[发明专利]一种基于数据手套的手语识别装置

权利要求书

1.一种基于数据手套的手语识别装置，其特征在于：包括数据手套和便携式显示装置，其中数据手套包括手套本体、5个电阻应变片传感器、加速度传感器、单片机及其外围电路、语音驱动电路、扬声器、蓝牙接口电路和锂电池，便携式显示装置包括显示屏和显示驱动电路；

手套本体带有夹层，外形与普通手套相同，5个电阻应变片传感器均为细长薄条形，分别安装于手套本体的5个手指背面从手指与手掌的连接关节处到指尖的夹层中，覆盖每根手指的外侧；加速度传感器、单片机及其外围电路、语音驱动电路及扬声器、蓝牙接口电路和锂电池安装于一块印刷电路板上，电路板安装于手套手背部位的夹层中；

5个电阻应变片传感器输出的电压信号接入到单片机的模拟量采集接口；加速度传感器有三个轴，分别对应感知手部在上或下、左或右、前或后三个方向的加速度变化分量，加速度传感器输出3个电压信号接入到单片机的模拟量采集接口；

语音驱动电路通过I²C总线与单片机的I²C接口相连，语音驱动电路通过两根信号线直接驱动扬声器；

蓝牙接口电路通过串行接口与单片机的第一串行接口相连，通过蓝牙与电脑或者手机的蓝牙设备通信；

电路板上单片机的第二串行接口从手套中引出，并与便携式显示装置的显示驱动电路的串行接口相连，便携式显示装置的显示驱动电路通过数据总线和地址总线来驱动显示屏显示图像；

锂电池为数据手套提供电源；

使用过程中数据手套带于聋哑人的双手，便携式显示装置固定于聋哑人的胸前。

2.根据权利要求1所述的一种基于数据手套的手语识别装置，其特征在于其使用过程为：

在交付聋哑人使用前进行训练，得到符合用户手语习惯的手势判据向量库，库中的手势判据向量具有八个维度，分别为五个手指的弯曲程度和手部姿态在上或下、左或右、前或后三个方向的变化；

使用时聋哑人双手带上数据手套，胸前固定便携式显示装置，当聋哑大做手语手势时，手指的弯曲程度会发生变化，手部的姿态也会发生变化；每个手指的弯曲均会带动手套中与该手指对应的电阻应变片传感器中应变片的形变，使得应变片电阻值发生变化，从而使应变片上对外输出的电压值也会发生变化，此电压信号输入到单片机的模拟量采集端口，单片机对采集到的每个手指的模拟电压信号进行模数转换，变为能够反应每个手指弯曲程度的数字量；手部的姿态变化会引起加速度传感器在上或下、左或右、前或后三个方向上的分量变化，加速度传感器将此变化转换为对应三个轴上输出电压的变化，并将三路电压输入到单片机模拟量采集端口，单片机对采集到每个电压信号进行模数转换，得到能够反应手部姿态变化的三个数字量；单片机得到了反映五指弯曲程度的五个数字量和反应手部姿态变化的三个数字量，通过手语识别算法对这八个量进行处理和识别，得到手语识别的结果，再将结果转化为相应的文字和语音信息；语音信息通过数据手套内置的扬声器播放出来，文字信息通过串行接口传送到便携式显示装置进行显示；

上述手语识别算法为：将八个数字量作为输入八维向量，与之前训练得到的手势判据向量的八个维度做差，并根据对应维度的权值求出各个维度差的加权平方和，选取平方和最小的手势判据作为手语识别的结果。

3.根据权利要求1所述的一种基于数据手套的手语识别装置，其特征在于：所述5个电阻应变片传感器的型号为FLX-03A。

4.根据权利要求1所述的一种基于数据手套的手语识别装置，其特征在于：所述加速度传感器的型号为ADXL335。

5.根据权利要求1所述的一种基于数据手套的手语识别装置，其特征在于：所述蓝牙接口电路的主芯片为BC417143；显示驱动电路采用模块化集成电路，型号为HG122329-S；单片机的型号为ATmega128；语音驱动电路的主芯片为WT588D。

6.根据权利要求1所述的一种基于数据手套的手语识别装置，其特征在于：数据手套脱离便携式显示装置单独使用，语音信息通过数据手套内置的扬声器播放出来。

7.根据权利要求1所述的一种基于数据手套的手语识别装置，其特征在于：数据手套脱离便携式显示装置单独与手机或者电脑配套使用，数据手套通过蓝牙与手机或者电脑连接，手语识别结果的语音信息通过数据手套内置的扬声器播放出来，手语识别结果的语音和文字信息通过蓝牙接口发送到手机或者电脑进行进一步处理。

8.根据权利要求1所述的一种基于数据手套的手语识别装置，其特征在于：数据手套和便携式显示装置与手机或者电脑设备配套使用，数据手套通过蓝牙与手机或者电脑连接，手语识别结果的语音信息通过数据手套内置的扬声器播放出来，手语识别结果的文字信息通过串行接口传送到便携式显示装置进行显示，手语识别结果的语音和文字信息通过蓝牙接口发送到手机或者电脑进行进一步处理。