一种基于单片机的手语识别翻译系统技术方案

一种基于单片机的手语识别翻译系统，包括手套（1），其特征还在于手套（1）内的主控模块（2），与主控模块（2）相连的角度传感器（3）、弯曲度传感器（4）、血氧传感器（5）、显示模块（6）、无线通讯模块（7），与无线通讯模块（7）相连的数据处理模块（8），与数据处理模块（8）相连的WiFi模块（9）、云服务端（10）、语音模块（11）以及电源模块（12）。本发明专利技术主要实现了聋哑人与普通人之间无障碍的交流，通过传感器将手语进行翻译，并将翻译的结果显示在系统搭载的显示屏中，同时采用普通话播报手语翻译的结果，除此之外，还可以将病患者的身体状况信息（心率、脉搏、体温等）实时通过云服务端发送到医生的手机或者计算机等使医生能够实时监测病患者的身体状况。

【技术实现步骤摘要】
一种基于单片机的手语识别翻译系统
本专利技术涉及一种基于单片机的手语识别翻译系统，是基于身患重病的人健康状况不稳定，出院之后由于医生不在身边，不能实时得到病患者的身体状况数据，给病患者带来不可挽回的伤害。为此我们决定制作一个服务于医生能够实时监测到病患者身体状况数据的作品。为了更加全面的服务于社会中的某些特殊人群，我们还研究了聋哑人，根据全国统计局的最新统计，我国有2700多万的聋哑患者，并且新出生的聋哑儿以每年3万多例的速度在增加。所以，我们扼要解决的问题是让聋哑人们能顺利的表达他们的想法，为他们减轻先天不足带来的不便，也让非聋哑人很好的理解聋哑人的手语，使我们的社会更加温馨和谐，为此我们还加入了能够让聋哑人与普通人之间无碍交流的手语翻译功能，残疾人不仅能与医生无碍交流，还能与普通人进行无碍交流。使得我们的作品能够全面的服务于社会。属于远程医疗领域和聋哑人社交领域。
技术介绍
目前在一些发达地区，例如美国和西欧等国家，他们在远程医疗系统的实施发展速度比较快，它们基本是通过卫星和综合业务数据网来进行数据通信，并在远程咨询、会诊、远程会议、军事医学和一些医学数据的远距离传输等方面取得了不错的成果。而我国在远程医疗系统这一领域的研究状况相对而言是比较落后的，到目前为止，国内的远程会诊还是以传统的电话线以及卫星通信网络为主要通信方式。近几年来，随着传感器和无线通信技术的迅速发展，基于无线技术的医疗监护系统成为人们的研究热点。在手语方面，传统的手语识别包括基于视觉的手语识别和基于数据手套的手语识别。其中，基于视觉的手语识别通过数字摄像设备获取人的手部图像，对获取的图像进一步的处理，进而识别出相应的手语信息。基于视觉的方法之优点是价格较低和投入成本小，但是容易受到光照及背景等因素的影响，且目前这种方法识别的手语还不够精确。因此，为了解决以上所述的问题，本专利技术提供了一种基于单片机的手语识别翻译系统。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：一种基于单片机的手语识别翻译系统，本专利技术主要实现了聋哑人与普通人之间无障碍的交流，通过传感器将手语进行翻译，并将翻译的结果显示在系统搭载的显示屏中，同时采用普通话播报手语翻译的结果，除此之外，还可以将病患者的身体状况信息（心率、脉搏、体温等）实时通过云服务端发送到医生的手机或者计算机等使医生能够实时监测病患者的身体状况。本专利技术所要解决的技术方案是：一种基于单片机的手语识别翻译系统，包括手套（1），其特征还在于手套（1）内的主控模块（2），与主控模块（2）相连的角度传感器（3）、弯曲度传感器（4）、血氧传感器（5）、显示模块（6）、无线通讯模块（7），与无线通讯模块（7）相连的数据处理模块（8），与数据处理模块（8）相连的WiFi模块（9）、云服务端（10）、语音模块（11）以及电源模块（12）。所述的手套（1）采用普通型布料缝制而成。所述的主控模块（2）选用目前主流ARMSTM32F103RCT6作为手语数据采集的主控制器，其的优势在于低功耗、低成本、高性能的3者结合。所述的角度传感器（3）选用MPU6050角度传感器，该传感器内部整合了3轴陀螺仪和3轴加速度传感器，并且含有一个第二IIC接口，可用于连接外部磁力传感器，并利用自带的数字运动处理器（DMP:DigitalMotionProcessor）硬件加速引擎，通过主IIC接口，向应用端输出完整的融合演算数据，接口方便使用；运用其固体库DMP内部的运动引擎，直接输出四元数，可以减轻外围微处理器的工作负担且避免了繁琐的滤波和数据融合，通过四元数计算出俯仰角、横滚角和航向角以及角加速度，因此能在三维空间获取运动轨迹及起落点角度，及时捕获运动方向变化的数据。所述的弯曲度传感器（4）选用一种柔韧性弯曲传感器，该款传感器在发生弯曲时，它的导通电阻发生变化，通过电阻值的变化实现了识别手指的弯曲度，能够准确反映手指弯曲情况。所述的血氧传感器（5）选用的是MAX-30100血氧传感，这是一个光学传感器。其读数来自两个LED发射的两个LED发出波长的光，及红色和红外。发射的光线可透过人体内的单组织点。先由响应红色和红外光线的单个光电二极管接收光线，然后由互阻放大器产生正比于接收光强的电压。红色和红外LED通常采用时间复用的方式，因此相互间不会干扰。环境光线经估计将从每个红色和红外光线中扣除。测量点包括手指、脚趾和耳垂。MAX-30100还内置了体温传感器，只需直接读取检测温度数字。所述的显示模块（6）采用0.9寸OLED液晶屏，即有机发光二极管屏，其具备轻薄、亮度高、省电、显示精度高、功耗低等特点。OLED在电路中作为弯曲度传感器和角度传感器采集回来数据的显示功能，方便数据的参考和后续程序算法处理，以及显示心率、血氧饱和度、体温。所述的无线通讯模块（7）采用采用的芯片是NRF24L01，该芯片通过SPI与外部MCU通信，最大的SPI速度可以达到10Mhz。所述的数据处理模块（8）选用微控制器STM32F407作为数据处理核心，STM32F407将手势动作数据和人体生理信号进行分离，分为两部分做处理，第一部分：手势动作数据经过处理后再结合语音模块进行语音播报，完成了手语翻译。第二部分：人体生理信号经过处理后，通过WIFI模块将数据（心率、血氧饱和度、体温、步数、消耗卡路里）发送到云服务端。所述的WiFi模块（9）选用的是ESP8266一款超低功耗的UART-WiFi透传模块，可将用户的物理设备连接到Wi-Fi无线网络上，进行互联网或局域网通信，实现联网功能。硬件接口丰富，可支持UART，IIC，PWM，GPIO，ADC等，适用于各种物联网应用场合。所述的云服务端（10）是基于yeelink的一个物联网的云端服务器，能将单片机采集到的数据上传并保存到yeelink云端，也能经过yeelink进行远程控制，只需要下载yeelink对应的APP，就能实时远程监控用户的身体状况。所述的语音模块（11）采用一款高集成度的语音合成芯片XFS5152CE，可实现中文、英文语音合成；并集成了语音编码、解码功能，可支持用户进行录音和播放；除此之外，还创新性地集成了轻量级的语音识别功能，支持30个命令词的识别。将不同的手势动分别对应不同的语音信号和控制信号。做出相应的手势时通过串口，将对应的手语数据送往功放模块发出相应的语音信号和控制信号。所述的电源模块（12）用于给整个系统供电，保证各个模块的正常运行；为了提供大容量电量且稳定输出的电压，持久使用，且满足小型化，方便携带的要求，故采取了锂电池供电方式。而一般的锂电池输出电压为5V，为此，我们使用AMS1117-3.3V低压差稳压电路芯片稳压成3.3V工作电压提供芯片以及各个模块的使用，实现电量足、供电稳定的目的。本专利技术的主要功能是可以独立地完成手势和动作的数据采集和处理等工作，并确保主控制器接收到的数据是准确、完整与可靠的，因此本专利技术具有以下特点。1.完整性（1）手语数据是根据国际标准聋哑人使用手语语言录入的，任何情况下保证不能丢失原始数据。系统通过采集手势动作、处理、传输等环节，再调用原来主控制器存储的原始手语数据，同时通过语音系统播报或控制外围设备，实现功能的完整性；（2）通过max30100血氧心率本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于单片机的手语识别翻译系统，包括手套（1），其特征还在于手套（1）内的主控模块（2），与主控模块（2）相连的角度传感器（3）、弯曲度传感器（4）、血氧传感器（5）、显示模块（6）、无线通讯模块（7），与无线通讯模块（7）相连的数据处理模块（8），与数据处理模块（8）相连的WiFi模块（9）、云服务端（10）、语音模块（11）以及电源模块（12）。

【技术特征摘要】
1.一种基于单片机的手语识别翻译系统，包括手套（1），其特征还在于手套（1）内的主控模块（2），与主控模块（2）相连的角度传感器（3）、弯曲度传感器（4）、血氧传感器（5）、显示...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙永，林国铭，林伟鹏，
申请(专利权)人：天津职业技术师范大学，
类型：发明
国别省市：天津,12