹角，手掌的方位角α即一根掌骨102的方位角，当然也可以通过多根掌骨102的方位角求平均的方式得出)、各手指上的相邻指骨101之间的弯曲角β2、β3、与掌骨102相邻的最后一节指骨101与掌骨102之间的弯曲角β1就可以确定。也就是说，当手的手指的上述方位角α、弯曲角β2、β3、β1确定后，这个手语的手势就确定了，其所代表的含义也就确定了。但本发明发现，在手语中，将手放在胸前做一个动作，与把手举过头顶做一个相同的动作，即，手做出的姿态相同，位置不同，有时代表的含义是不同的。这里，手的姿态是指不考虑手的高度时做出的各种姿态。这样，现有手语识别的手套，仅靠手的姿态来判断手语的含义，就可能出错。

本发明的实施例引入一个手高度指标。如图2所示，本发明的手套的手背位置放置高度传感器12，用于感测手的高度H，当然，此高度传感器12也可以放置在手套的其他位置，只要能测定该手套的高度即可。这个高度是相对高度，例如相对于人腰部的高度，通过手相对于腰的高度的计算，本发明的手套能判断出手相对于使用者的身体的其他部位的高度，这样就能使使用者的手势被更精确地解读。也就是说，通过上述手的姿态以及手的高度H来确定一个手语的手势的含义，从而提高了确定手语含义的准确率。手势是能对应于手语中的某个含义的手的姿态和高度的综合体。

另外，如图2所示，在手套上与指骨和掌骨对应的位置放置多个方位角传感器11，用于采集指骨和掌骨方位角的数据，以计算各指骨和掌骨的方位角。其中，各手指的相邻指骨101之间的弯曲角β2、β3可以通过该相邻指骨各自的方位角得出，与掌骨相邻的最后一节指骨与该掌骨的弯曲角β1可以从该最后一节指骨和该掌骨的方位角得出。

上述方位角的数据泛指所有可以用于计算载体方位角的数据，例如载体角速度、加速度，等等，都可以得出载体的方位角。该方位角数据可以通过三轴微陀螺仪、三轴微加速度传感器和三轴地磁传感器得出，其中，该三种方位角传感器可以单独或组合来使用，具体的使用方式如下：

在第一种实施方式中，方位角传感器可以仅包括上述三轴微陀螺仪。

在第二种实施方式中，方位角传感器可以仅包括上述三轴微加速度传感器。

在第三种实施方式中，方位角传感器包括：三轴微陀螺仪和三轴微加速度传感器，分别用于测量三个坐标轴方向上的角速率和测量所述三个坐标轴方向上的加速度。这种方式中，通过角速率能够计算出一个方位角γ_a，通过加速度也能够计算出一个方位角γ_b,可以通过加权的方式计算出最后的方位角γ＝kγa+(1-k)γb(其中0≦k≦1)。这样做的前提是，三轴微陀螺仪和三轴微加速度传感器使用的是相同的三轴坐标系。三轴微加速度传感器的特点是对于噪音敏感，但由于其不受前面帧结果的影响，所以不会出现结果漂移。三轴微陀螺仪的特点是对于噪音不敏感，但是由于结果受前面帧的影响，会出现结果漂移，而且需要一个初始方位角。所以，这种方式集中了2种方式的优点，相对于现有技术，达到了既不容易对噪音敏感、又不容易受前面帧的影响的有益效果。

在第四种实施方式中，方位角传感器除了上述三轴微陀螺仪和三轴微加速度传感器，还包括三轴地磁传感器。本发明的高度传感器12为气压传感器，当然也可以用其他的高度传感器实现。在气压传感器的实现中，其感测外部气压，不同高度的地气压不同，通过气压可以计算手的高度。前述高度H可以通过手相对于海平面的绝对高度减去腰相对于海平面的绝对高度计算出，这样，可以测定手相对于身体的其他部位的高度，以判断手势的含义。使用时，使用者做手势前，把戴有手套的手先在腰部，测得腰部的绝对高度，然后做相应的手势，当需要高度的数值时，手的相对高度就等于手的绝对高度减去腰的绝对高度来得出。这样，就可以计算出做手势的手的相对高度。

本发明的手套判定的手势含义可以通过手套上的扬声单元以语音的方式输出，也可以通过手套上的显示器以字的方式显示。也可以通过其他设备进行输出，以便使聋哑人可以与正常人进行交流。

图3a-3b分别是根据本发明的第一实施例的手语识别在手套外进行时和手语识别在手套内进行时手套1的示意图。本实施例的手套1包括16个方位角传感器11a-11o,11q和一个高度传感器12。手套上与15个指骨101对应的位置放置有15个方位角传感器11a-11o，其中上述方位角传感器11a-11o被设置于手的15个指骨位置，方位角传感器11q设置于对应的掌骨位置。高度传感器12用于感测手的高度的数据。在图3a中，控制单元13接收所述多个方位角传感器、高度传感器感测的数据。如图7a所示，控制单元13耦合有收发模块135，由收发模块135将所述多个方位角传感器、高度传感器感测的数据发给外部处理器201如结合图2所示那样判定手势。判定的手势转换成语音后通过输出单元202如扬声器或显示器的形式输出。

在图3b中，输出单元202耦合到所述控制单元13，用于将控制单元13如结合图2所示判定的手势的含义转换成语音或文字的形式输出，其原理，如图7b所示。

虽然如图3a-b所示，在手套上与所有指骨对应的位置都放置了方位角传感器，但实际上，也可以只在手套上与一部分指骨对应的位置放置方位角传感器。当在手套上仅与特定一部分指骨对应的位置方位角传感器时，仅根据所述特定一部分指骨中相邻指骨之间的弯曲角、所述特定一部分指骨中的最后一节指骨与掌骨之间的弯曲角、手的高度、手的方位角判定手势。

在图3a-3b中，仅在手套上与中指相连的掌骨对应的位置放置方位角传感器11q。仅在与一个掌骨对应的位置放置方位角传感器是因为，在人手做各种姿态时，各掌骨之间的方位角之间的差别不如各指骨的方位角之间的差别那么明显，因此仅在与一个掌骨对应的位置放置方位角传感器可以节省成本。当然，也可以将所述置于手套上与掌骨对应的位置的方位角传感器放置在一个以上的掌骨对应的位置上。这样，就可以得出所述至少两个掌骨中每个掌骨的方位角，将得出的各方位角取平均值作为手的方位角，可以使得出的手的方位角更准确，减少了只在与一个掌骨对应的位置放置方位角传感器时由于实际上各掌骨之间的方位角确实有微小不同引起的手势识别误差。当然，也可以在四根掌骨上均放置方位角传感器，如图4a-4b所示的方位角传感器11p-s。另外，还可以在手套上与2个或3个掌骨对应的位置放置方位角传感器。优选地是在手套上与2个掌骨对应的位置放置方位角传感器，如图6a-6b根据本发明的第四实施例所示，既减少了仅在与1个掌骨对应的位置上放置方位角传感器带来的误差，又最大化节省了成本。

图5a-5b是根据本发明的第三实施例的手套的示意图。与第一实施例的区别在于，所述置于手套上与指骨对应的位置的方位角传感器仅放置在除四指尖部指骨位置之外的指骨位置上，所述四指是除大拇指以外的食指、中指、无名指以及小指。也就是说，去除了图3a-3b中的方位角传感器11b-e。本发明发现，在人手做各种手势的时候，食指、中指、无名指以及小指尖部指骨与其对应的指尖部向下第二节指骨之间的弯曲程度相对固定，对手的姿态的影响不大，而其它相邻指骨或最后一节指骨与其相邻的掌骨之间的弯曲程度差异较大，手的姿态主要由其决定。因此，去除食指、中指、无名指以及小指的指尖的方位角传感器也能准确的确定手的姿态。。因此，这一实施例中，通过去掉食指、中指、无名指以及小指的指尖部指骨位置上的方位角传感器，达到了节约成本而基本上能达到同样的判定手势的准确度的效果。

图7a-b是根据本发明实施例的手语识别在手套外部和内部进行时手套的结构框图。图7a概括示出了图3a、4a、5a、6a的情形，图7b概括示出了图3b、4b、5b、6b的情形。

可以有多种方式实现方位角传感器11在手套上的固定。如图8a所示，在手套内侧用于固定方位角传感器11的位置有袋199，用于容纳方位角传感器11。如图8b所示，方位角传感器11粘结在手套的内壁。如图8c所示，在手套外侧用于固定方位角传感器11的位置有袋199，用于容纳方位角传感器11。如图8d所示，方位角传感器11粘结在手套的外壁。还可以有其它固定方式。

另外，手套1中与各指骨、手掌对应的部分的尺寸与男人或女人各指骨、手掌的尺寸相匹配，从而形成男人或女人分别适合戴的手套1，从而避免了由于男人、女人手的尺寸不一致带来的方位角传感器或高度传感器感测到错误位置的数据的问题。

虽然这里参考具体的实施方式描述了本发明，但是本发明的范围并不局限于所示的细节。在不偏离本发明的基本原理的情况下，可针对这些细节做出各种修改，这些修改都落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于采集手语识别用数据的手套(1)，包括：

置于手套上与手的指骨和掌骨对应的位置的用于感测手的姿态的多个方位角传感器(11，11a-11s)；

置于手套上的用于感测用于计算手的高度的数据的高度传感器(12)。

2.根据权利要求1所述的手套(1)，其特征在于，所述置于手套上的方位角传感器用于感测手的指骨和掌骨的方位角数据。

3.根据权利要求1所述的手套(1)，其特征在于，所述手套(1)还包括：用于采集所述多个方位角传感器、高度传感器感测的数据的控制单元(13)，所述数据用以判断手势的含义。

4.根据权利要求3所述的手套(1)，其特征在于，所述手套(1)还包括：输出单元，用于将所采集到的手势的含义以语音或文字的形式输出。

5.根据权利要求1所述的手套(1)，其特征在于，所述高度传感器为气压传感器。

6.根据权利要求1所述的手套(1)，其特征在于，所述置于手套上与手的掌骨对应的位置的方位角传感器放置在与两个掌骨对应的位置上。

7.根据权利要求1所述的手套(1)，其特征在于，所述在手套内设置有用于固定上述方位角传感器的袋。

8.根据权利要求1所述的手套(1)，其特征在于，所述在手套外侧设置有用于固定方位角传感器的袋。

9.根据权利要求2所述的手套(1)，其特征在于，所述手套上仅在与手的指骨对应的食指、中指、无名指以及小指的靠近其指尖的第一节指骨的位置以外的位置放置上述方位角传感器。

10.根据权利要求1所述的手套(1)，其中所述手套(1)中与各指骨、手掌对应的部分的尺寸与男人或女人各指骨、手掌的尺寸相匹配。