制板的正极及LilyPad XBee的正极相连；所述10k Ω电阻用缝纫线缝制在手套手掌部中间位置，等间距排列。
[0039]更进一步，所述无线数据手套通过数据信息转换、手势特征提取、手势对比分析三个步骤实施手势的识别。
[0040]更进一步，所述数据信息转换是通过微处理器对弯曲传感器传输的数据进行处理，转换为弯曲角度、加速度、旋转角度的数据。
[0041]更进一步，所述手势特征提取是微处理器根据不同手势处理得出的不同弯曲角度、加速度、旋转角度的数据提取特征数据。
[0042]更进一步，所述手势对比分析是处理器根据提取的特征数据与标准数据进行比对以识别当前手势。
[0043]本发明主要面向低成本的无线数据手套应用需求，因此，在构建系统时必须综合考虑部件的成本、性能和可操作性能等因素。无线数据手套概括起来可主要分为三个部分，即无线传感通讯、弯曲传感器测量及系统控制。目前市场上的高端数据手套产品中附加了大量的传感器，如嵌入式加速度计、嵌入式磁力计、嵌入式陀螺仪等。配有精密传感的数据手套，虽然提高了定位精度，但额外的传感设备及配套元件使得器件成本显著上升，同时，与传感器相连接的通讯接口使得控制元件的性能必须相应提高，进一步提高了整个系统的成本。在分析对比了市场目前主要的手套产品后，提出如下的系统建模方案:去除额外的传感器件，只保留必须的弯曲传感器测量手指弯曲角度，这样，为控制元件的选择提供了便利(本发明选择具有可穿戴可缝纫的Lilypad控制板)，只要具有5个手指传感和双通讯通道即可，显著降低了成本。同时，无线通讯采用ZigBee技术的控制方法。据发明者所知，目前市场上尚未有采用结合ZigBee技术与Lilypad的低价无线数据手套产品，因此能够满足低价位市场需求。与其他的无线通讯方式相比，ZigBee的优势在于无线设备持续处于活动状态的时间是有限的，大部分时间无线设备是处于省电模式(也称休眠模式)的。因此，ZigBee设备在电池需要更换以前能够工作数年以上，而目前市场上的许多数据手套产品额定时间范围是4-6小时。
[0044]出于不同原因，目前几乎所有的数据手套厂商将软硬件接口都封闭起来，针对这一问题，本发明在软硬件方面均采用开源平台，而通讯采用标准的ZigBee 802.15.4协议。这种控制体系使得用户和开发者可以自由修改操作接口，在已有的平台继续开发定制自己所需的内容。
[0045]具体的平台搭建如下:
[0046]硬件系统采用ArduinoLilyPadUSB，该款微控制器是基于Arduino平台的可穿戴控制器，整体尺寸非常小，可直接缝纫到手套上。它有9个数字输入/输出引脚，一个8MHz的谐振器，一个微型USB连接，一个为3.7V锂电池JST连接器和一个复位按钮。板上系统已包含了微控制器需要的所有元件，可以利用USB充电或用电池直接供电，由于本发明的ZigBee方式耗电较少，故选用后者通电。由于开源硬件平台的原理图和布线图都是开源的，全世界所有的硬件爱好者都可以发布自己设计修改的基于该平台的硬件结构，即该硬件平台可根据需要可定制修改，并与别人交流分享。
[0047]与硬件平台类似，该发明的软件也延续了开源设计的思想，采用开源的Processing软件来进行传感信息的提取、识别及图形化表示。采用Processing软件的原因主要有两点:其一是它与Arduino具有无缝连接的特性，硬件设计平台Arduino是从Processing软件演化转变而来，因此该软件保留了很多硬件特征，如可直接操控伺服电机及串口通讯等。其二是Processing具有丰富的图形表示能力，由于源代码开放，具有大量的第三方库可以自由添加软件所需的图形显示功能。
[0048]无线通信是米用基于ZigBee技术的XBee lmff TraceAntenna模块。此模块米用802.15.4协议栈，通过串口与单片机等设备间进行通信，支持点对点通信以及点对多点网络。由于802.15.4协议工作在2.4G频带，具有数据传输可靠性高、误码率极低并且跟XBee扩展板以及XbeeAdapter —起使用能够使Arduino控制器快速的与PC建立稳定的数据通讯。
[0049]在获取手势特征值后对特征值进行数值比对以识别手势。通过获取弯曲传感器的弯曲信息，对弯曲信息进行判断以识别手势动作。比如当大拇指的弯曲度约为0°，其他手指弯曲度约为180°，并且在允许的误差范围内，这时我们可以判断手势动作是竖起大拇指；比如当所有手指的弯曲度约为0°，并且在允许的误差范围内，这时我们可以判断手势动作是张开手掌。
[0050]上述实施例仅用来进一步说明本发明的一种无线数据手套建模及手势动作识别方法，但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。
【主权项】
1.一种无线数据手套建模及手势动作识别方法，其特征在于，包括:手套、弯曲传感器、微控制器、电池模块、无线传输模块和无线接收模块； 所述手套为双层结构，所有电路均设置在手套的双层结构之间；在手套的五个指套的背部的分别设有一弯曲传感器，每一弯曲传感器的输出端分别与微控制器相连；所述微控制器固定在手套背部至手套腕部的中心位置；所述无线传输模块与微控制器相连，所述无线传输模块固定于手套手心靠近腕部的中心位置；所述电池模块与微控制器相连；所述无线接收模块与PC设备相连。 所述弯曲传感器根据手指的弯曲程度不同产生阻值的变化信号传送至微处理器处理后发送到无线传输模块，由无线传输模块通过无线接收模块发送到PC设备；所述电池模块为整个电路供电。2.根据权利要求1所述的一种无线数据手套建模及手势动作识别方法，其特征在于:所述微控制器采用Arduino LilyPad控制板；所述无线传输模块采用LilyPad XBee ;所述弯曲传感器采用单向弯曲传感器FLX-03A。3.根据权利要求2所述的一种无线数据手套建模及手势动作识别方法，其特征在于:所述Arduino LilyPad控制板的2号和3号引脚分别与LilyPad XBee的tx引脚和rx引脚连接，用于采集弯曲传感器的数据；所述每一指套上的弯曲传感器的输出端与ArduinoLilyPad控制板的模拟信号输入引脚相连；所述弯曲传感器的输出端还分别连接有一10kΩ的电阻，所述10kQ电阻的另一端用可导电的金属缝纫线与Arduino LilyPad控制板的正极及LilyPad XBee的正极相连；所述10kQ电阻用缝纫线缝制在手套手掌部中间位置，等间距排列。4.根据权利要求1所述的一种无线数据手套建模及手势动作识别方法，其特征在于:所述无线数据手套通过数据信息转换、手势特征提取、手势对比分析三个步骤实施手势的识别。5.根据权利要求4所述的一种无线数据手套建模及手势动作识别方法，其特征在于:所述数据信息转换是通过微处理器对弯曲传感器传输的数据进行处理，转换为弯曲角度、加速度、旋转角度的数据。6.根据权利要求5所述的一种无线数据手套建模及手势动作识别方法，其特征在于:所述手势特征提取是微处理器根据不同手势处理得出的不同弯曲角度、加速度、旋转角度的数据提取特征数据。7.根据权利要求5所述的一种无线数据手套建模及手势动作识别方法，其特征在于:所述手势对比分析是处理器根据提取的特征数据与标准数据进行比对以识别当前手势。
【专利摘要】本发明公开了一种无线数据手套建模及手势动作识别方法，包括：手套、弯曲传感器、微控制器、电池模块、无线传输模块和无线接收模块；所述弯曲传感器根据手指的弯曲程度不同产生阻值的变化信号传送至微处理器处理后发送到无线传输模块，由无线传输模块通过无线接收模块发送到PC设备；所述电池模块为整个电路供电；本发明的一种无线数据手套建模及手势动作识别方法基于弯曲传感器及ZigBee无线传感器的采集、传输特性及物理尺寸，给出了在普通手套上进行多传感器配置的原型设计方法，并开发了与之相适应的电路布线及弯曲传感器标定方法。
【IPC分类】G06K9/00, G06F3/01
【公开号】CN105404390
【申请号】CN201510716598
【发明人】张国亮, 王展妮, 杜肖贺
【申请人】华侨大学
【公开日】2016年3月16日
【申请日】2015年10月29日