[发明专利]一种基于陀螺仪的手写数字识别方法

摘要

本发明提供一种基于陀螺仪的手写数字识别方法，通过佩戴在手腕上的陀螺仪采集角速度；采用三阈值的向前向后搜索的方法截取有效手势数据；选取特征量并计算；将计算的特征量与预设的0~9这10个数字的手势数据进行比较，判断有效手势数据段对应书写的是哪个数字。利用本发明方法，只需要在手腕佩戴陀螺仪即可，具有可穿戴效果好、成本低、无需其他的传感器、功耗低的优点。

主权项

1.一种基于陀螺仪的手写数字识别方法，其特征在于：它包括以下步骤：S1、通过佩戴在手腕上的陀螺仪采集角速度，其中每个采样点对应一组角速度组，每组角速度组包括x轴角速度、y轴角速度和z轴角速度，x轴为人体的水平向右方向，z轴为重力方向，y轴人体的水平向前方向；分别计算每个采样点的合成角速度；S2、有效手势数据的截取：采用三阈值的向前向后搜索的方法，对合成角速度的值ω按时间进行截取，判断有效手势的起点与终点，截取若干段有效手势数据段；每段有效手势数据段包含若干个连续采样点及其对应的角速度组和合成角速度；所述的S2中：有效手势的起点的判断：选取3个从小到大的阈值通过进行手势运动开始的判定，选取合成角速度的值ω大于的第一个采样点，得到采样点A_b；然后向前搜索合成角速度的值ω小于Ω_s^A的第一个采样点，得到采样点A_s；如果A_b与A_s这两个采样点的距离小于距离阈值D_A，则判定A_s为效手势的起点；否则，从A_b开始向前搜索合成角速度的值ω小于的第一个采样点，得到时间点A_m，将A_m设为有效手势的起点；有效手势的终点的判断：选取3个从小到大的阈值选取满足与其后n个采样点的合成角速度和的平均值小于阈值Ω_s^B的时间点B_s；然后从点B_s向前搜索大于较大阈值的第一个采样点，得到采样点B_b；如果B_s与B_b的距离小于距离阈值D_B，则将B_s设为有效手势的终点；否则，从B_b开始向后搜索小于的第一个采样点，得到采样点B_m，将B_m设为有效手势的终点；S3、特征量的选取：在有效手势数据段中，每个轴的角速度均由3类子段组成：正段、负段和零段；正段的定义为：在该数据段中，数据的值均大于0，且最大值高于第一阈值；负段的定义为：在该数据段中，数据的值均小于0，且最小值低于第二阈值；零段的定义为：在该数据段中，数据的值在第一阈值和第二阈值之间变化；选取以下5个特征量：(1)有效手势数据段采样点的数目T₁，即为从该段有效手势数据段中，有效手势的开始采样点到终止采样点的总个数；(2)x轴角速度ω_x的分段数T₂，为x轴角速度的正段、负段、零段的总数目；(3)z轴角速度ω_z的分段数T₃，为z轴角速度的正段、负段、零段的总数目；(4)x轴角速度的零段的位置T₄，根据x轴角速度的零段出现的位置为首段、尾段、中间段还是没有零段，分别进行标识；(5)z轴角速度的零段的位置T₅，根据z轴角速度的零段出现的位置为首段、尾段、中间段还是没有零段，分别进行标识；S4、特征量的计算：根据各特征量的定义，从S2得到的有效手势数据段中分别计算；S5、手写数字的识别：将计算的特征量与预设的0‑9这10个数字的手势数据进行比较，判断有效手势数据段对应书写的是哪个数字。