一种基于图像的手势识别智能指环制造技术

本发明专利技术涉及一种基于图像的手势识别智能指环，所述手势识别智能指环佩戴在手指上，所述手势识别智能指环包括：图像采集模块，用于采集手部二维图像信息；距离测量模块，用于采集手部距离信息；数据处理模块，用于接收手部二维图像信息和距离信息，并通过算法处理来识别手势；无线通讯模块，用于将数据处理模块得到的手势识别结果向外传输；电源模块，用于给手势识别智能指环的内部装置供电；指环本体，是一种佩戴机构，用于将手势识别硬件装置固定在指环上，并能使指环佩戴在手指上。本发明专利技术能够实时识别精细手势动作，提供自然、直观、高效的手势交互方式。的手势交互方式。的手势交互方式。

【技术实现步骤摘要】
一种基于图像的手势识别智能指环


[0001]本专利技术涉及人机交互领域和可穿戴式智能设备
，尤其涉及一种针对精细手势动作识别的智能指环。

技术介绍

[0002]在物联网时代，人与物的交互越来越多，频率越来越高，因此需要更加自然高效的交互方式，并且随着传感器装置和技术的不断发展，人机交互方式也被更多的拓展出来。而手势交互作为十分自然、直观、高效的一种交互方式，也始终是人机交互领域经典的研究课题之一，并且会在物联网时代大放异彩。
[0003]然而，目前用于人机交互的手势识别主要集中在识别中规模或大规模的手势，例如手部运动、手的抓握等。而对于精细手势动作，例如拇指在其他手指上的点击和移动、区分手指的远端中端近端等，用户可以直接在皮肤上进行交互，并且不受视觉的限制，因此精细手势交互更具潜力。目前这类精细手势的识别主要还是通过深度相机或者其他较大型的设备来采集手部信息，对于识别设备和仪器要求高，并且携带不便。
[0004]随着穿戴式智能设备的发展和普及，也出现了一些智能指环来控制其他智能设备的方法。由于指环这种可穿戴式智能设备类似于戒指，而戒指是人们习惯佩戴的一种饰品，相对于穿戴设备在手腕或手臂上，人们对于指环的可接受程度会更高，因此本专利技术考虑专利技术一种针对精细手势识别的智能指环。
[0005]现有的智能指环大多数使用了一些实体按键来进行交互，对于这种按键式智能指环而言，用户需要用手指触碰指环上面的一个或多个实体按键，使得用户输入时不方便不自然，较为繁琐麻烦。还有一些智能指环通过运动传感器、肌电传感器、触摸传感器等来进行手指的追踪，实现识别的手势较少，提供的交互控制有限，无法胜任对复杂智能系统的控制。
[0006]可见，现有智能指环的便捷性有待提高，操作的自然性和直观性也有待提高，同时智能指环所识别的精细手势集有待扩充。

技术实现思路

[0007]本专利技术提供了一种手势识别智能指环，其便捷性得到了提高，操作也更加自然直观，同时所识别的精细手势集也得到了扩充。
[0008]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0009]一种基于图像的手势识别智能指环，包括：
[0010]图像采集模块，用于采集手部二维图像信息，并将采集的手部二维图像信息发送到数据处理模块；
[0011]距离测量模块，用于采集手部深度特征信息，并将采集的手部深度特征信息发送到数据处理模块；
[0012]数据处理模块，用于接收并处理手部二维图像信息和手部深度特征信息，通过算
法来对手势进行分类，从而识别手势；
[0013]无线通讯模块，用于将数据处理模块的手势识别结果向外传输，对外部的应用程序和智能系统提供输入控制；
[0014]电源模块，用于给手势识别智能指环的内部装置(即上述各模块)供电；
[0015]指环本体，是一种佩戴机构，用于将图像采集模块、距离测量模块、数据处理模块、无线通讯模块和电源模块固定在智能指环上，并能使智能指环佩戴在手指上。
[0016]进一步地，所述图像采集模块包括至少一个图像传感器，所述图像传感器包括基于CCD或CMOS器件的传感器中的一种，或者包括小焦距微型鱼眼镜头中的一种；所述图像采集模块负责采集手指与手指之间关系的图像信息，或者采集手指与手掌之间关系的图像信息。
[0017]进一步地，所述距离测量模块包括至少一个距离传感器，所述距离传感器是红外传感器、超声波传感器、接近传感器中的一种或多种；所述距离测量模块负责测量手指与手指的距离或接触情况，或者测量手指与手掌的距离或接触情况。
[0018]进一步地，所述数据处理模块包括针对图像信号和深度信息的处理器，所述针对图像信号和深度信息的处理器是单片机中的一种；所述数据处理模块负责接收图像采集模块和距离测量模块传送来的手部二维图像信息和手部深度特征信息，并对手势进行分类，从而识别手势。
[0019]进一步地，所述数据处理模块首先对图像采集模块采集到的手部二维图像信息进行处理，对手势区域进行分割，再对手势进行特征提取和选择，并结合距离测量模块采集到的手部深度特征信息，以此为依据设计手势分类器，从而对点击离散手势、一维连续手势、二维连续手势、三维连续手势进行识别。
[0020]进一步地，所述手势分类器通过深度特征计算出拇指距离手掌平面的距离，使用手部深度特征信息配合图象特征以及时序特征，识别出离散手势和连续手势。
[0021]进一步地，所述手势分类器识别连续手势的步骤包括：
[0022]当手部深度特征信息大于一定阈值时，识别为三维手势，并通过手部深度特征信息在时域的变化来识别具体的三维连续手势；
[0023]当手部深度特征信息小于一定阈值时，根据图像特征来判断是否只在一个指骨范围内做手势、只在一个手指上做手势、在多个手指上做手势，从而分别识别出点击离散手势、一维连续手势、二维连续手势，其中：点击离散手势包括单击、双击和三击，通过拇指与指骨的深度信息在一定时域内的变化次数来识别；一维连续手势包括在一个手指上的两个方向的移动，通过图像特征在时域的变化来识别；二维连续手势包括在多个手指上的四个方向的移动，通过图像特征在时域的变化来识别。
[0024]进一步地，所述无线通讯模块使用蓝牙无线装置或2.4GHz无线装置，用于将数据处理模块的手势识别结果向外传输，对外部的应用程序和智能系统提供输入控制。
[0025]进一步地，所述电源模块使用充电电池或纽扣电池进行供电。
[0026]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0027]本专利技术提供了一种基于图像的手势识别智能指环，该智能指环体积较小，易于携带，其便捷性得到了提高。本专利技术考虑了拇指较其他手指更为灵活的特性，使用拇指与其他手指的相对位置变化来设计手势，手势的操作也更加自然直观，符合拇指使用习惯。本专利技术
设计识别的手势覆盖零维、一维、二维和三维，包含离散手势和连续手势，显著扩展了手势集，增强了输入的表现力，对外部智能交互系统十分友好。
附图说明
[0028]图1是本专利技术提出的手势识别智能指环的结构示意图；
[0029]图2是本专利技术提出的智能指环关于点击类离散手势的示意图；
[0030]图3是本专利技术提出的智能指环关于一维连续手势的示意图；
[0031]图4是本专利技术提出的智能指环关于二维连续手势的示意图；
[0032]图5是本专利技术提出的智能指环关于三维连续手势的示意图。
具体实施方式
[0033]现结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细的说明，这些附图和实施例均为简化的示意图，仅以示意方式说明本专利技术的基本结构和实施例，因此其仅显示与本专利技术有关的构成。
[0034]本专利技术提出一种手势识别智能指环，该智能指环设置了图像传感器和距离传感器，用户可以通过精细手势动作来实现各种输入控制，使用户操作更为自然直观便捷，同时也扩充了手势集范围。本专利技术提出的智能指环结构如图1所示，包括：
[0035]图像采集本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于图像的手势识别智能指环，其特征在于，包括：图像采集模块，用于采集手部二维图像信息，并将采集的手部二维图像信息发送到数据处理模块；距离测量模块，用于采集手部深度特征信息，并将采集的手部深度特征信息发送到数据处理模块；数据处理模块，用于接收并处理手部二维图像信息和手部深度特征信息，对手势进行分类，从而识别手势；无线通讯模块，用于将数据处理模块的手势识别结果向外传输，对外部的应用程序和智能系统提供输入控制；电源模块，用于给图像采集模块、距离测量模块、数据处理模块和无线通讯模块供电；指环本体，是一种佩戴机构，用于将图像采集模块、距离测量模块、数据处理模块、无线通讯模块和电源模块固定在智能指环上，并能使智能指环佩戴在手指上。2.根据权利要求1所述的基于图像的手势识别智能指环，其特征在于：所述图像采集模块包括至少一个图像传感器，所述图像传感器包括基于CCD或CMOS器件的传感器中的一种，或者包括小焦距微型鱼眼镜头中的一种；所述图像采集模块负责采集手指与手指之间关系的图像信息，或者采集手指与手掌之间关系的图像信息。3.根据权利要求1所述的基于图像的手势识别智能指环，其特征在于：所述距离测量模块包括至少一个距离传感器，所述距离传感器是红外传感器、超声波传感器、接近传感器中的一种或多种；所述距离测量模块负责测量手指与手指的距离或接触情况，或者测量手指与手掌的距离或接触情况。4.根据权利要求1所述的基于图像的手势识别智能指环，其特征在于：所述数据处理模块包括针对图像信号和深度信息的处理器，所述针对图像信号和深度信息的处理器是单片机中的一种；所述数据处理模块负责接收图像采集模块和距离测量模块传送来的手部二维图像信息和手部深度特征信息，并对手势进行分类，从而识别手势。5.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：田丰，刘建兴，孙伟，吴杰宬，韩腾，
申请(专利权)人：中国科学院软件研究所，
类型：发明
国别省市：