[发明专利]一种基于被动式RFID标签的非接触式虚拟屏操作识别方法

说明书

本发明公开了一种基于被动式RFID标签的非接触式虚拟屏操作识别方法，目的在于，填补非接触式虚拟屏操作的空白，不需要提前对用户的行为进行训练，通过RFID来减少部署开销，并能够与工业标准完全兼容，所采用的技术方案为：将一个标签阵列作为虚拟感知平面，用户用手在空中对标签阵列平面进行非接触式操作，射频信号可以产生相应的变化，将此变化和用户所写的字母或所做动作对应起来达到识别的目的。

技术领域

本发明属于无线射频识别(RFID)技术领域范畴，具体涉及一种基于被动式RFID标签的非接触式虚拟屏操作识别方法。

背景技术

如今，基于智能环境的计算设备无处不在。在公共场景中，例如医院、图书馆、机场，人们想要通过附近的设备获取信息，比如医院的病房的方向，图书馆里书籍的位置，机场航班的起降信息等。这其中触摸屏显示器和查询机使用非常普遍，但是常规接触式屏幕的操作存在一些弊端，例如可能导致细菌的传播和感染。本发明提供了一种新的方法，即基于被动式RFID标签的非接触式虚拟屏系统，用户可以在一个被动RFID标签阵列前在空中用手势进行操作、输入，该方法不需要人携带任何设备，从而使得在公共场所的应用变得十分便利。本发明与动作/手势识别和室内定位等工作较为相似。

现有的动作/手势识别的研究可以分为如下三类：

基于图像设备：基于图像设备或基于视觉的系统经常使用深度传感器、红外线技术来追踪细粒度的动作并能够在空中完成三维的人机交互。该类方法最基础的要求是保证设备和用户在视距线上。不同于这些方法，本发明不需要专门的硬件设备，实施过程中也不需要视距条件的限制。

基于传感器：基于传感器的系统依赖于智能手机、智能手表、手环、腕带中的传感器(例如加速度计、陀螺仪、压力传感器)，并通过机器学习方法来检测人的动作。但是，这些都需要用户携带仪器。而本发明在不携带设备的情况下可以完成对细粒度动作的检测追踪。

基于射频信号：近年来，利用射频信号进行定位和动作识别显示了蓬勃的生机。尽管其中一些研究的检测精度很可观，但是这些研究都需要依靠定制的硬件或专用的信号处理设备。此外，部分工作还需要提前对信号模式进行某些预定义动作的训练学习。有时候，可能还会需要一些可穿戴的设备来保证动作检测的准确性，这在实际应用中性价比较低。

另外，很多研究者对室内定位也进行了大量的工作，包括基于信号接收强度(RSS)，基于相位，基于到达角等技术。定位的精度从分米级到厘米级不等。本发明有别于这些工作，是因为本发明是在追踪移动物体(手)而不是定位一个静态物体。更进一步，本发明追踪物体的时候不需要穿戴或携带任何设备且能完全兼容现有商用RFID设备，不需要改造任何硬件。

综上，现有技术方法在可操作性、实际部署、准确度、以及成本等方面都存在或大或小的问题。因此，一种基于被动式RFID标签的非接触式虚拟屏操作识别方法的提出是十分必要的。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提出一种填补非接触式虚拟屏操作的空白，不需要提前对用户的行为进行训练，通过RFID来减少部署开销，并能够与工业标准完全兼容的基于被动式RFID标签的非接触式虚拟屏操作识别方法。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案为：包括以下步骤：

1)采用被动式RFID标签阵列平面构建虚拟屏幕，当用户的手在空中对标签阵列平面做出手势或写出笔划时，采集RFID阅读器天线和标签通信过程中标签的ID、RSS值、以及相位参数；

2)根据步骤1)采集的标签的ID、RSS、以及相位参数，首先将相位进行非周期化展开，然后计算标签的累积相位差，最后通过图像辅助来识别手做出的手势或笔划；

3)若步骤2)为手势时，则根据标签RSS值的谷值顺序，检测手影响的标签序列，识别出手做出的手势的方向；