CN202632205U

CN202632205U - 一种基于人机交互动态手势的演示文稿的控制系统

Info

Publication number: CN202632205U
Application number: CN 201220221891
Authority: CN
Inventors: 阴凉; 董明智; 田俊哲; 董璇
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-05-16
Filing date: 2012-05-16
Publication date: 2012-12-26
Anticipated expiration: 2022-05-16

Abstract

本实用新型公开了一种基于人机交互动态手势的演示文稿的控制系统，包括：计算机终端包括有计算机以及第一蓝牙模块；手持终端包括有手势识别装置、三维加速度传感器和第二蓝牙模块，手势识别装置中控制模块分别与数据预处理模块以及第二蓝牙模块连接，数据预处理模块分别与数据存储模块以及三维加速度传感器连接；其中，第一蓝牙模块与第二蓝牙模块通讯连接。本实用新型依据用户的手势进行人机交互，使得人机交互过程更加方便。本实用新型可以独立完成运算，实现对用户手势的识别，这使得本实用新型可以与任一计算机终端连接，而不需要在该计算机上建立复杂的人机交互系统。本实用新型通过对用户手势的识别，实现了对演示文稿的控制。

Description

一种基于人机交互动态手势的演示文稿的控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种基于人机交互动态手势的演示文稿的控制系统。

背景技术

人机交互(Human-Computer Interaction，HCI)是指人与计算机之间为完成确定任务，通过某种对话语言，以一定的交互方式进行信息交换的过程。在人机交互的发展过程中，人机交互的方式已经由人去适应计算机的工作方式逐渐转变成由计算机来适应人的需求。人们已经不再满足于传统的仅仅通过鼠标、键盘等基于按键的控制装置进行人机交互。这些传统方法在一些日常应用中显现出了较多的弱点，例如，不能便捷的对设定距离之外的计算机进行实时操作；更重要的是，对于盲人使用者来说，由于他们看不到键盘的按键以及鼠标在屏幕上的位置，使传统方式的人机交互也难以实现。传统的人机交互过程，主要依靠计算机完成运算，也限制了人机交互的灵活性。目前，还没有一种针对演示文稿的控制系统，可以独立完成对用户手势的识别，并向计算机输出演示文稿操作指令。

实用新型内容

针对上述技术问题，本实用新型设计开发了一种基于人机交互动态手势的演示文稿的控制系统。

本实用新型提供的技术方案为：

一种基于人机交互动态手势的演示文稿的控制系统，包括：

计算机终端，其包括有计算机以及第一蓝牙模块，其中，所述第一蓝牙模块与所述计算机连接；以及

手持终端，其包括有手势识别装置、三维加速度传感器和第二蓝牙模块，其中，所述手势识别装置包括有控制模块、数据预处理模块和数据存储模块，其中，所述控制模块分别与所述数据预处理模块以及所述第二蓝牙模块连接，所述数据预处理模块分别与所述数据存储模块以及所述三维加速度传感器连接；

其中，所述第一蓝牙模块与所述第二蓝牙模块通讯连接。

优选的是，所述的基于人机交互动态手势的演示文稿的控制系统中，所述手持终端还包括三个指示灯，所述数据预处理模块与所述三个指示灯连接。

优选的是，所述的基于人机交互动态手势的演示文稿的控制系统中，所述数据预处理模块与所述三维加速度传感器之间通过SPI或I2C总线连接。

优选的是，所述的基于人机交互动态手势的演示文稿的控制系统，还包括：

电源模块，其为所述手持终端提供电力。

优选的是，所述的基于人机交互动态手势的演示文稿的控制系统中，所述控制模块通过USB控制器连接于USB接口。

优选的是，所述的基于人机交互动态手势的演示文稿的控制系统中，所述控制模块与所述数据预处理模块之间通过两组数据通道连接。

优选的是，所述的基于人机交互动态手势的演示文稿的控制系统中，所述数据预处理模块的地址口通过地址总线与所述数据存储模块的地址口连接，所述数据预处理模块的数据口通过数据总线与所述数据存储模块的数据口连接。

本实用新型所述的基于人机交互动态手势的演示文稿的控制系统中，三维加速度传感器采集用户的手势数据，数据预处理模块对手势数据进行预处理，控制模块对手势数据进行运算，并输出操作指令，上述操作指令被发送给计算机，并由计算机运行，完成对演示文稿的操作。本实用新型依据用户的手势进行人机交互，使得人机交互过程更加方便；手持终端与计算机终端无线连接，简化了本实用新型的结构，提高了应用的灵活性。

以往的人机交互系统都是依靠计算机完成运算，甚至需要在计算机上建立复杂的人机交互系统，但是本实用新型可以独立完成运算，实现对用户手势的识别，这使得本实用新型可以与任一计算机终端连接，而不需要在该计算机上建立复杂的人机交互系统。本实用新型通过对用户手势的识别，实现了对演示文稿的控制。

附图说明

图1为本实用新型所述的基于人机交互动态手势的演示文稿的控制系统的结构示意图；

图2为本实用新型所述的基于人机交互动态手势的演示文稿的控制系统的手持终端的结构示意图；

图3是本实用新型所述的手持终端的整体层叠电路图；

图4是本实用新型所述的手持终端的顶层电路图；

图5是本实用新型所述的手持终端的GND层电路图；

图6是本实用新型所述的手持终端的电源层电路图；

图7是本实用新型所述的手持终端的底层电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

如图1和图2所示，本实用新型提供一种基于人机交互动态手势的演示文稿的控制系统，包括：计算机终端，其包括有计算机以及第一蓝牙模块，其中，所述第一蓝牙模块与所述计算机连接；以及手持终端，其包括有手势识别装置、三维加速度传感器和第二蓝牙模块，其中，所述手势识别装置包括有控制模块、数据预处理模块和数据存储模块，其中，所述控制模块分别与所述数据预处理模块以及所述第二蓝牙模块连接，所述数据预处理模块分别与所述数据存储模块以及所述三维加速度传感器连接；其中，所述第一蓝牙模块与所述第二蓝牙模块通讯连接。

所述的基于人机交互动态手势的演示文稿的控制系统中，所述手持终端还包括三个指示灯，所述数据预处理模块与所述三个指示灯连接。

所述的基于人机交互动态手势的演示文稿的控制系统中，所述数据预处理模块与所述三维加速度传感器之间通过SPI或I2C总线连接。

所述的基于人机交互动态手势的演示文稿的控制系统，还包括：电源模块，其为所述手持终端提供电力。

所述的基于人机交互动态手势的演示文稿的控制系统中，所述控制模块通过USB控制器连接于USB接口。

所述的基于人机交互动态手势的演示文稿的控制系统中，所述控制模块与所述数据预处理模块之间通过两组数据通道连接。

所述的基于人机交互动态手势的演示文稿的控制系统中，所述数据预处理模块的地址口通过地址总线与所述数据存储模块的地址口连接，所述数据预处理模块的数据口通过数据总线与所述数据存储模块的数据口连接。

本实用新型的手持终端包括有手势识别装置、三维加速度传感器和第二蓝牙模块，其中，手势识别装置包括控制模块、数据预处理模块和数据存储模块。

控制模块采用意法半导体的STM32控制芯片，STM32控制芯片选用STM32F103CBT6型号，包含48根管脚，128KB Flash片内存储器，20KB片内高速缓存。数据预处理模块采用Altera的MAX II CPLD芯片，型号为EPM1270F256C5N，包含256根管脚。STM32控制芯片通过两组8bits数据通道与CPLD芯片相连，两组数据通道分别标记为Port A与Port B。STM32控制芯片通过内建的USB控制器与mini USB接口相连，同时也通过内建的USART接口与第二蓝牙模块BLK-MD-BC04-B相连，第一蓝牙模块和第二蓝牙模块用于实现手持终端与计算机终端之间的无线通信。此外，STM32控制芯片还在P1接口中预留一个I2C总线接口与两路模拟信号输入。

CPLD芯片负责主要的数据收集整理工作，通过大量的通用输入输出管脚，可以方便连接各种外扩数字输出的传感器。三维加速度传感器采用菲思卡尔的MMA7455三维加速度传感器。三维加速度传感器通过SPI或I2C总线与CPLD芯片相连，连接模式需要跟电阻R1与R2连接情况匹配。同时，CPLD芯片还与一个IS61WV51216异步SRAM相连。本实用新型中，IS61WV51216异步SRAM用作数据存储模块，对数据进行临时存储。CPLD芯片还与三个LED指示灯相连，可以用来显示信息。其他未使用的通用管脚，均被引出做为预留接口引出，分为9组，每组8bits，其中还包括两路时钟输入，可以直接将外部时钟连入CPLD芯片的全局时钟网络。

手持终端中的各部件均使用3.3V供电电压，采用一片LM1117IMP-3.3构成的电源模块提供。外部电源输入可以使用电池，或由mini USB接口提供。供电模式通过P3跳线进行选择。

STM32控制芯片中设计有一个8MHz和一个32.768KHz的外部晶振时钟，最高工作频率可以到72MHz，CPLD芯片设计有一个外部有源晶振，可以设计成150MHz、100MHz、50MHz等多种频率。

图3给出了手持终端的电路图。其中，U1为CPLD芯片，U3为STM32控制芯片。CPLD芯片所有通用关键为分区块设计，总共分为四个区块，分别对应于顶层(如图4)、GND层(如图5)、电源层(如图6)和底层(如图7)。P1、P4、P5为边缘板到板插接件设计，均为双排2.54mm脚距设计，可根据实际应用选择排针或排座进行焊接，或留空。其电路板反正面均有焊盘。P2为电池连接插座，P3为供电模式选择跳线，亦可做为开关使用。

本实用新型的工作流程如下：

工作时，由STM32控制芯片发出指令控制CPLD芯片，从三维加速度传感器中读取数据。数据由三维加速度传感器传到CPLD芯片中，由CPLD芯片进行预处理。中间数据及历史数据会被存储在外扩的SRAM中。三个LED指示灯的明暗显示出三维加速度的变化。当在CPLD芯片中的预处理算法完成之后，预处理结果被传到STM32控制芯片中；STM32控制芯片通过软件算法进行进一步处理，最终处理结果则通过第二蓝牙模块或者USB总线传回计算机。CPLD芯片中的数据预处理工作只能使用逻辑电路进行运算，算法比较简单基础，但运算速度很快；STM32控制芯片中的数据处理工作使用软件代码完成，可以实现比较复杂的计算，但运算速度较慢。

本实用新型工作时的手势识别算法流程如下：

(1)准备阶段——生成词汇模板

由用户根据个人习惯指定，不同类别的手势对应POWERPOINT的不同动作，如开始演示、结束演示、向上翻页、向下翻页等。

(2)使用阶段

①利用手机上的三维加速度传感器采集用户手势，并记录用户手势从开始到完成的整个过程中传感器X、Y、Z轴三个正交方向上的三维加速度数据序列。

②利用CPLD芯片对用户手势的三维加速度数据序列G＝(ax，ay，az)进行预处理，得到预处理数据。

③利用STM32控制芯片使用硬分类方法对上述预处理数据进行处理，计算预处理数据中的每个点与模板范例中词汇的距离，这里的距离通过余弦距离计算。

④仍利用STM32控制芯片通过动态匹配对预处理数据进行分类，并输出所示动作。

⑤STM32控制芯片向计算机终端发送可由微软POWERPOINT执行的API指令，从而完成一次POWERPOINT的操作动作。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims

1.一种基于人机交互动态手势的演示文稿的控制系统，其特征在于，包括：

其中，所述第一蓝牙模块与所述第二蓝牙模块通讯连接。

2.如权利要求1所述的基于人机交互动态手势的演示文稿的控制系统，其特征在于，所述手持终端还包括三个指示灯，所述数据预处理模块与所述三个指示灯连接。

3.如权利要求1所述的基于人机交互动态手势的演示文稿的控制系统，其特征在于，所述数据预处理模块与所述三维加速度传感器之间通过SPI或I2C总线连接。

4.如权利要求1所述的基于人机交互动态手势的演示文稿的控制系统，其特征在于，还包括：

电源模块，其为所述手持终端提供电力。

5.如权利要求1所述的基于人机交互动态手势的演示文稿的控制系统，其特征在于，所述控制模块通过USB控制器连接于USB接口。

6.如权利要求1所述的基于人机交互动态手势的演示文稿的控制系统，其特征在于，所述控制模块与所述数据预处理模块之间通过两组数据通道连接。

7.如权利要求1所述的基于人机交互动态手势的演示文稿的控制系统，其特征在于，所述数据预处理模块的地址口通过地址总线与所述数据存储模块的地址口连接，所述数据预处理模块的数据口通过数据总线与所述数据存储模块的数据口连接。