基于无源反射信号的手指书写内容和身份识别方法及装置制造方法及图纸

提供一种基于无源反射信号的手指书写内容和身份识别方法，包括：发射原始信号至设定空间；对原始信号进行设定频段的频谱搬移；采集设定空间内手指进行书写时的设定频段的信号得到采集信号；对采集信号进行处理，包括对采集信号进行滤波以去除异常噪声；对去除异常噪声后的信号能量值进行了归一化处理；设置滑动窗口来对归一化处理后的信号进行分割以截取得到多个有效片段信号；提取每个有效片段信号的总体特征值；将每个有效片段继续细分为多个子片段并求取每个子片段的平均值；以及将每个有效片段信号的总体特征值和该有效片段信号对应的每个子片段的平均值输入到分类识别模型，得到对应操作者的手指书写内容和身份。同时还提供一种识别装置。同时还提供一种识别装置。同时还提供一种识别装置。

【技术实现步骤摘要】
基于无源反射信号的手指书写内容和身份识别方法及装置


[0001]本公开涉及物联网\无线感知
，尤其涉及一种基于无源反射信号的手指书写内容和身份识别方法及装置。

技术介绍

[0002]人体通过手指动作进行识别输入是一种方便的人机交互方式，受到越来越多的关注。传统的手指动作输入需要相应的硬件，如键盘或触摸屏。其他的一些手指书写识别方案主要是基于可穿戴传感器和基于视觉的方法。基于可穿戴传感器的方法需要在身体上附加额外的设备，这在现实生活中应用是一种负担。部分用户还可能产生抵触心理，尤其在老年人的群体中。基于视觉的方法受限于光线的影响，并且可能侵犯用户隐私。

技术实现思路

[0003](一)要解决的技术问题
[0004]基于上述问题，本公开提供了一种基于无源反射信号的手指书写内容和身份识别方法及装置，以缓解现有技术中上述的一些技术问题。
[0005](二)技术方案
[0006]本公开的一个方面，提供一种一种基于无源反射信号的手指书写内容和身份识别方法，用于识别设定空间内的操作者的手指书写内容和身份，识别方法包括：发射原始信号至设定空间；对原始信号进行设定频段的频谱搬移；采集设定空间内手指进行书写时的设定频段的信号得到采集信号；以及对采集信号进行处理，得到对应的操作者的手指书写内容和身份。
[0007]根据本公开实施例，对采集信号进行处理，得到对应的操作者的手指书写内容和身份，包括：对采集信号进行滤波以去除异常噪声；对去除异常噪声后的信号能量值进行了归一化处理；设置滑动窗口来对归一化处理后的信号进行分割以截取得到多个有效片段信号；提取每个有效片段信号的总体特征值；将每个有效片段继续细分为多个子片段并求取每个子片段的平均值；以及将每个有效片段信号的总体特征值和该有效片段信号对应的每个子片段的平均值输入到分类识别模型，得到对应操作者的手指书写内容。
[0008]根据本公开实施例，识别方法还包括：对每个有效片段信号的能量值进行求导后提取每个有效片段信号的总体特征值；将每个有效片段继续细分为多个子片段并求导后再求取每个子片段的平均值；以及将求导后提取每个有效片段信号的总体特征值和求导后再求取的每个子片段的平均值输入到分类识别模型，可以对手指书写内容及操作者身份进行识别判断。
[0009]根据本公开实施例，识别方法还包括对得到的对应的手指书写内容进行纠错，包括：将分类器给出的几个连续的信号片段的识别结果拼接起来作为一个字符串；然后计算该字符串和数据库字典中单词的编辑距离；选择编辑距离最小的单词作为输出内容。
[0010]根据本公开实施例，对原始信号进行设定频段的频谱搬移包括通过后向散射标签
对原始信号进行设定频段的频谱搬移；设定频段的频谱搬移范围为5MHz
‑
20MHz。
[0011]根据本公开实施例，设定空间为距离后向散射标签30cm的空间范围内。
[0012]根据本公开实施例，总体特征值选自：最大值、最小值、平均值、方差、均方根、四分位数、偏度、峰度、频谱质心、频谱延展度、频谱偏度、频谱峰度。
[0013]根据本公开实施例，取滑动窗口大小为0.5
‑
3s，重叠率为25％
‑
75％。
[0014]根据本公开实施例，编辑距离是两个单词之间，由其中一个单词转换为另一个单词所需要的最少单字符编辑操作次数。
[0015]本公开的另一方面，提供一种基于无源反射信号的手指书写内容和身份识别装置，用于通过以上任一项的识别方法识别设定空间内的操作者的手指书写内容和身份，识别装置包括：发射天线，被配置用于发射原始信号至设定空间；无源后向散射标签，被配置用于对原始信号进行设定频段的频谱搬移；接收天线，被配置用于采集设定空间内手指进行书写时的设定频段的信号得到采集信号；以及处理单元，被配置用于对采集信号进行处理，得到对应的操作者的手指书写内容和身份。
[0016](三)有益效果
[0017]从上述技术方案可以看出，本公开基于无源反射信号的手指书写内容和身份识别方法及装置至少具有以下有益效果其中之一或其中一部分：
[0018](1)弱化了设备和人直接的依赖关系，用户可以在不接触设备的前提下进行便捷地输入；
[0019](2)不需要部署摄像头，能更好的保护用户视频隐私；
[0020](3)相比于基于可穿戴设备识别书写内容的方法，用户无须佩戴额外的设备，更加方便和便捷。
附图说明
[0021]图1为本公开实施的基于无源反射信号的手指书写内容和身份识别方法的流程图；
[0022]图2为本公开实施的基于无源反射信号的手指书写内容和身份识别方法的工作原理框图；
[0023]图3为本公开实施的基于无源反射信号的手指书写内容和身份识别装置的组成示意图；
[0024]图4为本公开实施的基于无源反射信号的手指书写内容和身份识别方法中操作S4的具体流程图；
[0025]图5为本公开实施例中操作者手指书写内容的有效片段信号示意图；
[0026]图6a为本公开实施例中操作者手指书写内容字母识别精度示意图；
[0027]图6b为本公开实施例中操作者身份识别精度示意图；
[0028]图7为本公开实施例中识别的单词准确率随字典内单词数量增长的变化示意图。
具体实施方式
[0029]本公开提供了一种基于无源反射信号的手指书写内容和身份识别方法及装置，可以从无线信号中有效的检测出用户手写动作的有效片段。提出了手指书写动作信号特征提
取的方法，从而很好的实现了细粒度的识别用户书写的内容和书写人身份。
[0030]人体手指手势识别是一种方便的人机交互方式，受到越来越多的关注。本公开通过无线信号对人手指书写动作进行非接触、无感的识别，大大的弱化了设备和人直接的依赖关系，用户可以在不接触设备的前提下进行便捷地输入。相比现有的直接触摸书写方式，本公开可以适用于无触摸和按键接口的设备；相比基于视频识别书写内容，本公开不用部署摄像头，能更好的保护用户视频隐私；相比于基于可穿戴设备识别书写内容的方法，用户无须佩戴额外的设备，更加方便和便捷。本公开具有很好的应用前景，可以应用于包括智能康养、身份认证等多个领域。近年来，随着物联网无线感知技术的提升，无线信号可以识别的目标范围逐步缩小，精度越来越高，已经广泛应用在设备检测、人机交互等众多领域。利用反射信号感知人体手指书写动作可以进一步弱化人与设备间的依赖，使人们可以在空气中以一种非接触式的方式书写，是一种非常友好和便利的方式，尤其是对老年人和残疾人。有鉴于此，特提出本公开的基于无源反射信号的手指书写内容和身份识别方法及装置。
[0031]为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。
[0032]在本公开实施例中，提供一种基于无源反射信号的手指书写内容和身份识别方法，用于识别设定空间内的操作者的手指书写内本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于无源反射信号的手指书写内容和身份识别方法，用于识别设定空间内的操作者的手指书写内容和身份，所述识别方法包括：发射原始信号至设定空间；对原始信号进行设定频段的频谱搬移；采集设定空间内手指进行书写时的设定频段的信号得到采集信号；以及对采集信号进行处理，得到对应的操作者的手指书写内容和身份。2.根据权利要求1所述的识别方法，所述对采集信号进行处理，得到对应的操作者的手指书写内容和身份，包括：对采集信号进行滤波以去除异常噪声；对去除异常噪声后的信号能量值进行了归一化处理；设置滑动窗口来对归一化处理后的信号进行分割以截取得到多个有效片段信号；提取每个有效片段信号的总体特征值；将所述每个有效片段继续细分为多个子片段并求取每个子片段的平均值；以及将每个有效片段信号的总体特征值和该有效片段信号对应的每个子片段的平均值输入到分类识别模型，得到对应操作者的手指书写内容。3.根据权利要求2所述的识别方法，还包括：对每个有效片段信号的能量值进行求导后提取每个有效片段信号的总体特征值；将所述每个有效片段继续细分为多个子片段并求导后再求取每个子片段的平均值；以及将求导后提取每个有效片段信号的总体特征值和求导后再求取的每个子片段的平均值输入到分类识别模型，可以对手指书写内容及操作者身份进行识别判断。4.根据权利要求2所述的识别方法，还包括对得到的对应的手指书写内容进行纠错，包括：将分类器给出的几个连续的信号片段的识别结果拼接起来作为一个字符串；然后计算该字...

【专利技术属性】
技术研发人员：田烨，李向阳，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：