一种使用红外线照射腕部韧带的手指运动检测装置及方法制造方法及图纸

技术编号:11191901 阅读:117 留言:0更新日期:2015-03-25 20:30
本发明专利技术涉及一种手指运动检测装置及方法,一种使用红外线照射腕部韧带的手指运动检测装置及方法,步骤一、将腕带式信号数据采集仪套入在手腕上:步骤二、将红外光波转换为4路电信号:步骤三、将4路电信号转换为数字量存储在处理单元中:步骤四:判断信号的有效性:步骤五:分析信号对应的特定手指运动:步骤六:判定每一路采集信号与对应手指预置信号值的概率密度:步骤七:融合手部姿态得到整个手部的动作:与已有技术相比,本发明专利技术可以通过穿戴在手腕处的红外传感器获取手指运动,结合使用惯性姿态传感模块获取到的手部运动方向以及位移,能够捕获到完整的手部运动姿态;由于红外传感器本身由红外发射及接收管组成,具有检测信号幅度大、成本低、准确度高等优点。

【技术实现步骤摘要】
-种使用红外线照射腕部韧带的手指运动检测装置及方法
本专利技术涉及一种手指运动检测装置及方法,更具体地说,涉及一种使用红外线照 射腕部韧带的手指运动检测装置及方法。
技术介绍
很多年以来,人们一直广泛的使用鼠标、键盘等操作电子设备,而随着人机交互技 术的发展,手势识别可以替代传统遥控设备实现对智能设备的控制,与传统的交互方式如 键盘、鼠标相比,手指运动作为控制和输入设备更为自然,但需要通过传感器对手部的位置 以及运动状态进行检测。常规的手指运动检测方式主要有肌肉电信号、弯曲传感器以及图 像采集识别。基于肌肉电信号的手指运动识别,加拿大Thalmic Labs公司研发了一款MYO 手势臂环,该臂环通过探测小臂处肌肉运动从而分析出手指的运动,具有方便携带的优点, 缺点是肌肉电信号非常复杂,而且容易受周围环境、空气湿度、电磁场的干扰,除此之外设 备的成本高。基于弯曲传感器的手指识别方法是通过在手指上贴合的弯曲传感器检测手指 的弯曲动作,信号简单稳定,缺点是使用者需要佩戴一个带有弯曲传感器的手套,手套很厚 重,使用者使用起来很不方便。也有很多研究者尝试了图像采集进行手指运动的捕捉,典型 的应用如微软公司的Kinect设备,或者一些运动捕捉的摄像头,该方法能够精准的识别手 部的运动,缺点是图像采集受到很多条件的局限性,首先是如果在摄像头视频死角或者超 出摄像头照射范围,手指的运动都不能被识别到;其次是受光线影响很大,在光线较强的户 外以及光线较弱的地方都无法进行有效的识别。
技术实现思路
为了克服现有技术中存在的不足,本专利技术目的是提供一种使用红外线照射腕部韧 带的手指运动检测装置及方法。由于红外传感器照射手腕处韧带可以不受周围环境以及遮 挡物的影响,所以红外探测手腕韧带技术进行人机交互具有便携、易用、实时性好的优点, 结合惯性姿态传感器获取手腕处方向以及位置信息,能够识别手部完整动作,完成复杂的 人机交互功能。 为了实现上述专利技术目的,解决现有技术中所存在的问题,本专利技术采取的技术方案 是:一种使用红外线照射腕部韧带的手指运动检测装置,包括低通滤波电路、并与其依次相 连的带通放大电路、模拟-数字转换芯片、处理单元电路、无线发射模块及控制设备,它还 包括腕带式信号数据采集仪,所述腕带式信号数据采集仪外侧安装有惯性姿态传感模块、 内侧中央处安装有一个红外发射管,并在其周围安装有对称分布的第一、三、二、四红外接 收管组成的红外传感器,所述惯性姿态传感模块与处理单元电路一端相连、所述处理单元 电路另一端与红外发射电路一端相连、所述红外发射电路另一端与红外发射管相连、所述 第一、二、三、四红外接收管分别与低通滤波电路相连。 -种检测使用红外线照射腕部韧带的手指运动方法,包括以下步骤: 步骤一、将腕带式信号数据采集仪套入在手腕上:红外发射管由红外发射电路控 制,发出940nm红外光波,直接照射到手腕上; 步骤二、将红外光波转换为4路电信号:由步骤一红外发射管发射的光波经由手 腕上的韧带反射后,被分别位于周围的第一、二、三、四红外接收管接收,并转换为4路电信 号; 步骤三、将4路电信号转换为数字量存储在处理单元中:步骤二所接收的电信号, 通过低通滤波器、带通滤波放大电路进行信号的整合,得到有效的电信号,并通过模拟-数 字转换芯片将电信号转换为一个数字量存储在处理单元中; 步骤四、判断信号的有效性:将采集到的信号与预设判据值对比,如果采集到的信 号幅度大于预设判据值,则认为检测到了手指运动; 步骤五、分析信号对应的特定手指运动:对每一路的数字量通过卡尔曼滤波算法 进行处理,得到稳定的信号,将4路信号分别存储到4个数组中A[n]、B [n]、C[n]、D [η],其 中η = 100,预置不同手指运动标准信号也存入16个数组中,其中每4组信号为一根手指的 对应信号 S1 [n]、Id1 [n]、C1 [n]、(I1 [η]; 步骤六、判定每一路采集信号与对应手指预置信号值的概率密度:通过公式(I) 判定每一路采集信号与对应手指预置信号值的概率密度,式中 : 本文档来自技高网...
一种使用红外线照射腕部韧带的手指运动检测装置及方法

【技术保护点】
一种使用红外线照射腕部韧带的手指运动检测装置,包括低通滤波电路、并与其依次相连的带通放大电路、模拟‑数字转换芯片、处理单元电路、无线发射模块及控制设备,其特征在于:它还包括腕带式信号数据采集仪,所述腕带式信号数据采集仪外侧安装有惯性姿态传感模块、内侧中央处安装有一个红外发射管,并在其周围安装有对称分布的第一、三、二、四红外接收管组成的红外传感器,所述惯性姿态传感模块与处理单元电路一端相连、所述处理单元电路另一端与红外发射电路一端相连、所述红外发射电路另一端与红外发,射管相连、所述第一、二、三、四红外接收管分别与低通滤波电路相连。

【技术特征摘要】
1. 一种使用红外线照射腕部韧带的手指运动检测装置,包括低通滤波电路、并与其依 次相连的带通放大电路、模拟-数字转换芯片、处理单元电路、无线发射模块及控制设备, 其特征在于:它还包括腕带式信号数据采集仪,所述腕带式信号数据采集仪外侧安装有惯 性姿态传感模块、内侧中央处安装有一个红外发射管,并在其周围安装有对称分布的第一、 三、二、四红外接收管组成的红外传感器,所述惯性姿态传感模块与处理单元电路一端相 连、所述处理单元电路另一端与红外发射电路一端相连、所述红外发射电路另一端与红外 发,射管相连、所述第一、二、三、四红外接收管分别与低通滤波电路相连。2. -种检测权利要求1所述使用红外线照射腕部韧带的手指运动方法,其特征在于包 括以下步骤: 步骤一、将腕带式信号数据采集仪套入在手腕上:红外发射管由红外发射电路控制,发 出940nm红外光波,直接照射到手腕上; 步骤二、将红外光波转换为4路电信号:由步骤一红外发射管发射的光波经由手腕上 的韧带反射后,被分别位于周围的第一、二、三、四红外接收管接收,并转换为4路电信号; 步骤三、将4路电信号转换为数字量存储在处理单元中:步骤二所接收的电信号,通过 低通滤波器、带通滤波放大电路进行信号的整合,得到有效的电信号,并通过模拟-数字转 换芯片将电信号转换为一个数字量存储在处理单元...

【专利技术属性】
技术研发人员:吴振宇冯林李航牟中强李胜铭
申请(专利权)人:大连理工大学
类型:发明
国别省市:辽宁;21

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