CN113467599A - 手指与手掌间屈伸自由度解算方法、装置及数据手套 - Google Patents

手指与手掌间屈伸自由度解算方法、装置及数据手套 Download PDF

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Abstract

本发明实施例涉及一种手指与手掌间屈伸自由度解算方法、装置、及数据手套，该方法包括：在第一时刻，获取第一惯性传感器采集的第一四元数，以及第二惯性传感器采集的第二四元；在第二时刻，获取第一惯性传感器采集的第三四元数和第一三轴加速度数据，第二惯性传感器采集的第二三轴加速度数据和第四四元数；根据第一四元数至第四四元数、第一三轴加速度数据和第二三轴加速度数据，计算在第二时刻，第i手指与手掌间的屈伸自由度。相较于传统技术而言，该方法不需要考虑外界电磁干扰，不需要考虑标记点被遮挡等问题，成本低，对于数据手套的使用位置也没有任何要求。降低外展自由度角度偏差，增加手指单指的屈伸角度解算精度。

Description

手指与手掌间屈伸自由度解算方法、装置及数据手套
技术领域
本发明实施例涉及计算机技术领域，尤其涉及一种手指与手掌间屈伸自由度解算方法、装置、及数据手套。
背景技术
手指可以看成是由许多连杆连接组成的关节系统，手指运动姿态表现为各个关节角度的变化。为了无创检测手指运动姿态，人们先后尝试将磁阻传感器、光纤角度传感器、图像传感器、微型加速度计等不同类型的传感器用于手指关节角度检测。
其中，磁阻传感器主要利用其电阻值随周围磁场的改变来检测角度的变化。图像传感器是利用传感器(如摄像头)记录关节标记点的位置信息，实现手指运动姿态检测。光纤角度传感器通过感知光通量的变化来测量手指的弯曲度，具有抗电磁干扰、测量分辨率高的特点。微型加速度计是一种以MEMS技术发展起来的、可以检测姿态和角度变化的新型传感器，为手指关节等运动关节测量提供了新的技术手段。
磁阻传感器具有体积小、重量轻、灵敏度高的特点，但其易受外界电磁干扰，屏蔽措施占据较多的空间和重量；图像传感器，虽然它不妨碍手指运动，但标记点易被遮挡，导致检测精度不够；光纤传感器的数据手套虽然舒适度高，反应灵敏，但是成本极高，只能粗略对手指弯曲进行识别，无法识别手部的地理空间坐标，在多次使用后，会产生疲劳损伤，极大影响角度的测量精度；微型加速度计虽然具有体积小、成本低、便于携带等优点，但是对手套的使用位置有要求，其可与水平面平行使用，一旦手掌面与水平面垂直时，便不可使用该方法计算手指的屈伸角度。
基于上述方案，现有技术解算手指与手掌之间屈伸自由度的方式或多或少都存在一定的缺陷，不能够在不受其他因素影响下精确解算手指与手掌之间的屈伸自由度。因此，亟待获取一种不受其他因素影响，且能够实时精确解算手指与手掌之间屈伸自由度的技术方案。
发明内容
鉴于此，为解决现有技术中无法提供一种在不受其他因素影响情况下，还能够实时精确解算手指与手掌之间屈伸自由度的方案的问题，本发明实施例提供一种手指与手掌间屈伸自由度解算方法、装置、及数据手套。
第一方面，本发明实施例提供一种手指与手掌间屈伸自由度解算方法，该方法应用于一种数据手套，数据手套至少包括手套本体、第一惯性传感器和第二惯性传感器，第一惯性传感器位于手套本体的除拇指以外的第i手指上，第二惯性传感器位于手套本体的手掌位置上，该方法包括：
在第一时刻，获取第一惯性传感器采集的第一四元数，以及第二惯性传感器采集的第二四元数；
在第二时刻，获取第一惯性传感器采集的第三四元数和第一三轴加速度数据，以及第二惯性传感器采集的第二三轴加速度数据和第四四元数；
根据第一四元数至第四四元数、第一三轴加速度数据以及第二三轴加速度数据，计算在第二时刻，第i手指与手掌间的屈伸自由度，其中，i为正整数，且最大取值为4。
在一个可能的实施方式中，第一惯性传感器和第二惯性传感器均还用于采集三轴角速度数据；在第一时刻，获取第一惯性传感器采集的第一四元数，以及第二惯性传感器采集的第二四元数，具体包括：
根据第一惯性传感器和第二惯性传感器分别采集的三轴角速度数据，确定数据手套处于预设初始化姿态下，且处于静止状态的时刻，即第一时刻；
从第一惯性传感器和第二惯性传感器实时采集的四元数中，提取在第一时刻，第一惯性传感器采集的第一四元数，以及第二惯性传感器采集的第二四元数。
在一个可能的实施方式中，根据第一四元数至第四四元数、第一三轴加速度数据以及第二三轴加速度数据，计算在第二时刻，第i手指与手掌间的屈伸自由度，具体包括：
根据第一三轴加速度数据和第二三轴加速度数据，获取第二时刻第i手指与手掌之间的加速度夹角；
根据第一四元数至第四四元数，获取第二时刻第i手指与手掌之间的第一夹角；
根据第i手指与手掌之间的加速度夹角，以及第i手指与手掌之间的第一夹角，计算在第二时刻，第i手指与手掌间的屈伸自由度。
在一个可能的实施方式中，根据第一三轴加速度数据和第二三轴加速度数据，获取第二时刻第i手指与手掌之间的加速度夹角，具体包括：
根据第一三轴加速度数据，确定与第i手指方向对应的第一单轴加速度数据与水平面的第二夹角；
以及根据第二三轴加速度数据，确定与第i手指方向对应的第二单轴加速度数据与水平面的第三夹角；
根据第二夹角和第三夹角，确定第二时刻第i手指与手掌之间的加速度夹角，其中，第一单轴加速度数据为第一三轴加速度数据中的一个单轴加速度数据；第二单轴加速度数据为第二三轴加速度数据中的一个单轴加速度数据。
在一个可能的实施方式中，根据第一四元数至第四四元数，获取第二时刻第i手指与手掌之间的第一夹角，具体包括：
根据第一四元数、第二四元数以及第四四元数，计算第二时刻，第i手指的参考四元数；
根据第三四元数和参考四元数，计算第二时刻第i手指与手掌之间的第一夹角。
在一个可能的实施方式中，根据第一四元数、第二四元数以及第四四元数，计算第二时刻，第i手指的参考四元数，具体包括：
根据第一四元数和第二四元数，确定数据手套处于预设初始化姿态下，并处于静止状态时，第i手指的偏置四元数；
根据第i手指的偏置四元数和第四四元数，计算第二时刻，第i手指的参考四元数。
在一个可能的实施方式中，根据第一惯性传感器和第二惯性传感器分别采集的三轴角速度数据，确定数据手套处于预设初始化姿态下，且处于静止状态的时刻，具体包括：
获取在数据手套处于预设初始化姿态下，第一惯性传感器在第t时刻采集的三轴角速度数据，以及第二惯性传感器在第t时刻采集的三轴角速度数据；
根据第一惯性传感器在第t时刻采集的三轴角速度数据，计算在t时刻的第i手指合角速度数据；以及根据第二惯性传感器在第t时刻采集的三轴角速度数据，计算在t时刻的手掌合角速度数据；
当在t时刻的第i手指合角速度数据和手掌合角速度数据均小于第一预设阈值时，确定第t时刻为数据手套处于预设初始化姿态下，且处于静止状态的时刻，其中，t为正整数，t依次递进取值，初始取值为1。
在一个可能的实施方式中，在第二时刻，获取第一惯性传感器采集的第三四元数和第一三轴加速度数据，以及第二惯性传感器采集的第二三轴加速度数据和第四四元数之后，方法还包括：
分别对第一四元数、第二四元数、第三四元数以及第四四元数进行归一化处理。
在一个可能的实施方式中，根据第i手指与手掌之间的加速度夹角，以及第i手指与手掌之间的第一夹角，计算在第二时刻，第i手指与手掌间的屈伸自由度，具体包括：
根据加速度夹角的数值以及第一夹角的数值大小，分别为加速度夹角赋予第一权重系数，以及为第一夹角赋予第二权重系数；
根据加速度夹角、第一权重系数、第一夹角以及第二权重系数，计算在第二时刻，第i手指与手掌间的屈伸自由度，其中，第一权重系数和第二权重系数之和为1。
在一个可能的实施方式中，根据加速度夹角的数值以及第一夹角的数值大小，分别为加速度夹角赋予第一权重系数，以及为第一夹角赋予第二权重系数，具体包括：
当加速度夹角的数值小于第一预设阈值时，为第二权重系数赋予第一数值；并根据第一数值，确定第一权重系数的数值；
或者，当加速度夹角的数值大于或者等于第一预设阈值，且小于或者等于第二预设阈值时，为第一权重系数赋予一个与加速度夹角的倒数成线性关系的数值；并根据第一权重系数的数值，确定第二权重系数的数值；
或者，当加速度夹角的数值大于第二预设阈值时，为第一权重系数赋予第二数值；并根据第二数值，确定第二权重系数的数值。
在一个可能的实施方式中，预设初始化姿态包括：合并位初始姿态。
第二方面，本发明实施例提供一种手指与手掌间屈伸自由度解算装置，该装置对应一种数据手套，数据手套至少包括手套本体、第一惯性传感器和第二惯性传感器，第一惯性传感器位于手套本体的除拇指以外的第i手指上，第二惯性传感器位于手套本体的手掌位置上，该装置包括：
提取单元，用于在第一时刻，获取第一惯性传感器采集的第一四元数，以及第二惯性传感器采集的第二四元数；
在第二时刻，获取第一惯性传感器采集的第三四元数和第一三轴加速度数据，以及第二惯性传感器采集的第二三轴加速度数据和第四四元数；
处理单元，用于根据第一四元数至第四四元数、第一三轴加速度数据以及第二三轴加速度数据，计算在第二时刻，第i手指与手掌间的屈伸自由度，其中，i为正整数，且最大取值为4。
第三方面，本发明实施例提供一种数据手套，手套本体、安装于手套本体的除拇指以外的第i手指上的第一惯性传感器、安装于手套本体的手掌中的第二惯性传感器、处理器和存储器；
第一惯性传感器，用于实时采集与第i手指对应的三轴角速度数据、三轴加速度数据和四元数；
第二惯性传感器，用于实时采集与手掌对应的三轴角速度数据、三轴加速度数据和四元数；
处理器用于执行存储器中存储的手指与手掌间屈伸自由度解算程序，以实现如第一方面任一实施方式所介绍的手指与手掌间屈伸自由度解算方法。
第四方面，本发明实施例提供一种计算机存储介质，该计算机存储介质存储有一个或者多个程序，一个或者多个程序可被如第三方面所介绍的数据手套执行，以实现如第一方面任一实施方式所介绍的手指与手掌间屈伸自由度解算方法。
本发明实施例提供的一种手指与手掌间屈伸自由度解算方法，在第一时刻，获取第一四元数和第二四元数。获取任意时刻(文中为第二时刻)第一惯性传感器采集的第三四元数和第一三轴加速度数据，以及第二惯性传感器采集的第四四元数和第二三轴加速度数据。根据第一四元数至第四四元数、第一三轴加速度数据以及第二三轴加速度数据，计算任意时刻数据手套中第i手指与手掌之间的屈伸自由度。相较于传统技术而言，本申请提供的技术方案不需要考虑外界电磁干扰，不需要考虑标记点被遮挡等问题，成本低，对于数据手套的使用位置也没有任何要求。对于数据手套不受使用方法限制，降低外展自由度角度偏差，增加手指单指的屈伸角度解算精度。更有利于提高手势识别精度，便于识别复杂的手势动作。
附图说明
图1为本发明提供的一种手指与手掌间屈伸自由度解算方法原理框图；
图2为本发明提供的一种数据手套示意图；
图3为本发明实施例提供的一种手指与手掌间屈伸自由度解算方法流程示意图；
图4为本发明实施例提供的一种手指与手掌间屈伸自由度解算装置结构示意图；
图5为本发明实施例提供一种数据手套结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例做进一步的解释说明，实施例并不构成对本发明实施例的限定。
在介绍本发明实施例具体的方法流程之前，为读者更加容易理解本发明的实施例方案。这里首先介绍一下手指与手掌间屈伸自由度解算方法原理框图。具体如图1所示。该方法应用于一种数据手套。数据手套至少包括手套本体、第一惯性传感器、第二惯性传感器，第一惯性传感器位于手套本体的除拇指以外的第i手指上，例如图2中的食指上。第二惯性传感器位于手套本体的手掌位置上。参见图2所示，图2示出了手套本体，以及在手套本体上安装的第一惯性传感器S01，和第二惯性传感器S02。第一惯性传感器S01位于食指上，第二惯性传感器S02位于手掌上。在执行该方法之前，需要被试者佩戴数据手套，按照预设初始化姿态，调整手势，并且停留一定时间。例如举手动作，保持两秒钟。然后，执行本申请的方法步骤。具体的工作原理包括：第一惯性传感器和第二惯性传感器实时采集数据。在第一时刻，获取第一惯性传感器采集的第一四元数，以及第二惯性传感器采集的第二四元数。在一个具体的实施例中，例如，第一时刻为：数据手套确定初始化姿态，一旦确定数据手套处于预设初始化姿态下，并处于静止状态时，定义为第一时刻，那么从第一惯性传感器采集的四元数中提取第一四元数，以及从第二惯性传感器采集的四元数中提取第二四元数。
活动手掌和手指，让手掌和手指处于任意角度。且当手掌与手指处于任意角度时，也即是第二时刻(任意时刻)，获取第一惯性传感器采集的第三四元数和第一三轴加速度数据；以及第二惯性传感器采集的第二三轴加速度数据和第四四元数。
最终根据第一三轴加速度数据和第二三轴加速度数据，获取在任意时刻手指与手掌之间的加速度夹角angleA；
根据第一四元数至第四四元数，获取在任意时刻手指与手掌之间的第一夹角angleB；
根据手指与手掌之间的加速度夹角，以及手指与手掌之间的第一夹角，计算在任意时刻，手指与手掌间的屈伸自由度。例如根据不同情况分别为第一夹角和加速度夹角附上不同的权重系数，然后加和得到屈伸自由度。
下面，则将详细介绍具体的方法流程，具体参见图3所示。图3为本发明实施例提供的一种手指与手掌间屈伸自由度解算方法流程示意图，该方法步骤包括：
步骤310，在第一时刻，获取第一惯性传感器采集的第一四元数，以及第二惯性传感器采集的第二四元数。
具体的，第一惯性传感器主要是采集除拇指以外的第i手指的四元数、三轴角速度数据，以及三轴加速度数据。第二惯性传感器则是用于采集手掌的四元数、三轴角速度数据以及三轴加速度数据。其中，i为正整数，且最大取值为4。例如，以手指食指为起始位置，到小拇指位置为终止位置，进行排序的话，当手指为食指时，可以设定i为1，当手指为中指时，i为2，当手指为无名指时，i为3，当手指为小拇指时，i为4。当然，也可以通过其他方式为除了拇指以外的其他手指赋值。在本实施例中，以i为1，手指为食指为例进行说明。
进一步可选的，第一时刻可以是，当确定数据手套处于预设初始化姿态下，并处于静止状态的时刻。
可选地，在一个具体的例子中，预设初始化姿态，可以包括合并位初始姿态。以右手佩戴的惯性数据手套，手掌垂直于地(例如举手姿态)，作为食指的合并位初始姿态。
可选地，在第一时刻，获取第一惯性传感器采集的第一四元数，以及第二惯性传感器采集的第二四元数，具体可以通过如下方式获取：
根据第一惯性传感器和第二惯性传感器分别采集的三轴角速度数据，确定数据手套处于预设初始化姿态下，且处于静止状态的时刻，也即是第一时刻；
从第一惯性传感器和第二惯性传感器实时采集的四元数中，提取在第一时刻，第一惯性传感器采集的第一四元数，以及第二惯性传感器采集的第二四元数。
进一步可选地，本申请文件中的第一时刻并非是预先设定好的时刻，而是需要通过下述方式确定的一个时刻。即，根据第一惯性传感器和第二惯性传感器分别采集的三轴角速度数据，确定数据手套处于预设初始化姿态下，且处于静止状态的时刻，可以通过如下方式获取：
获取在数据手套处于预设初始化姿态下，第一惯性传感器在第t时刻采集的三轴角速度数据，以及第二惯性传感器在第t时刻采集的三轴角速度数据；
根据第一惯性传感器在第t时刻采集的三轴角速度数据，计算在t时刻的第i手指合角速度数据；以及根据第二惯性传感器在第t时刻采集的三轴角速度数据，计算在t时刻的手掌合角速度数据；
当在t时刻的第i手指合角速度数据和手掌合角速度数据均小于第一预设阈值时，确定第t时刻为数据手套处于预设初始化姿态下，且处于静止状态的时刻，其中，t为正整数，t依次递进取值，初始取值为1。
实际上，在计算t时刻的第i手指合角速度数据，例如计算食指合角速度数据时，可以采用公式1计算：
Figure BDA0002433798400000101
其中，gtx(T)、gty(T)、gtz(T)分别为t时刻食指的X轴、Y轴、Z轴的角速度数据。
类似的道理，在计算t时刻的手掌合角速度数据时，可以通过公式2计算获得：
Figure BDA0002433798400000102
其中，sp_gyro(T)为手掌和角速度数据，gpx(T)、gpy(T)、gpz(T)分别为t时刻手掌的X轴、Y轴、Z轴的角速度数据。
若食指合角速度st_gyro(T)与手掌合角速度p_gyro(T)均小于第一预设阈值时，则确定食指和手掌均处于静止状态。在食指和手掌均处于静止状态时，才能确定当前时刻(第t时刻)为数据手套处于预设初始化姿态下，且处于静止状态的时刻。
步骤320，在第二时刻，获取第一惯性传感器采集的第三四元数和第一三轴加速度数据，以及第二惯性传感器采集的第二三轴加速度数据和第四四元数。
在第二时刻，被试者可以控制数据手套的食指与手掌呈任意角度。
当被试者在第二时刻控制数据手套的食指与手掌呈某个角度后，获取第一惯性传感器采集的第三四元数和第一三轴加速度数据，以及第二惯性传感器采集的第二三轴加速度数据和第四四元数。
步骤330，根据第一四元数至第四四元数、第一三轴加速度数据以及第二三轴加速度数据，计算在第二时刻，第i手指与手掌间的屈伸自由度。
具体的，第i手指以食指为例，以下类似。可以包括：根据第一三轴加速度数据和第二三轴加速度数据，获取第二时刻食指与手掌之间的加速度夹角。
根据第一四元数至第四四元数，获取第二时刻食指与手掌之间的第一夹角。
根据食指与手掌之间的加速度夹角，以及食指与手掌之间的第一夹角，计算在第二时刻，食指与手掌间的屈伸自由度。
在一个可选的方式中，根据第一三轴加速度数据和第二三轴加速度数据，获取第二时刻食指与手掌之间的加速度夹角，具体包括：
根据第一三轴加速度数据，确定与食指方向对应的第一单轴加速度数据与水平面的第二夹角；
以及根据第二三轴加速度数据，确定与食指方向对应的第二单轴加速度数据与水平面的第三夹角；
根据第二夹角和第三夹角，确定第二时刻食指与手掌之间的加速度夹角，其中，第一单轴加速度数据为第一三轴加速度数据中的一个单轴加速度数据；第二单轴加速度数据为第二三轴加速度数据中的一个单轴加速度数据。
具体的，假设对于任意时刻(例如第二时刻)的食指端的加速度为acc_finger，手掌的加速度为acc_plam。
那么，食指方向对应的第一单轴加速度数据与水平面的第二夹角，可以通过如下公式计算得到：
Figure BDA0002433798400000121
其中，angleA1为第二夹角，acc_fingerX为食指端，沿食指方向x轴加速度数据；acc_fingerY为食指端，沿食指方向y轴加速度数据；acc_fingerZ为食指端，沿食指方向z轴加速度数据。
类似的，与食指指方向对应的第二单轴加速度数据与水平面的第三夹角，可以通过如下公式获取：
Figure BDA0002433798400000122
其中，angleA2为第三夹角，acc_plamX为手掌端，沿食指方向x轴加速度数据；acc_plamY为手掌端，沿食指方向y轴加速度数据；acc_plamZ为手掌端，沿食指方向z轴加速度数据。
而根据第二夹角和第三夹角，确定第二时刻食指与手掌之间的加速度夹角，具体参见如下公式：
angleA＝|angleA1-angleA2| (公式5)
其中，angleA为第二时刻食指指与手掌之间的加速度夹角。
可选的，根据第一四元数至第四四元数，获取第二时刻食指手指与手掌之间的第一夹角，具体包括：
根据第一四元数、第二四元数以及第四四元数，计算第二时刻，食指的参考四元数。
根据第三四元数和参考四元数，计算第二时刻食指与手掌之间的第一夹角。
进一步可选的，首先根据第一四元数和第二四元数计算数据手套处于预设合并位姿态下，并处于静止状态时，食指的偏置四元数；
然后根据食指的偏置四元数和第四四元数，计算参考四元数。
在获取到参考四元数后，根据第三四元数和参考四元数，计算第二时刻食指与手掌之间的第一夹角。
具体的，在获取参考四元数之前，为了保证数据一致性，该方法还可以包括，对第一四元数至第四四元数进行归一化处理。
以定义第一惯性传感器采集的食指端处于合并位，且处于静止时刻时的第一四元数为q11＝[q0,q1,q2,q3]；以及定义食指端处于合并位，且处于静止时刻时，手掌对应的第二惯性传感器采集的第二四元数为q0＝[q00,q01,q02,q03]为例进行说明。
其中，以对q11进行归一化处理为例进行说明，具体如下：
Figure BDA0002433798400000131
q0(T)_n＝q0(T)/norm(T) (公式7)
q1(T)_n＝q1(T)/norm(T) (公式8)
q2(T)_n＝q2(T)/norm(T) (公式9)
q3(T)_n＝q3(T)/norm(T) (公式10)
其中norm(T)为t时刻四元数的模，q0(T)_n、q1(T)_n、q2(T)_n、q3(T)_n分别为归一化后得到的t时刻的姿态四元数，则归一化后合并位的食指四元数为nq11＝[q0_n,q1_n,q2_n,q3_n]；同理得到第二四元数归一化后表达式为：
nq0＝[q00_n,q01_n,q02_n,q03_n]
类似的道理，对于任意二时刻的食指端的第三四元数q_finger和手掌端的第四四元数q_plam，分别规范化(归一化)得到nq_finger和nq_plam，便于下文后续使用。
根据第一四元数和第二四元数，计算偏置四元数，也即是计算食指合并位四元数nq11＝[q0_n,q1_n,q2_n,q3_n]与手掌四元数nq0＝[q00_n,q01_n,q02_n,q03_n]的偏置四元数具体参见如下公式：
Q1＝(nq0)-1(nq11) (公式11)
其中(nq0)-1为nq0的逆。
在计算完成偏置四元数后，则需要计算食指的参考四元数了。也就是计算二时刻，食指处于合并位初始姿态下的参考四元数。
具体过程包括：
Nq11＝(nq_plam)×Q1 (公式12)
其中，Nq11为参考四元数，nq_plam为第三四元数，Q1为偏置四元数。
最终，计算在第二时刻，数据手套中食指与手掌间的第一夹角时，主要是根据参考四元数和第三四元数计算得到。
具体的，利用四元数的点积可以计算四元数之间的角度差，所以食指与手掌的夹角角度可以通过参考四元数Nq11和第三四元数经过归一化处理后的nq_finger得到：
Figure BDA0002433798400000141
angleB＝cos-1(θ)×2 (公式14)
其中，angleB为第一夹角。
最终，在获取到第一夹角，食指与手掌之间的加速度夹角后，计算在第二时刻，食指与手掌间的屈伸自由度时，具体包括：
根据加速度夹角的数值以及第一夹角的数值大小，分别为加速度夹角赋予第一权重系数，以及为第一夹角赋予第二权重系数；
根据加速度夹角、第一权重系数、第一夹角以及第二权重系数，计算在第二时刻，第i手指与手掌间的屈伸自由度，其中，第一权重系数和第二权重系数之和为1。
进一步可选的，当采用公式表示时，可以参见如下公式：
Angel＝angelA1×w1+angleB×w2 (公式15)
其中，Angel为第二时刻食指与手掌间的屈伸自由度，w1为第一权重系数，w2为第二权重系数，w1+w2＝1。
可选的，在确定第一权重系数和第二权重系数时，可以参见如下规则：
当加速度夹角的数值小于第一预设阈值时，认为加速度夹角过小，手指与手掌看似平行。此时angleB的置信度较低，所以w2<<1。因此，为第二权重系数赋予第一数值；并根据第一数值，确定第一权重系数的数值，其中，第一数值为一个远小于1的数值。
或者，当加速度夹角的数值大于或者等于第一预设阈值，且小于或者等于第二预设阈值时，为第一权重系数赋予一个与加速度夹角的倒数1/angleA成线性关系的数值；并根据第一权重系数的数值，确定第二权重系数的数值；
或者，当加速度夹角的数值大于第二预设阈值时，第二预设阈值根据生理学取食指的最大外展角度，则认为食指与手掌已存在一定屈伸角度，此时angleB的置信度较高，故w1<<1。因此，为第一权重系数赋予第二数值；并根据第二数值，确定第二权重系数的数值，这里的第二数值是一个远小于1的数值。具体的，在上述情况中，为第一权重系数或者第二权重系数赋值时，是根据人为经验设定的，具体情况不同，可以设定不同的数值。
在获取到食指与手掌间的屈伸自由度后，可通过蓝牙传输，控制仿生机械手食指的屈伸自由度的角度。
需要说明的是，在上述介绍的步骤中，由于需要解算食指相对手掌的单个自由度的角度数据，数据手套的初始化非常重要，因此，首先获得了第i手指处于合并位初始位的四元数；并根据后续计算步骤，获得与手掌四元数的偏置四元数。后期，手套的任意位置的动作，解算的主要是手指与手掌的相对角度，而手掌带动整个手的运动，不同时刻的手掌和食指的四元数都不同。但是通过偏置四元数，恰好可以进行修正。即，根据偏置四元数和任意时刻得到的食指四元数，计算得到食指合并位的参考四元数。然后，根据当前时刻食指四元数与食指合并位的参考四元数，计算得到食指与手掌的夹角角度，可以避免单独使用加速度数据计算夹角时手套的使用限制。通过加权方法补偿手指与手掌无屈伸角度，或是补偿存在外展角度时候屈伸角度的输出值，在数据手套在无使用约束的情况下，减少手指屈伸角度的误差值。
本发明实施例提供的手指与手掌间屈伸自由度解算方法，在第一时刻，获取第一四元数和第二四元数。获取任意时刻(文中为第二时刻)第一惯性传感器采集的第三四元数和第一三轴加速度数据，以及第二惯性传感器采集的第四四元数和第二三轴加速度数据。根据第一四元数至第四四元数、第一三轴加速度数据以及第二三轴加速度数据，计算任意时刻数据手套中第i手指与手掌之间的屈伸自由度。相较于传统技术而言，本申请提供的技术方案不需要考虑外界电磁干扰，不需要考虑标记点被遮挡等问题，成本低，对于数据手套的使用位置也没有任何要求。对于数据手套不受使用方法限制，降低外展自由度角度偏差，增加手指单指的屈伸角度解算精度。更有利于提高手势识别精度，便于识别复杂的手势动作。
图4为本发明实施例提供的一种手指与手掌间屈伸自由度解算装置，装置对应一种数据手套，数据手套至少包括手套本体、第一惯性传感器和第二惯性传感器，第一惯性传感器位于手套本体的除拇指以外的第i手指上，第二惯性传感器位于手套本体的手掌位置上，该装置包括：提取单元401和处理单元402。
提取单元401，用于在第一时刻，获取第一惯性传感器采集的第一四元数，以及第二惯性传感器采集的第二四元数；
在第二时刻，获取第一惯性传感器采集的第三四元数和第一三轴加速度数据，以及第二惯性传感器采集的第二三轴加速度数据和第四四元数；
处理单元402，用于根据第一四元数至第四四元数、第一三轴加速度数据以及第二三轴加速度数据，计算在第二时刻，第i手指与手掌间的屈伸自由度，其中，i为正整数，且最大取值为4。
可选地，第一惯性传感器和第二惯性传感器均还用于采集三轴角速度数据；
处理单元402具体用于，根据第一惯性传感器和第二惯性传感器分别采集的三轴角速度数据，确定数据手套处于预设初始化姿态下，且处于静止状态的时刻，即第一时刻；
提取单元401具体用于，从第一惯性传感器和第二惯性传感器实时采集的四元数中，提取在第一时刻，第一惯性传感器采集的第一四元数，以及第二惯性传感器采集的第二四元数。
可选地，处理单元402具体用于，根据第一三轴加速度数据和第二三轴加速度数据，获取第二时刻第i手指与手掌之间的加速度夹角；
根据第一四元数至第四四元数，获取第二时刻第i手指与手掌之间的第一夹角；
根据第i手指与手掌之间的加速度夹角，以及第i手指与手掌之间的第一夹角，计算在第二时刻，第i手指与手掌间的屈伸自由度。
可选地，处理单元402具体用于，根据第一三轴加速度数据，确定与第i手指方向对应的第一单轴加速度数据与水平面的第二夹角；
以及根据第二三轴加速度数据，确定与第i手指方向对应的第二单轴加速度数据与水平面的第三夹角；
根据第二夹角和第三夹角，确定第二时刻第i手指与手掌之间的加速度夹角，其中，第一单轴加速度数据为第一三轴加速度数据中的一个单轴加速度数据；第二单轴加速度数据为第二三轴加速度数据中的一个单轴加速度数据。
可选地，处理单元402具体用于，根据第一四元数、第二四元数以及第四四元数，计算第二时刻，第i手指的参考四元数；
根据第三四元数和参考四元数，计算第二时刻第i手指与手掌之间的第一夹角。
可选地，处理单元402具体用于，根据第一四元数和第二四元数，确定数据手套处于预设初始化姿态下，并处于静止状态时，第i手指的偏置四元数；
根据第i手指的偏置四元数和第四四元数，计算第二时刻，第i手指的参考四元数。
可选地，提取单元401具体用于，获取在数据手套处于预设初始化姿态下，第一惯性传感器在第t时刻采集的三轴角速度数据，以及第二惯性传感器在第t时刻采集的三轴角速度数据；
处理单元402具体用于，根据第一惯性传感器在第t时刻采集的三轴角速度数据，计算在t时刻的第i手指合角速度数据；以及根据第二惯性传感器在第t时刻采集的三轴角速度数据，计算在t时刻的手掌合角速度数据；
当在t时刻的第i手指合角速度数据和手掌合角速度数据均小于第一预设阈值时，确定第t时刻为数据手套处于预设初始化姿态下，且处于静止状态的时刻，其中，t为正整数，t依次递进取值，初始取值为1。
可选地，处理单元402还用于，分别对第一四元数、第二四元数、第三四元数以及第四四元数进行归一化处理。
可选地，处理单元402具体用于，根据加速度夹角的数值以及第一夹角的数值大小，分别为加速度夹角赋予第一权重系数，以及为第一夹角赋予第二权重系数；
根据加速度夹角、第一权重系数、第一夹角以及第二权重系数，计算在第二时刻，第i手指与手掌间的屈伸自由度，其中，第一权重系数和第二权重系数之和为1。
可选地，预设初始化姿态包括：合并位初始姿态。
本实施例提供的手指与手掌间屈伸自由度解算装置中各功能部件所执行的功能均已在图1对应的实施例中做了详细介绍，因此这里不再赘述。
本发明实施例提供的一种手指与手掌间屈伸自由度解算装置，在第一时刻，获取第一四元数和第二四元数。获取任意时刻(文中为第二时刻)第一惯性传感器采集的第三四元数和第一三轴加速度数据，以及第二惯性传感器采集的第四四元数和第二三轴加速度数据。根据第一四元数至第四四元数、第一三轴加速度数据以及第二三轴加速度数据，计算任意时刻数据手套中第i手指与手掌之间的屈伸自由度。相较于传统技术而言，本申请提供的技术方案不需要考虑外界电磁干扰，不需要考虑标记点被遮挡等问题，成本低，对于数据手套的使用位置也没有任何要求。对于数据手套不受使用方法限制，降低外展自由度角度偏差，增加手指单指的屈伸角度解算精度。更有利于提高手势识别精度，便于识别复杂的手势动作。
图5为本发明实施例提供的一种数据手套的结构示意图，图5所示的数据手套500至少包括：手套本体(图中未显示)、安装于手套本体的除拇指以外的第i手指上的第一惯性传感器501、安装于手掌中的第二惯性传感器502、至少一个处理器503、存储器504、至少一个网络接口505和其他用户接口506。手指与手掌间屈伸自由度解算数据手套500中的各个组件通过总线系统507耦合在一起。可理解，总线系统507用于实现这些组件之间的连接通信。总线系统507除包括数据总线之外，还包括电源总线、控制总线和状态信号总线。但是为了清楚说明起见，在图5中将各种总线都标为总线系统507。
其中，用户接口506可以包括显示器、键盘或者点击设备(例如，鼠标，轨迹球(trackball)、触感板或者触摸屏等。
可以理解，本发明实施例中的存储器504可以是易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性和非易失性存储器两者。其中，非易失性存储器可以是只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、可编程只读存储器(ProgrammableROM，PROM)、可擦除可编程只读存储器(ErasablePROM，EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(ElectricallyEPROM，EEPROM)或闪存。易失性存储器可以是随机存取存储器(RandomAccessMemory，RAM)，其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的RAM可用，例如静态随机存取存储器(StaticRAM，SRAM)、动态随机存取存储器(DynamicRAM，DRAM)、同步动态随机存取存储器(SynchronousDRAM，SDRAM)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(DoubleDataRateSDRAM，DDRSDRAM)、增强型同步动态随机存取存储器(Enhanced SDRAM，ESDRAM)、同步连接动态随机存取存储器(SynchlinkDRAM，SLDRAM)和直接内存总线随机存取存储器(DirectRambusRAM，DRRAM)。本文描述的存储器504旨在包括但不限于这些和任意其它适合类型的存储器。
在一些实施方式中，存储器504存储了如下的元素，可执行单元或者数据结构，或者他们的子集，或者他们的扩展集：操作系统5041和应用程序5042。
其中，操作系统5041，包含各种系统程序，例如框架层、核心库层、驱动层等，用于实现各种基础业务以及处理基于硬件的任务。应用程序5042，包含各种应用程序，例如媒体播放器(MediaPlayer)、浏览器(Browser)等，用于实现各种应用业务。实现本发明实施例方法的程序可以包含在应用程序5042中。
在本发明实施例中，通过调用存储器504存储的程序或指令，具体的，可以是应用程序5042中存储的程序或指令，处理器503用于执行各方法实施例所提供的方法步骤，例如包括：
在第一时刻，获取第一惯性传感器采集的第一四元数，以及第二惯性传感器采集的第二四元数；
在第二时刻，获取第一惯性传感器采集的第三四元数和第一三轴加速度数据，以及第二惯性传感器采集的第二三轴加速度数据和第四四元数；
根据第一四元数至第四四元数、第一三轴加速度数据以及第二三轴加速度数据，计算在第二时刻，第i手指与手掌间的屈伸自由度，其中，i为正整数，且最大取值为4。
可选地，根据第一惯性传感器和第二惯性传感器分别采集的三轴角速度数据，确定数据手套处于预设初始化姿态下，且处于静止状态的时刻，即第一时刻；
从第一惯性传感器和第二惯性传感器实时采集的四元数中，提取在第一时刻，第一惯性传感器采集的第一四元数，以及第二惯性传感器采集的第二四元数。
可选地，根据第一三轴加速度数据和第二三轴加速度数据，获取第二时刻第i手指与手掌之间的加速度夹角；
根据第一四元数至第四四元数，获取第二时刻第i手指与手掌之间的第一夹角；
根据第i手指与手掌之间的加速度夹角，以及第i手指与手掌之间的第一夹角，计算在第二时刻，第i手指与手掌间的屈伸自由度。
可选地，根据第一三轴加速度数据，确定与第i手指方向对应的第一单轴加速度数据与水平面的第二夹角；
以及根据第二三轴加速度数据，确定与第i手指方向对应的第二单轴加速度数据与水平面的第三夹角；
根据第二夹角和第三夹角，确定第二时刻第i手指与手掌之间的加速度夹角，其中，第一单轴加速度数据为第一三轴加速度数据中的一个单轴加速度数据；第二单轴加速度数据为第二三轴加速度数据中的一个单轴加速度数据。
可选地，根据第一四元数、第二四元数以及第四四元数，计算第二时刻，第i手指的参考四元数；
根据第三四元数和参考四元数，计算第二时刻第i手指与手掌之间的第一夹角。
可选地，根据第一四元数和第二四元数，确定数据手套处于预设初始化姿态下，并处于静止状态时，第i手指的偏置四元数；
根据第i手指的偏置四元数和第四四元数，计算第二时刻，第i手指的参考四元数。
可选地，获取在数据手套处于预设初始化姿态下，第一惯性传感器在第t时刻采集的三轴角速度数据，以及第二惯性传感器在第t时刻采集的三轴角速度数据；
根据第一惯性传感器在第t时刻采集的三轴角速度数据，计算在t时刻的第i手指合角速度数据；以及根据第二惯性传感器在第t时刻采集的三轴角速度数据，计算在t时刻的手掌合角速度数据；
当在t时刻的第i手指合角速度数据和手掌合角速度数据均小于第一预设阈值时，确定第t时刻为数据手套处于预设初始化姿态下，且处于静止状态的时刻，其中，t为正整数，t依次递进取值，初始取值为1。
可选地，分别对第一四元数、第二四元数、第三四元数以及第四四元数进行归一化处理。
可选地，根据加速度夹角的数值以及第一夹角的数值大小，分别为加速度夹角赋予第一权重系数，以及为第一夹角赋予第二权重系数；
根据加速度夹角、第一权重系数、第一夹角以及第二权重系数，计算在第二时刻，第i手指与手掌间的屈伸自由度，其中，第一权重系数和第二权重系数之和为1。
可选地，当加速度夹角的数值小于第一预设阈值时，为第二权重系数赋予第一数值；并根据第一数值，确定第一权重系数的数值；
或者，当加速度夹角的数值大于或者等于第一预设阈值，且小于或者等于第二预设阈值时，为第一权重系数赋予一个与加速度夹角的倒数成线性关系的数值；并根据第一权重系数的数值，确定第二权重系数的数值；
或者，当加速度夹角的数值大于第二预设阈值时，为第一权重系数赋予第二数值；并根据第二数值，确定第二权重系数的数值。
可选地，预设初始化姿态包括：合并位初始姿态。
上述本发明实施例揭示的方法可以应用于处理器503中，或者由处理器503实现。处理器503可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器503中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器503可以是通用处理器、数字信号处理器(DigitalSignalProcessor，DSP)、专用集成电路(ApplicationSpecific IntegratedCircuit，ASIC)、现成可编程门阵列(FieldProgrammableGateArray，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件单元组合执行完成。软件单元可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器504，处理器503读取存储器504中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。
可以理解的是，本文描述的这些实施例可以用硬件、软件、固件、中间件、微码或其组合来实现。对于硬件实现，处理单元可以实现在一个或多个专用集成电路(ApplicationSpecificIntegratedCircuits，ASIC)、数字信号处理器(DigitalSignalProcessing，DSP)、数字信号处理设备(DSPDevice，DSPD)、可编程逻辑设备(ProgrammableLogicDevice，PLD)、现场可编程门阵列(Field-ProgrammableGateArray，FPGA)、通用处理器、控制器、微控制器、微处理器、用于执行本申请功能的其它电子单元或其组合中。
对于软件实现，可通过执行本文功能的单元来实现本文的技术。软件代码可存储在存储器中并通过处理器执行。存储器可以在处理器中或在处理器外部实现。
还需要说明的是，上文中详细介绍了处理器503和存储器504所执行的功能，间接介绍了第一惯性传感器501和第二惯性传感器502的功能。
这里再明确说明一下：
第一惯性传感器，用于实时采集与第i手指对应的三轴角速度数据、三轴加速度数据和四元数；
第二惯性传感器，用于实时采集与手掌对应的三轴角速度数据、三轴加速度数据和四元数。
本实施例提供的数据手套可以是如图5中所示的数据手套，可执行如图3中手指与手掌间屈伸自由度解算方法的所有步骤，进而实现图3所示手指与手掌间屈伸自由度解算方法的技术效果，具体请参照图3相关描述，为简洁描述，在此不作赘述。
本发明实施例还提供了一种存储介质(计算机可读存储介质)。这里的存储介质存储有一个或者多个程序。其中，存储介质可以包括易失性存储器，例如随机存取存储器；存储器也可以包括非易失性存储器，例如只读存储器、快闪存储器、硬盘或固态硬盘；存储器还可以包括上述种类的存储器的组合。
当存储介质中一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现上述在数据手套侧执行的手指与手掌间屈伸自由度解算方法。
处理器用于执行存储器中存储的手指与手掌间屈伸自由度解算程序，以实现以下在数据手套侧执行的手指与手掌间屈伸自由度解算方法的步骤：
在第一时刻，获取第一惯性传感器采集的第一四元数，以及第二惯性传感器采集的第二四元数；
在第二时刻，获取第一惯性传感器采集的第三四元数和第一三轴加速度数据，以及第二惯性传感器采集的第二三轴加速度数据和第四四元数；
根据第一四元数至第四四元数、第一三轴加速度数据以及第二三轴加速度数据，计算在第二时刻，第i手指与手掌间的屈伸自由度，其中，i为正整数，且最大取值为4。
可选地，根据第一惯性传感器和第二惯性传感器分别采集的三轴角速度数据，确定数据手套处于预设初始化姿态下，且处于静止状态的时刻，即第一时刻；
从第一惯性传感器和第二惯性传感器实时采集的四元数中，提取在第一时刻，第一惯性传感器采集的第一四元数，以及第二惯性传感器采集的第二四元数。
可选地，根据第一三轴加速度数据和第二三轴加速度数据，获取第二时刻第i手指与手掌之间的加速度夹角；
根据第一四元数至第四四元数，获取第二时刻第i手指与手掌之间的第一夹角；
根据第i手指与手掌之间的加速度夹角，以及第i手指与手掌之间的第一夹角，计算在第二时刻，第i手指与手掌间的屈伸自由度。
可选地，根据第一三轴加速度数据，确定与第i手指方向对应的第一单轴加速度数据与水平面的第二夹角；
以及根据第二三轴加速度数据，确定与第i手指方向对应的第二单轴加速度数据与水平面的第三夹角；
根据第二夹角和第三夹角，确定第二时刻第i手指与手掌之间的加速度夹角，其中，第一单轴加速度数据为第一三轴加速度数据中的一个单轴加速度数据；第二单轴加速度数据为第二三轴加速度数据中的一个单轴加速度数据。
可选地，根据第一四元数、第二四元数以及第四四元数，计算第二时刻，第i手指的参考四元数；
根据第三四元数和参考四元数，计算第二时刻第i手指与手掌之间的第一夹角。
可选地，根据第一四元数和第二四元数，确定数据手套处于预设初始化姿态下，并处于静止状态时，第i手指的偏置四元数；
根据第i手指的偏置四元数和第四四元数，计算第二时刻，第i手指的参考四元数。
可选地，获取在数据手套处于预设初始化姿态下，第一惯性传感器在第t时刻采集的三轴角速度数据，以及第二惯性传感器在第t时刻采集的三轴角速度数据；
根据第一惯性传感器在第t时刻采集的三轴角速度数据，计算在t时刻的第i手指合角速度数据；以及根据第二惯性传感器在第t时刻采集的三轴角速度数据，计算在t时刻的手掌合角速度数据；
当在t时刻的第i手指合角速度数据和手掌合角速度数据均小于第一预设阈值时，确定第t时刻为数据手套处于预设初始化姿态下，且处于静止状态的时刻，其中，t为正整数，t依次递进取值，初始取值为1。
可选地，分别对第一四元数、第二四元数、第三四元数以及第四四元数进行归一化处理。
可选地，根据加速度夹角的数值以及第一夹角的数值大小，分别为加速度夹角赋予第一权重系数，以及为第一夹角赋予第二权重系数；
根据加速度夹角、第一权重系数、第一夹角以及第二权重系数，计算在第二时刻，第i手指与手掌间的屈伸自由度，其中，第一权重系数和第二权重系数之和为1。
可选地，当加速度夹角的数值小于第一预设阈值时，为第二权重系数赋予第一数值；并根据第一数值，确定第一权重系数的数值；
或者，当加速度夹角的数值大于或者等于第一预设阈值，且小于或者等于第二预设阈值时，为第一权重系数赋予一个与加速度夹角的倒数成线性关系的数值；并根据第一权重系数的数值，确定第二权重系数的数值；
或者，当加速度夹角的数值大于第二预设阈值时，为第一权重系数赋予第二数值；并根据第二数值，确定第二权重系数的数值。
可选地，预设初始化姿态包括：合并位初始姿态。
专业人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
以上的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种手指与手掌间屈伸自由度解算方法，其特征在于，所述方法应用于一种数据手套，所述数据手套至少包括手套本体、第一惯性传感器和第二惯性传感器，所述第一惯性传感器位于所述手套本体的除拇指以外的第i手指上，所述第二惯性传感器位于所述手套本体的手掌位置上，所述方法包括：
在第一时刻，获取所述第一惯性传感器采集的第一四元数，以及所述第二惯性传感器采集的第二四元数；
在第二时刻，获取所述第一惯性传感器采集的第三四元数和第一三轴加速度数据，以及所述第二惯性传感器采集的第二三轴加速度数据和第四四元数；
根据所述第一四元数至第四四元数、所述第一三轴加速度数据以及所述第二三轴加速度数据，计算在所述第二时刻，所述第i手指与手掌间的屈伸自由度，其中，i为正整数且最大取值为4。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一惯性传感器和所述第二惯性传感器均还用于采集三轴角速度数据；所述在第一时刻，获取所述第一惯性传感器采集的第一四元数，以及所述第二惯性传感器采集的第二四元数，具体包括：
根据所述第一惯性传感器和所述第二惯性传感器分别采集的三轴角速度数据，确定所述数据手套处于预设初始化姿态下，且处于静止状态的时刻，即所述第一时刻；
从所述第一惯性传感器和所述第二惯性传感器实时采集的四元数中，提取在所述第一时刻，所述第一惯性传感器采集的第一四元数，以及所述第二惯性传感器采集的第二四元数。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，根据所述第一四元数至第四四元数、所述第一三轴加速度数据以及所述第二三轴加速度数据，计算在所述第二时刻，所述第i手指与手掌间的屈伸自由度，具体包括：
根据所述第一三轴加速度数据和所述第二三轴加速度数据，获取在所述第二时刻所述第i手指与所述手掌之间的加速度夹角；
根据所述第一四元数至所述第四四元数，获取在所述第二时刻所述第i手指与手掌之间的第一夹角；
根据所述第i手指与所述手掌之间的加速度夹角，以及所述第i手指与手掌之间的第一夹角，计算在所述第二时刻，所述第i手指与手掌间的屈伸自由度。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一三轴加速度数据和所述第二三轴加速度数据，获取所述第二时刻所述第i手指与所述手掌之间的加速度夹角，具体包括：
根据所述第一三轴加速度数据，确定与所述第i手指方向对应的第一单轴加速度数据与水平面的第二夹角；
以及根据所述第二三轴加速度数据，确定与所述第i手指方向对应的第二单轴加速度数据与水平面的第三夹角；
根据所述第二夹角和所述第三夹角，确定所述第二时刻所述第i手指与所述手掌之间的加速度夹角，其中，所述第一单轴加速度数据为所述第一三轴加速度数据中的一个单轴加速度数据；所述第二单轴加速度数据为所述第二三轴加速度数据中的一个单轴加速度数据。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一四元数至所述第四四元数，获取所述第二时刻所述第i手指与手掌之间的第一夹角，具体包括：
根据所述第一四元数、所述第二四元数以及所述第四四元数，计算所述第二时刻，所述第i手指的参考四元数；
根据所述第三四元数和所述参考四元数，计算所述第二时刻所述第i手指与手掌之间的第一夹角。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一四元数、所述第二四元数以及所述第四四元数，计算所述第二时刻，所述第i手指的参考四元数，具体包括：
根据所述第一四元数和所述第二四元数，确定所述数据手套处于预设初始化姿态下，并处于静止状态时，所述第i手指的偏置四元数；
根据所述第i手指的偏置四元数和所述第四四元数，计算所述第二时刻，所述第i手指的参考四元数。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一惯性传感器和所述第二惯性传感器分别采集的三轴角速度数据，确定所述数据手套处于预设初始化姿态下，且处于静止状态的时刻，具体包括：
获取在所述数据手套处于所述预设初始化姿态下，所述第一惯性传感器在第t时刻采集的三轴角速度数据，以及所述第二惯性传感器在第t时刻采集的三轴角速度数据；
根据所述第一惯性传感器在第t时刻采集的三轴角速度数据，计算在t时刻的第i手指合角速度数据；以及根据所述第二惯性传感器在第t时刻采集的三轴角速度数据，计算在t时刻的手掌合角速度数据；
当在t时刻的所述第i手指合角速度数据和所述手掌合角速度数据均小于第一预设阈值时，确定所述第t时刻为所述数据手套处于预设初始化姿态下，且处于静止状态的时刻，其中，t为正整数，t依次递进取值，初始取值为1。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在第二时刻，获取所述第一惯性传感器采集的第三四元数和第一三轴加速度数据，以及所述第二惯性传感器采集的第二三轴加速度数据和第四四元数之后，所述方法还包括：
分别对所述第一四元数、所述第二四元数、所述第三四元数以及所述第四四元数进行归一化处理。
9.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述第i手指与所述手掌之间的加速度夹角，以及所述第i手指与手掌之间的第一夹角，计算在所述第二时刻，所述第i手指与手掌间的屈伸自由度，具体包括：
根据所述加速度夹角的数值以及所述第一夹角的数值大小，分别为所述加速度夹角赋予第一权重系数，以及为所述第一夹角赋予第二权重系数；
根据所述加速度夹角、所述第一权重系数、所述第一夹角以及所述第二权重系数，计算在所述第二时刻，所述第i手指与手掌间的屈伸自由度，其中，所述第一权重系数和所述第二权重系数之和为1。
10.根据权利要求2或7所述的方法，其特征在于，所述预设初始化姿态包括：合并位初始姿态。
11.一种手指与手掌间屈伸自由度解算装置，其特征在于，所述装置对应一种数据手套，所述数据手套至少包括手套本体、第一惯性传感器和第二惯性传感器，所述第一惯性传感器位于所述手套本体的除拇指以外的第i手指上，所述第二惯性传感器位于所述手套本体的手掌位置上，所述装置包括：
提取单元，用于在第一时刻，获取所述第一惯性传感器采集的第一四元数，以及所述第二惯性传感器采集的第二四元数；
在第二时刻，获取所述第一惯性传感器采集的第三四元数和第一三轴加速度数据，以及所述第二惯性传感器采集的第二三轴加速度数据和第四四元数；
处理单元，用于根据所述第一四元数至第四四元数、所述第一三轴加速度数据以及所述第二三轴加速度数据，计算在所述第二时刻，所述第i手指与手掌间的屈伸自由度，其中，i为正整数，且最大取值为4。
12.一种数据手套，其特征在于，所述数据手套至少包括：手套本体、安装于所述手套本体的除拇指以外的第i手指上的第一惯性传感器、安装于所述手套本体的手掌中的第二惯性传感器、处理器和存储器；
所述第一惯性传感器，用于实时采集与第i手指对应的三轴角速度数据、三轴加速度数据和四元数；
所述第二惯性传感器，用于实时采集与手掌对应的三轴角速度数据、三轴加速度数据和四元数；
所述处理器用于执行所述存储器中存储的手指与手掌间屈伸自由度解算程序，以实现权利要求1～10中任一项所述的手指与手掌间屈伸自由度解算方法。
13.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被如权利要求12所述的数据手套执行，以实现权利要求1～10中任一项所述的手指与手掌间屈伸自由度解算方法。
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