[发明专利]一种基于三轴加速度传感器的手势识别方法

说明书

本发明公开了一种基于三轴加速度传感器的手势识别方法，适用于装载有三轴加速度传感器的Arduino平台，如下步骤：建立标准手势库，以及相应的标准手势的标准库权重值；通过三轴加速度传感器获取用户手势变化中各个时刻的三轴的加速度序列，可得到运动的权重值；将新的权重值与标准库权重值进行一一相比得出多组匹配值，选取最大的匹配值的相对应的标准库权重值，并根据标准库权重值从标准手势库中获取相应的手势，并输出至Arduino平台。本发明提供的基于三轴加速度传感器的手势识别方法，具有计算量小、误判率低、配置要求低的特点，本发明对于硬件平台的要求极低，只需占用512字节的内存空间就可以正常运行，因而特别适合Arduino平台实现对电脑的接触式指令输出。

技术领域

本发明涉及手势识别技术，尤其是涉及一种基于三轴加速度传感器的手势识别方法。

背景技术

手势是一种自然、直观、易于学习的人机交互手段，手势输入是实现自然、直接人机交互不可缺少的关键技术。目前的手势识别技术主要分为基于数据手套和基于视觉两种。这两种方法各有自己的长处，也都取得了一些研究成果，但都还不成熟。手势输入作为一种自然、丰富、直接的交互手段在人机交互技术中占有重要的地位。

手势识别利用各类传感器对手部/手持工具的形态、位移等进行持续采集，每隔一段时间完成一次建模，形成一个模型信息的序列帧，再将这些信息序列转换为对应的指令，用来控制实现某些操作。

目前市面上已经存在的手势识别算法大都比较复杂，对硬件平台的要求较高，无法在一些运算性能较低的平台(比如AVR 8位单片机)上实现，为了适应Arduino平台的应用，有必要研发一种对硬盘件平台要求低的手势识别算法。

发明内容

为了克服现有基于三轴加速度传感器的手势识别方法的不足，本发明提供一种新型的基于三轴加速度传感器的手势识别方法，该基于三轴加速度传感器的手势识别方法，该识别方法对于硬件平台的要求极低，只需占用512字节的内存空间就可以正常运行。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于三轴加速度传感器的手势识别方法，适用于装载有三轴加速度传感器的Arduino平台，包括如下步骤：

建立标准手势库，以及相应的标准库权重值；

通过三轴加速度传感器获取用户手势变化中各个时刻的三轴的加速度序列，对该加速度序列依次进行归一化处理、冗余数据过滤获得中间序列，对该中间序列进行加速路径规划；通过对每组中间序列进行约束获取手势主要的速度变化的方向；接着对该约束后的中间序列进行冗余数据二次过滤以及平滑滤波去除误差，通过加速度序列积分处理得到速度序列并对其进行归一化处理；

然后对速度序列进行分析得到速度方向序列，对速度方向序列进行方向冗余序列过滤得到最简化的手势运动序列，然后按照顺序从序列中找出符合条件的手势状态值，乘以其权值，然后再寻找下一个状态值，再乘以其权值，直到结束，最后这些值相加即可得到运动的权重值；

将新的权重值与标准库权重值进行一一相比得出多组匹配值，选取最大的匹配值的相对应的标准库权重值，并根据标准库权重值从标准手势库中获取相应的手势，并输出至Arduino平台。

进一步的，在采集加速度序列之间还需进行唤醒检测，包括如下：

对所述三轴加速度传感器进行震动或晃动，三轴加速度传感器获取十次满足强度阈值的唤醒加速度值，当有五组以上的唤醒加速度值超过强度阈值，完成唤醒。

进一步的，还包括手势识别开始检测以及手势识别结束检测，包括如下：

手势识别开始检测包括：预先建立加速度检测值，获取手势开始时的当前加速度，获得当前加速度与加速度检测值的绝对差值，确定绝对差值大于所述阈值时，手势开始；