基于肌电信号的手势输入计算机字符装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了基于肌电信号的手势输入计算机字符装置及方法,克服了目前的对外界条件要求严格及不具有便捷性的问题，装置包括手臂环单元与执行单元；手臂环单元包括分别佩戴在左手臂与右手臂上的左手臂环与右手臂环；左手臂环包括左表面肌电信号采集单元、左控制单元与左发送单元，右手臂环包括右表面肌电信号采集单元、右控制单元与右发送单元；左表面肌电信号采集单元、左控制单元与左发送单元依次有线连接；右表面肌电信号采集单元、右控制单元与右发送单元依次有线连接；执行单元包括接收单元、处理器与显示器；接收单元、处理器与显示器依次线连接；手臂环单元和执行单元采用无线连接。本发明专利技术还提供了基于肌电信号的手势输入计算机字符方法。

【技术实现步骤摘要】
基于肌电信号的手势输入计算机字符装置及方法
本专利技术涉及一种表面肌电信号处理领域的方法及装置，更确切地说，本专利技术涉及一种基于肌电信号的手势输入计算机字符装置及方法。
技术介绍
键盘和鼠标是目前常见电子设备的输入装置，主要通过操作键盘或鼠标实现移动光标以及输入单击、双击的命令，完成对电子设备的操作。然而，键盘、触摸板和鼠标等以往的输入设备在操作过程中需要实体装置，不具有便捷性。近年来，出现了一种手势输入装置，用户可以通过手运动的直观输入，来选择画面上项目的光标移动或使项目自身在画面上移动等操作。即用户通过自己的手的运动使画面上的光标或项目直观地移动。目前市场上常见的手势输入装置大多数都是通过使用摄像机来捕捉用户的手势动作信号。因而，手势输入装置与键盘、触摸板和鼠标等以往的输入装置相比，具有不需要键盘或鼠标等实体操作装置的优点。并且经过熟习的训练后，任何人都能够如愿操作。而且手势输入装置还能应用于各种游戏包括体感游戏中，使之更具便捷性与趣味性。不足之处是用户必须在摄像机的视野范围内进行手势操作，手一旦离开摄像机的视野范围便不能进行信息的输入。这样使用户操作时的活动范围被限制，十分不便。而且环境光线的明暗也会影响摄像机的运作，从而影响手势输入的识别效果。不论是通过实体键盘、鼠标装置来完成输入，又或者是摄像机等来捕捉手势信号的输入方式，他们的共同特点都是对外界条件要求严格，不具有便捷性，所以现在亟需提供一种具有可移动性，用户操作时拥有更自由的活动范围的输入方式，解决对环境有严格要求限制的问题。为人们的生活提供更加便捷、多元化的方式。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服了现有技术存在的对外界条件要求严格及不具有便捷性的问题，提供了一种基于肌电信号的手势输入计算机字符装置及方法。为解决上述技术问题，本专利技术是采用如下技术方案实现的：所述的基于肌电信号的手势输入计算机字符装置包括手臂环单元与执行单元；所述的手臂环单元是由左手臂环与右手臂环组成，左手臂环与右手臂环结构相同，左手臂环与右手臂环分别佩戴在左手臂与右手臂上；所述的左手臂环包括左表面肌电信号采集单元、左控制单元与左发送单元，右手臂环包括右表面肌电信号采集单元、右控制单元与右发送单元；左表面肌电信号采集单元与左控制单元之间采用有线连接，左控制单元与左发送单元之间采用有线连接；右表面肌电信号采集单元与右控制单元之间采用有线连接，右控制单元与右发送单元之间采用有线连接；所述的执行单元包括接收单元、处理器与显示器；接收单元与处理器之间采用有线连接，处理器与显示器之间采用有线连接；所述的手臂环单元通过左发送单元与右发送单元和执行单元中的接收单元之间采用无线连接。技术方案中所述的左表面肌电信号采集单元与左控制单元之间采用有线连接是指：所述的左表面肌电信号采集单元为由十二路医疗级的肌电传感器组成的肌电传感器组，每路传感器由一块医疗级的肌电传感器与一个塑料外壳构成，每一路肌电传感器都需要固定在塑料外壳的正中心位置，肌电传感器的肌电电极表面暴露于塑料外壳内侧，即接触皮肤的那一侧；十二路医疗级的肌电传感器的十二根电信号线经外壳的侧边引出；所述的左控制单元包括运算单元；所述的运算单元包括型号为STM32F407VET6的主控芯片；左表面肌电信号采集单元的十二根肌电传感器的电信号线与左控制单元中运算单元的PE0引脚～PE11引脚相连接。技术方案中所述的左控制单元与左发送单元之间采用有线连接是指：所述的左控制单元包括运算单元；所述的运算单元包括型号为STM32F407VET6的主控芯片；所述的左发送单元采用型号为nRF2401的射频收发芯片，左控制单元中的运算单元的PB3引脚～PB8引脚依次和左发送单元中的型号为nRF2401的射频收发芯片的六个引脚相连接，即PB3引脚～PB8引脚依次和DATA引脚、CLK1引脚、DR1引脚、CE引脚、CS引脚与PWR_UP引脚连接。技术方案中所述的接收单元与处理器之间采用有线连接是指：所述的接收单元采用的是同时接收两个不同频道数据的型号为nRF2401的射频收发芯片，型号为NRF2401的射频收发芯片设置有P0.0引脚～P0.5引脚；所述的处理器包括型号为STC89C52的主控芯片；接收单元即型号为nRF2401的射频收发芯片的CE引脚、CS引脚、DATA引脚、CLK1引脚、DR1引脚与PWR_UP引脚依次和处理器的P0.0引脚～P0.5引脚线连接。技术方案中所述的处理器与显示器之间采用有线连接是指：所述的处理器与显示器之间通过型号为DB9的RS232通讯接口相连接，所述的型号为DB9的RS232通讯接口包括型号为MAX232的芯片与型号为DB9的接口；所述的处理器包括型号为STC89C52的主控芯片；处理器中的型号为STC89C52的主控芯片上的P3.0/RXD引脚、P3.1/TXD引脚和型号为MAX232的芯片上的R1out引脚、T1in引脚相连接，型号为MAX232的芯片上的T1out引脚、R1in引脚和RS232通讯接口的2号引脚、3号引脚相连接，RS232通讯接口与计算机的显示器连接。一种基于肌电信号的手势输入计算机字符方法，其步骤如下：1)双手手势动作说明及功能定义；2)采集双手臂表面肌电信号及手势识别结果输出；3)手势动作信息的传输：(1)双手手势动作识别成功后，手势信息数据通过发送单元的nRF2401射频收发芯片3以无线传输方式输出，并发送至接收单元；(2)接收单元的NRF2401射频收发芯片通过无线方式接收来自手臂环单元识别后的手势信息数据，其中包括左手臂环和右手臂环发出的两组手势动作数据。最后将手势信息数据通过有线方式传输至执行单元的处理器；4)处理器将手势信息转换为相对应的字符内容并在显示器进行结果显示。(1)处理器将手势信息转换为相对应的字符内容的主函数；(2)处理器将手势信息转换为相对应的字符内容的中断函数。技术方案中所述的双手手势动作说明及功能定义是指：1)双手手势动作说明：所述的可识别的手势动作包括握拳、伸掌、曲腕、伸腕、开枪及空捏六种手势动作，加上放松，一共有放松、握拳、伸掌、曲腕、伸腕、开枪及空捏七种状态；为表述方便，将左手放松、左手握拳、左手伸掌、左手曲腕、左手伸腕、左手开枪、左手空捏分别记为L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7，将右手放松、右手握拳、右手伸掌、右手曲腕、右手伸腕、右手开枪、右手空捏分别记为R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7；2)双手手势动作功能定义；3)中文输入；4)数字输入；5)英文输入；6)特殊符号输入。技术方案中所述的双手手势动作功能定义是指：(1)左手握拳动作且右手握拳动作L2R2定义为“切换输入模式”，用于在输入过程中进行英文输入模式、中文输入模式、0-9数字输入模式与ASCII表中的特殊符号输入模式的切换，默认为英文输入。通过左手握拳右手握拳动作L2R2在以上四种输入模式中按顺序进行循环切换，每动作一次切换一种输入模式；(2)左手握拳动作且右手伸掌动作L2R3定义为“交替换挡键Alt”，动作一次相当于按下一次交替换挡键；(3)左手握拳动作且右手曲腕动作L2R4定义为“退格键Backspace”，动作一次相当于按下一次退格键，可删除光标前的一个字符；(4)左手本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于肌电信号的手势输入计算机字符装置,其特征在于，所述的基于肌电信号的手势输入计算机字符装置包括手臂环单元与执行单元；所述的手臂环单元是由左手臂环与右手臂环组成，左手臂环与右手臂环结构相同，左手臂环与右手臂环分别佩戴在左手臂与右手臂上；所述的左手臂环包括左表面肌电信号采集单元、左控制单元与左发送单元，右手臂环包括右表面肌电信号采集单元、右控制单元与右发送单元；左表面肌电信号采集单元与左控制单元之间采用有线连接，左控制单元与左发送单元之间采用有线连接；右表面肌电信号采集单元与右控制单元之间采用有线连接，右控制单元与右发送单元之间采用有线连接；所述的执行单元包括接收单元、处理器与显示器；接收单元与处理器之间采用有线连接，处理器与显示器之间采用有线连接；所述的手臂环单元通过左发送单元与右发送单元和执行单元中的接收单元之间采用无线连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于肌电信号的手势输入计算机字符装置,其特征在于，所述的基于肌电信号的手势输入计算机字符装置包括手臂环单元与执行单元；所述的手臂环单元是由左手臂环与右手臂环组成，左手臂环与右手臂环结构相同，左手臂环与右手臂环分别佩戴在左手臂与右手臂上；所述的左手臂环包括左表面肌电信号采集单元、左控制单元与左发送单元，右手臂环包括右表面肌电信号采集单元、右控制单元与右发送单元；左表面肌电信号采集单元与左控制单元之间采用有线连接，左控制单元与左发送单元之间采用有线连接；右表面肌电信号采集单元与右控制单元之间采用有线连接，右控制单元与右发送单元之间采用有线连接；所述的执行单元包括接收单元、处理器与显示器；接收单元与处理器之间采用有线连接，处理器与显示器之间采用有线连接；所述的手臂环单元通过左发送单元与右发送单元和执行单元中的接收单元之间采用无线连接。2.按照权利要求1所述的基于肌电信号的手势输入计算机字符装置,其特征在于，所述的左表面肌电信号采集单元与左控制单元之间采用有线连接是指：所述的左表面肌电信号采集单元为由十二路医疗级的肌电传感器组成的肌电传感器组(1)，每路传感器由一块医疗级的肌电传感器与一个塑料外壳构成，每一路肌电传感器都需要固定在塑料外壳的正中心位置，肌电传感器的肌电电极表面暴露于塑料外壳内侧，即接触皮肤的那一侧；十二路医疗级的肌电传感器的十二根电信号线经外壳的侧边引出；所述的左控制单元包括运算单元(2)；所述的运算单元(2)包括型号为STM32F407VET6的主控芯片；左表面肌电信号采集单元的十二根肌电传感器的电信号线与左控制单元中运算单元(2)的PE0引脚～PE11引脚相连接。3.按照权利要求1所述的基于肌电信号的手势输入计算机字符装置,其特征在于，所述的左控制单元与左发送单元之间采用有线连接是指：所述的左控制单元包括运算单元(2)；所述的运算单元(2)包括型号为STM32F407VET6的主控芯片；所述的左发送单元采用型号为nRF2401的射频收发芯片(3)，左控制单元中的运算单元(2)的PB3引脚～PB8引脚依次和左发送单元中的型号为nRF2401的射频收发芯片的六个引脚相连接，即PB3引脚～PB8引脚依次和DATA引脚、CLK1引脚、DR1引脚、CE引脚、CS引脚与PWR_UP引脚连接。4.按照权利要求1所述的基于肌电信号的手势输入计算机字符装置,其特征在于，所述的接收单元与处理器之间采用有线连接是指：所述的接收单元采用的是同时接收两个不同频道数据的型号为nRF2401的射频收发芯片，型号为NRF2401的射频收发芯片设置有P0.0引脚～P0.5引脚；所述的处理器包括型号为STC89C52的主控芯片；接收单元即型号为nRF2401的射频收发芯片的CE引脚、CS引脚、DATA引脚、CLK1引脚、DR1引脚与PWR_UP引脚依次和处理器的P0.0引脚～P0.5引脚线连接。5.按照权利要求1所述的基于肌电信号的手势输入计算机字符装置,其特征在于，所述的处理器与显示器之间采用有线连接是指：所述的处理器与显示器之间通过型号为DB9的RS232通讯接口相连接，所述的型号为DB9的RS232通讯接口包括型号为MAX232的芯片与型号为DB9的接口；所述的处理器包括型号为STC89C52的主控芯片；处理器中的型号为STC89C52的主控芯片上的P3.0/RXD引脚、P3.1/TXD引脚和型号为MAX232的芯片上的R1out引脚、T1in引脚相连接，型号为MAX232的芯片上的T1out引脚、R1in引脚和RS232通讯接口的2号引脚、3号引脚相连接，RS232通讯接口与计算机的显示器连接。6.一种基于肌电信号的手势输入计算机字符方法，其特征在于，所述的基于肌电信号的手势输入计算机字符方法的步骤如下：1)双手手势动作说明及功能定义；2)采集双手臂表面肌电信号及手势识别结果输出；3)手势动作信息的传输：(1)双手手势动作识别成功后，手势信息数据通过发送单元的nRF2401射频收发芯片3以无线传输方式输出，并发送至接收单元；(2)接收单元的NRF2401射频收发芯片通过无线方式接收来自手臂环单元识别后的手势信息数据，其中包括左手臂环和右手臂环发出的两组手势动作数据。最后将手势信息数据通过有线方式传输至执行单元的处理器；4)处理器将手势信息转换为相对应的字符内容并在显示器进行结果显示:(1)处理器将手势信息转换为相对应的字符内容的主函数；(2)处理器将手势信息转换为相对应的字符内容的中断函数。7.按照权利要求6所述的基于肌电信号的手势输入计算机字符方法,其特征在于，所述的双手手势动作说明及功能定义是指：1)双手手势动作说明：所述的可识别的手势动作包括握拳、伸掌、曲腕、伸腕、开枪及空捏六种手势动作，加上放松，一共有放松、握拳、伸掌、曲腕、伸腕、开枪及空捏七种状态；为表述方便，将左手放松、左手握拳、左手伸掌、左手曲腕、左手伸腕、左手开枪、左手空捏分别记为L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7，将右手放松、右手握拳、右手伸掌、右手曲腕、右手伸腕、右手开枪、右手空捏分别记为R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7；2)双手手势动作功能定义；3)中文输入；4)数字输入；5)英文输入；6)特殊符号输入。8.按照权利要求6所述的基于肌电信号的手势输入计算机字符方法,其特征在于，所述的双手手势动作功能定义是指：(1)左手握拳动作且右手握拳动作L2R2定义为“切换输入模式”，用于在输入过程中进行英文输入模式、中文输入模式、0-9数字输入模式与ASCII表中的特殊符号输入模式的切换，默认为英文输入,通过左手握拳右手握拳动作L2R2在以上四种输入模式中按顺序进行循环切换，每动作一次切换一种输入模式；(2)左手握拳动作且右手伸掌动作L2R3定义为“交替换挡键Alt”，动作一次相当于按下一次交替换挡键；(3)左手握拳动作且右手曲腕动作L2R4定义为“退格键Backspace”，动作一次相当于按下一次退格键，可删除光标前的一个字符；(4)左手握拳动作且右手伸腕动作L2R5定义为“大小写锁定键Capslock”，动作一次相当于按下一次大小写锁定键，可用于切换大小写；(5)左手握拳动作且右手开枪动作L2R6定义为“上档转换键Shift”，动作一次相当于按下一次上档转换键，可用于中英文转换。也具有输入法切换、快速切换半角和全角、选择连续文件、直接删除文件等功能；(6)左手握拳动作且右手空捏动作L2R7定义为“控制键Ctrl”，动作一次相当于按下一次控制键，可提供很多快捷方式；(7)左手放松状态且右手握拳动作L1R2定义为“回车Enter”，动作一次相当于输入一个回车符号；(8)左手放松状态且右手伸掌动作L1R3定义为“空格Space”，动作...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈万忠，蒋鋆，尤洋，郑骁，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22