[发明专利]一种基于四元数的空中笔势识别方法

权利要求书

1.一种基于四元数的空中笔势识别方法，其特征在于，包括下列步骤：

步骤M1：进行规定笔势动作,通过IMU获取笔势对应的四元数序列；

步骤M2：对笔势对应的四元数序列进行数据预处理；

步骤M3：构建基于四元数的空中笔势识别模型；

步骤M4：将包含多种笔势标签的四元数序列划分为训练集和验证集，将训练集作为训练样本输入所述的空中笔势识别模型，并使用小批量算法、zenout算法、adam算法优化神经网络，训练空中笔势识别网络模型，输出训练结果；

步骤M5：将作为测试集的四元数序列输入空中笔势识别模型，利用训练好的空中笔势识别模型将四元数序列分类，实现笔势识别。

2.根据权利要求1所述的一种基于四元数的空中笔势识别方法，其特征在于：所述步骤M1包括：实验者持装有IMU的电子笔进行规定的笔势动作，完成笔势对应的四元数序列采集。

3.根据权利要求1所述的一种基于四元数的空中笔势识别方法，其特征在于，所述步骤M2包括：

步骤M2.1：对得到的笔势对应的四元数序列进行坐标转换，从而使笔势对应的四元数序列只与笔势动作开始时第一个采样点的四元数有关，完成坐标系转换后的四元数变化趋势不会因为初始位置不同而改变；

设笔势对应的四元数序列为[Q₁,Q₂,...,Q_t],Q₁(p₀₁,p₁₁,p₂₁,p₃₁)为第一个采样点的四元数，Q_t(p_0t,p_1t,p_2t,p_3t)为第t个采样点的四元数，将第t个采样点的四元数Q_t转化为相对于IMU初始姿态的传感器坐标系Q′_t，计算公式如下：

Q_t＝Q₁ΘQ′_t

其中Q₁^*是第一个采样点四元数的共轭，而IMU得到的四元数是单位四元数，则其范数为1，上式可化简为

完成坐标转换后笔势对应的四元数序列表示IMU相对于初始姿态的姿态序列，因此可以令Q′_t为1，表示第一个采样点相对于初始姿态没有发生转动，这样坐标系转换后笔势对应的四元数序列可以表示为[Q′₁,Q′₂,...,Q′_t]；

步骤M2.2：对笔势对应的四元数序列的标签进行one-hot编码，将N个笔势的数字标签转化为one-hot标签。