基于加速度传感器人体运动识别系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及基于加速度传感器人体运动识别系统，包括有计算机、多个信息获取子系统、主控机，信息获取子系统与主控机分别佩带在人体上，主控机控制信息获取子系统采集人体加速度信息，并将人体加速度信息传递至计算机进行分析；本发明专利技术中的信息获取子系统与主控机之间的无线射频的通信方式进行数据传输的，避免了电连接造成的导线过多带来的不便与不适；本发明专利技术即使在无光的情况下，只要使用者进行相关模式的运动，使用者的动作即可识别，这样本发明专利技术受周围环境影响较小，适应性较强；本发明专利技术中每个动作识别模式中的动作可以进行动态的调整，可以删除或者添加某种动作，这样用户可以根据自己的需要添加或者删除所需要识别的动作，从而提高本套产品的适用性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及传感器应用领域，特别涉及到。
技术介绍
人体动作识别技术是机器人研究中重要研究方向，成为改善人们日常生活的不可 或缺的一门技术，无需借助任何计算机系统的传统的输入设备就识别用户的动作、意图。近 年来，利用计算机技术识别人体动作在计算机视觉领域中备受人们关注，人们利用视频手 段跟踪、捕捉人体的运动，获得人体的运动参数并从运动中重建人体的结构和姿态，其最终 目的是达到对人体运动行为进行理解并加以应用。其主要应用在智能监控、虚拟现实、高 级用户接口、运动分析、基于模型的视频编码等领域，对人机交互的智能化、人的生活将产 生深远的影响。但是这种基于视觉的人体运动识别在很多场合是无能为力的，其只能在可 见的情况下才能对人体运动进行识别，对一些比较隐蔽的动作只能望洋兴叹，而且基于视 觉的人体动作识别技术要求人必须曝光在摄像头下，这样对人的隐私就不能进行很好的保 护。 根据国家专利局检索中心专利查询，有针对人体运动分析的用于分布式人体运动 环节加速度测试装置的方法，申请号是200610088183. 2，公开号是CN1907222。其主要应 用在竞技体育中，实时、同步提取人在运动时人体每个运动环节的加速度信息，获得一些运 动学参数，通过对这些参数的分析、针对专项运动的每个环节的加速度信息总结运动规律， 然后给出给出理论指导和科学评价。但是其主要为运动员的动作的准确性做辅助分析，未 能对加速度数据进行处理、深入挖掘、建立与加速度相关的运动模型，由于其主要应用在竞 技体育中，根据相关运动环节的加速度大小和方向对运动员在运动过程的动作的完成效果 进行评估，所以对人体的动作进行识别不是它的功能；再者其主要是通过有线的方式实现 采集器到控制器之间的电连接，使用不方便。这样无疑使用于分布式人体运动环节加速度 测试装置的方法这项专利技术的应用范围大大减小。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种，采用无线 方式实现各部分通信，能够在保护人的隐私的前提下能对人体的动作进行实时地识别，使 之能方便、广泛地应用在人们的日常生活当中，甚至取代计算机传统的输入设备。 为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案为 基于加速度传感器人体运动识别系统，其特征在于包括有计算机、多个信息获取子系统、主控机，所述信息获取子系统与主控机分别佩带在人体上，所述主控机控制信息获取子系统采集人体加速度信息，并将人体加速度信息传递至计算机进行分析； 所述信息获取子系统包括电源及电源管理模块、微控制单元，所述电源及电源管理模块为信息获取子系统供电及进行电源管理，所述微控制单元的AD转换接口上电连接4有加速度传感器，以采集人体加速度信号，微控制单元内部的AD转换器将加速度信号转化 成数字量后存储在微控制单元内部的存储器中，所述微控制单元的通讯接口上电连接有无 线通信模块，通过无线通信模块接收主控机发出的指令，并通过无线通信模块将存储的加 速度信息传送至主控机，所述微控制单元上还电连接有外部干预模块，通过外部干预模块 对信息获取子系统的工作进行干预和控制； 所述主控机包括电源管理模块、微控制单元，所述电源及电源管理模块给主控机 供电及进行电源管理，所述微控制单元上电连接有存储模块，以存储主控机接收到的加速 度信息，所述微控制单元上电连接有外部干预模块，通过外部干预模块选定主控机的动作 识别模式，所述微控制单元的通讯接口上电连接有无线通信模块，与信息获取子系统互相 传递信息，并与计算机互相传递信息，所述微控制单元上还电连接有USB接口 ，通过USB接 口与计算机互相传递信息。 所述的基于加速度传感器人体运动识别系统，其特征在于所述信息获取子系统 整体装入盒子中，盒子外接有系带并做成手表状，分别佩带在人体四肢的上、下肢上，以及 人体的脖子上。 所述的基于加速度传感器人体运动识别系统，其特征在于所述主控机整体装入 盒子中并做成手表状，佩带在人体胳膊上。 所述的基于加速度传感器人体运动识别系统，其特征在于所述信息获取子系统 中无线通信模块由射频组件组成。 所述的基于加速度传感器人体运动识别系统，其特征在于所述主控机中无线通 信模块包括无线射频通信模块与蓝牙通信模块，所述无线射频通信模块与信息获取子系统 进行通信，所述蓝牙通信模块与计算机进行通信。基于加速度传感器人体运动识别方法，其特征在于采用权利要求1所述的基于加速度传感器人体运动识别系统，将信息采集子系统及主控机佩带在人体上； 首先通过外部干预模块，在主控机上选择动作识别模式，主控机根据所选择的动作识别模式，通过主控机的无线通信模块将控制信号传送至对应的人体部位上佩带的信息获取子系统的微控制单元，启动信息获取子系统进行工作，人体相应部分进行动作； 信息获取子系统通过加速度传感器采集相应的人体部位的加速度信息，并将加速度信号转化为数字量存储在信息获取子系统的微控制单元内部存储器中，主控机在人体进行动作的同时，每隔一定时间发送一次采集指令，通知信息获取子系统将采集并存储的加速度信息，通过信息获取子系统的无线通信模块传送至主控机上； 主控机将加速度信息存储在主控机的存储模块中，并通过主控机的无线通信模 块，将加速度信息传送至计算机中进行分析，同时主控机以编码的形式告知计算机所选择 的动作识别模式，计算机的数据库中预先存储所要识别的所有动作的加速度信号的特征 点，特征点通过学习机能，与所对应的要识别的动作有对应的概率关系； 计算机根据主控机发送的其所选择的动作识别模式，从数据库中调出相应的加速 度信号和特征点信息，与主控机发送来的加速度信息进行比较，计算出所选择的动作模式 下的每个动作与数据库中特征点对应的概率，选择其中最大的概率所对应的动作即为待识 别的动作，完成对人体的动作进行同步识别，在人体动作进行实时识别结束后，取下主控 机，将加速度信息通过主控机的USB接口传送至计算机中进行进一步识别。 本专利技术由信息获取子系统、主控机和计算机组成。 信息获取子系统由微控制单元MCU、加速度传感器、电源及电源管理模块、无线通 信模块和外部干预模块等组成，每个信息获取子系统都是一个独立工作的嵌入式系统，所 有信息获取子系统在MCU的控制之下工作的，MCU在获得主控机的命令后启动该子系统的 加速度传感器进行信号的采集工作，加速度传感器对人体运动环节的加速度信息进行获 取，加速度信号经过MCU内部的AD转换器，转换为数字量，暂时存储在MCU内部的存储器 中，MCU在收到主控机的同步传送指令后将这些数字化的加速度信息通过无线通信模块传 送给主控机；其中，无线通信模块主要由射频组件组成，外部干预模块用来对信号获取子系 统的工作进行干预和控制，比如开机、关机、暂停获取或进入待机模式等，电源及电源管理 模块为信息获取子系统提供电源，并进行相关的电源管理，以降低系统功耗。 信息获取子系统有9个，由主体部分和系带组成，主体部分是一个里面装有信息 获取子系统的各电子器件模块地盒子，做成手表状，系带也是像手表链样可系戴的，按照一 定的顺序标好，信息获取子系统以佩带手表的形式系在四肢或者脖子上，四肢中每个上、下 肢各佩戴一个，脖子上佩带一个； 主控机由MCU、电源及电源管理模块、USB、外部干预模块、存储模块和无线通信模 块等组成，主控机通本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于加速度传感器人体运动识别系统，其特征在于：包括有计算机、多个信息获取子系统、主控机，所述信息获取子系统与主控机分别佩带在人体上，所述主控机控制信息获取子系统采集人体加速度信息，并将人体加速度信息传递至计算机进行分析；　　　　所述信息获取子系统包括电源及电源管理模块、微控制单元，所述电源及电源管理模块为信息获取子系统供电及进行电源管理，所述微控制单元的ＡＤ转换接口上电连接有加速度传感器，以采集人体加速度信号，微控制单元内部的ＡＤ转换器将加速度信号转化成数字量后存储在微控制单元内部的存储器中，所述微控制单元的通讯接口上电连接有无线通信模块，通过无线通信模块接收主控机发出的指令，并通过无线通信模块将存储的加速度信息传送至主控机，所述微控制单元上还电连接有外部干预模块，通过外部干预模块对信息获取子系统的工作进行干预和控制，所述的外部干预模块主要是按键组成，供使用者手工对整个系统进行干预；　　　　所述主控机包括电源管理模块、微控制单元，所述电源及电源管理模块给主控机供电及进行电源管理，所述微控制单元上电连接有存储模块，以存储主控机接收到的加速度信息，所述微控制单元上电连接有外部干预模块，通过外部干预模块选定主控机的动作识别模式，所述微控制单元的通讯接口上电连接有无线通信模块，与信息获取子系统互相传递信息，并与计算机互相传递信息，所述微控制单元上还电连接有ＵＳＢ接口，通过ＵＳＢ接口与计算机互相传递信息。...

【技术特征摘要】
基于加速度传感器人体运动识别系统，其特征在于包括有计算机、多个信息获取子系统、主控机，所述信息获取子系统与主控机分别佩带在人体上，所述主控机控制信息获取子系统采集人体加速度信息，并将人体加速度信息传递至计算机进行分析；所述信息获取子系统包括电源及电源管理模块、微控制单元，所述电源及电源管理模块为信息获取子系统供电及进行电源管理，所述微控制单元的AD转换接口上电连接有加速度传感器，以采集人体加速度信号，微控制单元内部的AD转换器将加速度信号转化成数字量后存储在微控制单元内部的存储器中，所述微控制单元的通讯接口上电连接有无线通信模块，通过无线通信模块接收主控机发出的指令，并通过无线通信模块将存储的加速度信息传送至主控机，所述微控制单元上还电连接有外部干预模块，通过外部干预模块对信息获取子系统的工作进行干预和控制，所述的外部干预模块主要是按键组成，供使用者手工对整个系统进行干预；所述主控机包括电源管理模块、微控制单元，所述电源及电源管理模块给主控机供电及进行电源管理，所述微控制单元上电连接有存储模块，以存储主控机接收到的加速度信息，所述微控制单元上电连接有外部干预模块，通过外部干预模块选定主控机的动作识别模式，所述微控制单元的通讯接口上电连接有无线通信模块，与信息获取子系统互相传递信息，并与计算机互相传递信息，所述微控制单元上还电连接有USB接口，通过USB接口与计算机互相传递信息。2. 根据权利要求1所述的基于加速度传感器人体运动识别系统，其特征在于所述信 息获取子系统整体装入盒子中，盒子外接有系带并做成手表状，分别佩带在人体四肢的上、 下肢上，以及人体的脖子上。3. 根据权利要求1所述的基于加速度传感器人体运动识别系统，其特征在于所述主 控机整体装入盒子中并做成手表状，佩带在人体胳膊上。4. 根据权利要求1所述的基于加速度传感器人体运动识别系统，其特征在于所述信 息获取子系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨先军，王昌喜，周旭，杨新刚，马祖长，孙怡宁，黎秀龙，刘志，戚功美，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：34[]