[发明专利]一种基于运动传感器的可穿戴式鼠标控制方法

说明书

技术领域

本发明属于移动感知计算领域，具体涉及一种基于运动传感器的可穿戴式鼠标控制方法。相较于市面上已经出现的眼控类、脚控类和呼气控制类鼠标，本发明操作更简便，识别更精准。另外，本发明应用广泛，不仅可以方便无臂人士使用，也可以帮助一些正常人解放双手。本发明具有普遍的适用性，不仅可以用于控制电脑，还可以控制其他任何电子设备。

背景技术

随着互联网技术的发展，在人们的生活中电脑、智能手机等设备越来越普及，鼠标也成为最常见的人机交互系统。但是，无臂人士和一些手臂残疾人士在生活中却无法使用鼠标、触摸屏来操纵设备。与此同时，可穿戴式设备在当今也越来越普及，例如智能手表、智能手环等。传感器如今也越来越多样化并具有相当高的可用性：加速计、陀螺仪等设备可以提供设备精准的运动信息。市场上已经出现了一些使用穿戴式设备，如通过眼球的移动来控制鼠标的眼控类，通过脚趾代替手指来对鼠标进行控制的脚控类，和通过吸气呼气的时间长短和强弱的不同组合来实现上下左右和点击等鼠标功能的呼气控制类，但它们都存在有操作不便、控制困难的不足之处。而使用头部动作来进行控制能做到操作简便、识别准确，可以解决上述问题。

本发明致力于利用从可穿戴式设备中的传感器传送来的头部动作运动数据，研究和探索一种基于运动传感器的可穿戴式鼠标控制方法。

动作识别的准确度与传感器数据的采样率有关，若采样率过高，会导致传输成本太大，且容易造成拥塞，使数据传输造成相当大的延迟，且容易丢包。若采样率过低，则会造成动作特征不明显、识别不精确的结果。因此，为了保证数据正常传输且动作识别可以足够精确，需要对其采样率进行选择。

传感器数据的传输通过蓝牙或者wifi进行。在使用过程中，会出现头部不自然抖动、网络情况不理想等情况。所以需要对数据的处理和传输的方式进行精细的设计。在实际应用中，噪声波干扰、数据传输的缺失、附加信号的不可感知性与信息传递的鲁棒性之间的权衡等因素，都需要加以考量。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于运动传感器的可穿戴式鼠标控制方法。

本发明所采用的技术方案是：

一种基于运动传感器的可穿戴式鼠标控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：进行数据采集，具体包括：

步骤1.1：选择蓝牙或Wifi热点连接嵌入式穿戴式设备和被控制的电脑，建立Socket连接来传递数据。端口设置为8088。

步骤1.2：将从加速计和陀螺仪得到的三个方向的运动数据分别依次存储。当接收到的数据数大于窗口长度时则去除最先的数据。采样率设置为每秒40次。

步骤2：动作定义，具体包括以下子步骤：

步骤2.1：定义使用者一开始正对着屏幕，将初始的头部所在位置成为中间区域。

步骤2.2：定义单击操作。将头部快速向下，然后快速返回到中间区域的动作定义为单击操作。

步骤2.3：定义方向动作。将头部从中间区域转向左，保持一段时间至光标达到期望位置后转回中间区域定义为左移动作。将头部从中间区域转向右，保持一段时间至光标达到期望位置后转回中间区域定义为右移动作。将头部从中间区域转向上，保持一段时间至光标达到期望位置后转回中间区域定义为上移动作。

将头部从中间区域转向下，保持一段时间至光标达到期望位置后转回中间区域定义为下移动作。

步骤3：消除噪声的去除齿波的数据预处理；

步骤4：特征提取，具体包括以下子步骤：

步骤4.1：因在加速计的x轴方向，单击操作比另外四个方向的动作特征更为显著，所以可以使用加速计x轴方向的值来将单击动作和方向动作区分开来。

步骤4.2：因在陀螺仪的x轴方向，左右移动比上下移动动作特征更为显著，所以可以使用陀螺仪x轴方向的值来将左右动作和上下动作区分开来。又因左右动作特征正好相反，故也可将左右动作区分开来。

步骤4.3：因在陀螺仪的z轴方向，上下移动比左右移动动作特征更为显著，所以可以使用陀螺仪z轴方向的值来将上下动作和左右动作区分开来。又因左右动作特征正好相反，故也可将上下动作区分开来。

步骤5：动作分类，具体实现包括以下子步骤：