[发明专利]驾驶情境下手势交互控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及人机交互控制领域，尤其涉及一种驾驶情境下手势交互控制系统。

背景技术

在行车过程中，驾驶员经常需要对音乐播放、导航、接拨电话以及接收短信等应用进行控制，开车中因直接使用手机引发的交通事故早已屡见不鲜，因此，各类面向驾驶环境的人机交互应用逐渐在市场涌现。

在现有的驾驶交互方案及系统中，存在多种以物理按键、旋钮为交互手段的交互系统，该类交互系统将显示屏、按键、旋钮等置于中控台，通过蓝牙或其他无线技术连接手机，实现音乐、导航、电话、短信等交互应用。

在现有的驾驶交互方案及系统中，存在多种以触摸屏作为交互手段的交互系统，该类交互系统用触摸屏取代显示屏和部分物理按键，相较于物理按键、旋钮可以节省中控台空间，但一定程度上增加了误操作的可能。

在现有的驾驶交互方案及系统中，存在多种以语音控制作为交互手段的交互系统，该类交互系统通过语音识别模块识别驾驶员发出的控制指令，实现特定应用的控制。

在上述驾驶交互方案及系统中，通过触摸屏及物理旋钮、按键的交互方式最为常见，此种方式需要驾驶员不时分散注意力操纵中控台。同时，通过语音技术完成交互的控制系统在越来越多的车型上得到应用，语音识别的特点是直观、无触碰，但对复杂指令的响应可能造成错误识别。

在过去的30年，基于手势识别的交互控制技术被研究人员广泛关注并成功应用于医疗、健康、游戏等领域；但是，驾驶情境下目前还没有较为完善的手势交互方案。

发明内容

本发明的目的是提供一种驾驶情境下手势交互控制系统，驾驶员可以通过小幅度、非显见的手势动作准确、安全地选择并执行选定的功能，减少误操作同时无需分散驾驶精力，提高行驶安全。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种驾驶情境下手势交互控制系统，包括：佩戴在驾驶员手中的手势腕带，以及带有显示屏的用户终端设备；其中：

所述手势腕带，用于通过内置传感器采集用户手臂的表面肌电信号和运动轨迹，并对采集到的数据依次进行预处理、特征提取及分类器识别操作，再将获得手势识别结果发送至用户终端设备；

所述用户终端设备，用于接收手势识别结果，并对其进行解析，若解析结果对应预先设定的控制指令，且相应的控制指令能够应用于当前显示的界面，则触发相应控制操作并通过显示屏反馈给用户。

所述手势腕带包括：

表面肌电信号采集单元，其利用肌电传感器采集用户手臂的表面肌电信号；

运动轨迹采集单元，其利用加速度计、陀螺仪与磁力计采集用户手臂的运动轨迹；

系统控制及处理单元，用于对采集到的数据依次进行预处理、特征提取及分类器识别操作，获得手势识别结果；

通信单元，用于将手势识别结果发送至用户终端设备。

所述用户终端设备包括：

数据接收单元，用于接收手势识别结果，并对其进行解析；

功能控制单元，用于判定解析结果是否对应预先设定的控制指令，若是，则触发相应控制操作；

显示单元，即显示屏，用于控制操作反馈给用户。

所述用户终端设备包括：智能手机或者多媒体导航仪；

预先设定的控制指令包括：音乐播放器、电话应用、短信应用与导航应用中的功能切换；或者，音乐播放器中音乐的播放、暂停、上一曲、下一曲或者停止和返回；或者，电话应用中呼叫设置的联系人、拨号、接听或者挂断；或者，短信应用中朗读短信、停止朗读和返回、上一条或者下一条；或者，导航应用中缩小地图尺寸、放大地图尺寸、设置目的地、开始导航或者取消和返回。

手势识别结果与控制指令的对应关系如下：

手势动作1：掌心向下，沿顺时针方向旋转手掌90度，其识别记为手势识别结果1；

手势动作2：握拳，其识别记为手势识别结果2；

手势动作3：伸掌并曲腕向内，其识别记为手势识别结果3；

手势动作4：伸掌并曲腕向外，其识别记为手势识别结果4；

手势动作5：握拳，拇指连续弯曲两下，其识别记为手势识别结果5；

手势动作6：伸掌，其识别记为手势识别结果6；

其中：

手势识别结果1对应的控制指令S1包括：音乐播放器、电话应用、短信应用与导航应用中的功能切换；

手势识别结果2对应的控制指令S2包括：音乐播放器中音乐的播放与暂停，电话应用中的接听与呼叫联系人，短信应用中朗读短信，以及导航应用中的开始导航；