CN206021198U - 一种三维空间手势识别系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种三维空间手势识别系统，包括可穿戴设备、本地计算设备和云端服务器，可穿戴设备包括外壳，外壳内设有三维运动传感器、光学距离感应模块、主处理器和无线收发模块，三维运动传感器收集佩戴者的三维空间数据并发送到主处理器，光学距离感应模块收集佩戴者的手指间距离及姿态数据并发送到主处理器，主处理器将三维空间数据、手指间距离及姿态数据通过无线收发模块发送到本地计算设备，本地计算设备将其发送到云端服务器进行存储并进行手势识别。实施本实用新型，具有以下有益效果：能降低可穿戴设备的复杂性、减小穿戴设备体积的、减少耗电量、能增加记录的数据量、提高手势识别的精度。

Description

一种三维空间手势识别系统

技术领域

本实用新型涉及手势识别领域，特别涉及一种三维空间手势识别系统。

背景技术

现有技术中，传统的手势识别方法是在本地计算设备中或在可穿戴设备中集中进行数据记录和手势识别计算，由于手势识别算法较为复杂，而且需要记录大量的数据，用于手势识别匹配，因此，在本地计算设备或可穿戴设备中进行手势识别算法会占用很大的计算与存储资源，尤其是对可穿戴设备，这种方法会造成如下问题：增加了可穿戴设备的复杂性、可穿戴设备体积较大、耗电量大、记录的数据量有限，无法达到很好的实用性，影响用户体验。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述增加了可穿戴设备的复杂性、可穿戴设备的体积较大、耗电量大、记录的数据量有限的缺陷，提供一种能降低可穿戴设备的复杂性、减小穿戴设备体积的、减少耗电量、能增加记录的数据量、提高手势识别的精度的三维空间手势识别系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种三维空间手势识别系统，包括可穿戴设备、本地计算设备和云端服务器，所述可穿戴设备包括外壳，所述外壳内设有三维运动传感器、光学距离感应模块、主处理器和无线收发模块，所述三维运动传感器收集佩戴者所做手势的三维空间数据并将其发送到所述主处理器，所述光学距离感应模块收集所述佩戴者的手指间距离及姿态数据，并将其发送到所述主处理器，所述主处理器将所述三维空间数据、手指间距离及姿态数据通过所述无线收发模块发送到所述本地计算设备，所述本地计算设备将所述三维空间数据、手指间距离及姿态数据发送到所述云端服务器进行存储，所述云端服务器进行手势识别后向所述本地计算设备发送预定义的手势识别反馈结果，所述本地计算设备接收后进行响应。

在本实用新型所述的三维空间手势识别系统中，所述外壳内还设有电源模块，所述电源模块与所述主处理器连接、用于为所述主处理器供电。

在本实用新型所述的三维空间手势识别系统中，所述本地计算设备包括数据接收模块和云端连接模块，所述数据接收模块与所述无线收发模块连接、用接收所述无线收发模块传送的所述三维空间数据、手指间距离及姿态数据，所述云端连接模块接收所述数据接收模块传送的所述三维空间数据、手指间距离及姿态数据，并将其传送到所述云端服务器。

在本实用新型所述的三维空间手势识别系统中，所述云端服务器包括三维手势数据管理模块、三维手势数据识别模块和处理模块，所述三维手势数据管理模块与所述云端连接模块连接、用于记录所述三维空间数据、手指间距离及姿态数据作为手势识别模板，所述三维手势数据识别模块与所述云端连接模块连接、用于进行手势识别，所述处理模块与所述三维手势数据识别模块连接、用于根据识别结果向所述本地计算设备发出预定义的手势识别反馈结果。

在本实用新型所述的三维空间手势识别系统中，所述本地计算设备包括个人计算机、智能手机、智能电视、车载电脑、智能家居设备和/或智能穿戴设备。

实施本实用新型的三维空间手势识别系统，具有以下有益效果：由于设有可穿戴设备、本地计算设备和云端服务器，可穿戴设备包括外壳，外壳内设有三维运动传感器、光学距离感应模块、主处理器和无线收发模块，由可穿戴设备只负责数据采集，本地计算设备负责传递数据，由云端服务器负责数据存储、手势识别计算。这样可以大大降低可穿戴设备的复杂性，使可穿戴设备的体积大大缩小、耗电量减少，而系统记录数据量大大增加，从而提高了手势识别的精度；所以其能降低可穿戴设备的复杂性、减小穿戴设备体积的、减少耗电量、能增加记录的数据量、提高手势识别的精度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型三维空间手势识别系统一个实施例中的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型三维空间手势识别系统实施例中，该三维空间手势识别系统的结构示意图如图1所示。图1中，该三维空间手势识别系统包括可穿戴设备1、本地计算设备2和云端服务器3，其中，可穿戴设备1包括外壳(图中未示出)，外壳内设有三维运动传感器11、光学距离感应模块12、主处理器13和无线收发模块14，三维运动传感器11是可穿戴设备1的核心元器件，三维运动传感器11收集佩戴者所做手势的三维空间数据并将其发送到主处理器13，也就是说佩戴者所佩戴的可穿戴设备1所采集的三维空间动作数据由三维运动传感器11产生，光学距离感应模块12收集佩戴者的手指间距离及姿态数据，并将其发送到主处理器13，也就是由光学距离感应模块12监测手指之间的距离数据，从而识别出用户所做的手势的手指姿态，进而用于精确识别手势。

本实施例中，主处理器13将三维空间数据、手指间距离及姿态数据通过无线收发模块14发送到本地计算设备2，值得一提的是，本地计算设备2至少包括个人计算机、智能手机、智能电视、车载电脑、智能家居设备和/或智能穿戴设备。本地计算设备2将三维空间数据、手指间距离及姿态数据发送到云端服务器3进行存储，云端服务器3进行手势识别后向本地计算设备2发送预定义的手势识别反馈结果，本地计算设备2接收后进行响应。

本实用新型中的可穿戴设备1只负责数据采集，本地计算设备2负责传递数据，由云端服务器3负责数据存储和手势识别计算，并由云端服务器3根据识别结果反馈控制本地计算设备2工作。这样可以大大降低可穿戴设备1的复杂性，使可穿戴设备1的体积大大缩小、耗电量减少，而系统记录数据量大大增加，从而提高了手势识别的精度，使该三维空间手势识别系统具备很好的实用性和用户体验，在缩小可穿戴设备1和本地计算设备2的体积并降低功耗后，本实用新型可以广泛的用于个人计算机、智能手机、智能电视、车载电脑、智能家居设备和智能可穿戴设备的应用场景下。

本实施例中，外壳内还设有电源模块15，电源模块15与主处理器13连接、用于为主处理器13供电。本地计算设备2包括数据接收模块21和云端连接模块22，数据接收模块21与无线收发模块14连接、用接收无线收发模块14传送的三维空间数据、手指间距离及姿态数据，云端连接模块22接收数据接收模块22传送的三维空间数据、手指间距离及姿态数据，并将其传送到云端服务器3。

本实施例中，云端服务器3包括三维手势数据管理模块31、三维手势数据识别模块32和处理模块33，三维手势数据管理模块31与云端连接模块22连接、用于记录三维空间数据、手指间距离及姿态数据作为手势识别模板，三维手势数据识别模块32与云端连接模块22连接、用于进行手势识别，本实施例中，三维手势数据识别模块32所使用的手势识别算法可以是动态时间规整算法，该动态时间规整算法是将按一定采集帧率采集数据模板，并在实时手势识别过程中按照相同帧率计算实时数据与数据模板每一帧之间的距离。处理模块33与三维手势数据识别模块32连接、用于根据识别结果向本地计算设备2发出预定义的手势识别反馈结果。

本实施例中，具体的，可穿戴设备1只负责收集佩戴者所做手势的三维空间数据和手指间距离及姿态数据；可穿戴设备1按照一定帧率通过无线收发模块14向本地计算设备2发送手势的三维空间数据、手指间距离及姿态数据；本地计算设备2通过数据接收模块21接收可穿戴设备1发来的数据，并通过云端连接模块22向云端服务器3传递收集到的所有数据；云端服务器3负责接收和存储数据，根据当前工作模式使用三维手势数据管理模块31记录数据作为手势识别模板，或使用三维手势数据识别模块32进行手势识别计算操作；对于处理模块33来说，处理模块33根据云端服务器3反馈的手势识别结果由用户自定义识别后关联的特定操作与处理，并将处理结果通过本地计算设备2的云端连接模块22反馈给本地计算设备2，也就是说，云端服务器3根据识别结果通过处理模块33向本地计算设备2发出预定义的手势识别反馈结果；本地计算设备2通过云端连接模块22接收反馈结果，并控制本地计算设备2进行响应。

总之，在本实施例中，将手势识别数据管理与手势识别算法放置在云端服务器3，利用小巧的可穿戴设备1进行三维空间的手势数据采集，并通过本地计算设备2与云端服务器3进行连接。首先采集用户佩戴在手指上的可穿戴设备1所发出的三维空间动作数据；根据采集的三维空间动作数据，记录到云端服务器3作为手势识别参考模板；手势识别时，由云端服务器3采用动态时间规整算法计算实时三维空间数据每一帧的数据，将其与手势识别参考模板每一帧之间的距离，当距离小于给定值时，则该三维空间手势识别系统识别了用户所做的手势；云端服务器3将手势识别结果反馈给本地计算设备2。

本实用新型通过将手势识别数据管理和计算模块都放在了云端服务器，大大降低可穿戴设备1的复杂性，使可穿戴设备1的体积缩小、耗电量减少，而云端服务器3可以记录的数据量较传统本地存储显著增加，从而提高了手势识别的精度，使整个三维空间手势识别系统具备很好的实用性和用户体验。

本实用新型相对于使用计算机图像识别等在室内进行的手势识别技术，可以使用户不局限于室内环境，该三维空间手势识别系统可以在室外、强光等恶劣工作环境下工作。相比于现有仅记录手臂三维空间数据的手势识别系统，本实用新型利用光学距离感应模块12监测手指之间的距离数据，从而识别出用户所做三维空间内手势的手指姿态，进而用于识别更精确的手势。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种三维空间手势识别系统，其特征在于，包括可穿戴设备、本地计算设备和云端服务器，所述可穿戴设备包括外壳，所述外壳内设有三维运动传感器、光学距离感应模块、主处理器和无线收发模块，所述三维运动传感器收集佩戴者所做手势的三维空间数据并将其发送到所述主处理器，所述光学距离感应模块收集所述佩戴者的手指间距离及姿态数据，并将其发送到所述主处理器，所述主处理器将所述三维空间数据、手指间距离及姿态数据通过所述无线收发模块发送到所述本地计算设备，所述本地计算设备将所述三维空间数据、手指间距离及姿态数据发送到所述云端服务器进行存储，所述云端服务器进行手势识别后向所述本地计算设备发送预定义的手势识别反馈结果，所述本地计算设备接收后进行响应。

2.根据权利要求1所述的三维空间手势识别系统，其特征在于，所述外壳内还设有电源模块，所述电源模块与所述主处理器连接、用于为所述主处理器供电。

3.根据权利要求1或2所述的三维空间手势识别系统，其特征在于，所述本地计算设备包括数据接收模块和云端连接模块，所述数据接收模块与所述无线收发模块连接、用接收所述无线收发模块传送的所述三维空间数据、手指间距离及姿态数据，所述云端连接模块接收所述数据接收模块传送的所述三维空间数据、手指间距离及姿态数据，并将其传送到所述云端服务器。

4.根据权利要求3所述的三维空间手势识别系统，其特征在于，所述云端服务器包括三维手势数据管理模块、三维手势数据识别模块和处理模块，所述三维手势数据管理模块与所述云端连接模块连接、用于记录所述三维空间数据、手指间距离及姿态数据作为手势识别模板，所述三维手势数据识别模块与所述云端连接模块连接、用于进行手势识别，所述处理模块与所述三维手势数据识别模块连接、用于根据识别结果向所述本地计算设备发出预定义的手势识别反馈结果。

5.根据权利要求1所述的三维空间手势识别系统，其特征在于，所述本地计算设备包括个人计算机、智能手机、智能电视、车载电脑、智能家居设备和/或智能穿戴设备。