[发明专利]一种基于模块匹配的手势识别装置及识别方法

说明书

本发明一种基于模块匹配的手势识别装置，包括用于采集手势信息的电极板模块；数据转换模块，其采用电容式传感的FDC2214芯片，该模块将前级传来的原始电容值数据进行处理，包括初步降噪和数据转换；单片机数据处理模块，该模块从数据转换模块读出电容值数据，对数据进行再次降噪处理，去除电路和环境造成的干扰；根据触摸屏返回的控制命令如存储数据、对比手势数据等进行下一步的操作，并将相关结果返回至触摸屏显示；触摸屏控制与显示模块，该模块能实时显示单片机数据处理模块处理数据的结果，并将使用者的操作指令传递给单片机数据处理模块。

技术领域

本发明涉及内容信号处理以及模式识别领域。具体来讲，主要是使用FDC2214EVM数据转换模块将不同的不同手势产生的属于模拟量的电容数据转化为数字量的电容数据，数据流入STM32F407控制器后，运用特定算法匹配，从而准确、快速的识别出不同的手势，并将识别结果展示在显示模块上。

背景技术

手势识别是通过数学算法来识别人类手势的一种方式，手势识别使人们能与计算机进行交互。如今广泛使用的手势识别技术主要有基于机器视觉的手势识别和基于传感器的手势识别等。基于机器视觉的手势识别无需媒介、有较高的识别精度，但是其设备复杂昂贵、限制了使用者的活动范围、对环境的依赖度较高。

发明内容

本发明利用人的不同手势在电极板模块上与各电极形成的电容大小不同；通过FDC2214EVM数据转换模块将模拟电容信号转换为数字电容值；STM32F407单片机读取FDC2214EVM数据转换模块转换后的数字电容值；通过滑动平均滤波算法和匹配算法处理数据；触摸屏不仅将使用者的控制信息传递给单片机，而且接收单片机得到的信息，并将使用者的手势信息正确地显示在触摸屏上。

该装置一共由三层电路底板构成，层与层之间通过排针相互连接，各个模块与这三层电路底板都是以排针直插的方式连接的。这样的设计方便了各个模块的更换，也极大的减小了导线对电路的干扰，同时减小了装置占用的水平空间大小。第一层(最上面一层)是采集手势信息的电极板模块电路；第二层(中间层)是FDC2214EVM数据转换模块所在层，该层同时与第一层和第三层相连接；第三层(最下面一层)是底层控制电路层，放置了STM32F407单片机数据处理模块和触摸屏控制与显示模块，同时该层与第二层相连接。本发明的技术解决方案如下：

该手势识别装置由以下模块构成：

模块1：采集手势信息的电极板模块。在信号传递链路中，前端采集手势信息的模块得到的原始电容值数据越准确、数据波动越小，则越有利于后级对数据的处理后快速得到正确结果。

模块2：FDC2214EVM数据转换模块。该模块采用了电容式传感的FDC2214芯片。电容式传感是一种低功耗、低成本且高分辨率的非接触式感测技术，适用于从接近检测到手势识别的各项应用。电容式传感应用灵敏度的主要限制因素在于传感器的噪声敏感性。FDC2214采用创新型抗EMI架构，即使在高噪声环境中也能维持性能不变。同时，该芯片采用基于窄带的创新型架构，可对噪声和干扰进行高度抑制，同时在高速条件下提供高分辨率。该模块将前级传来的原始电容值数据进行处理，包括初步降噪(将环境造成的数据波动滤除)和数据转换(将原始模拟的电容值数据转化为数字电容值数据)。

模块3：STM32F407单片机数据处理模块。该模块从FDC2214EVM数据转换模块读出电容值数据，对数据进行再次降噪处理，去除电路和环境造成的干扰；根据触摸屏返回的控制命令如存储数据、对比手势数据等进行下一步的操作，并将相关结果返回至触摸屏显示。

模块4：触摸屏控制与显示模块。该模块能实时显示STM32F407单片机数据处理模块处理数据的结果，并将使用者的操作指令传递给STM32F407单片机数据处理模块。