一种基于柔性传感器的手势识别装置的制作方法

本发明涉及一种基于柔性传感器的手势识别装置，属于人机交互技术领域。

背景技术：

在现代社会中，与聋哑人进行有效的交流一直是一个难以解决的问题。由于聋哑人具有语言表达障碍，因此，需要使用手语与他人进行交流。然而，当交流对象看不懂手语时会影响交流效果，降低交流效率。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于柔性传感器的手势识别装置。为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：所述装置包括：

手势检测系统，包括柔性传感器阵列和与所述柔性传感器阵列相连的采集器；所述柔性传感器阵列用于检测手语表达时用户产生的运动信号；所述柔性传感器阵列包括多个柔性传感器，每个柔性传感器包括两端的第一柔性透明电极、设置在所述第一柔性透明电极之间且具有导电性的电解质材料、以及用于封装所述第一柔性透明电极和所述电解质材料的封装结构；所述采集器用于采集所述柔性传感器采集到的运动信号，并将所述运动信号发送至手势识别系统；

所述手势识别系统，与所述手势检测系统通信相连；所述手势识别系统用于获取所述运动信号；根据所述运动信号识别对应的手势信息，并将所述手势信息发送至所述手势翻译系统；

所述手势翻译系统，与所述手势识别系统通信相连；所述手势翻译系统用于接收所述手势识别系统发送的手势信息；将所述手势信息翻译为对应的语音信息和/或文字信息播放。

可选地，所述柔性传感器阵列包括至少两个子阵列；每个子阵列与手部的一个区域对应，所述子阵列用于采集对应区域的手部弯曲信号。

可选地，所述至少两个子阵列包括与手背区域对应的第一子阵列和与手心区域对应的第二子阵列，所述第一子阵列中柔性传感器的位置与所述第二子阵列中柔性传感器的位置一一相对。

可选地，所述至少两个子阵列包括左手上的区域对应的第三子阵列和右手上的区域对应的第四子阵列。

可选地，所述柔性传感器阵列通过酰亚胺薄膜封装在柔性手套中，所述柔性手套和所述柔性传感器阵列的基地的材料为聚二甲基硅氧烷pdms材料。

可选地，所述柔性传感器的两端设置有通过导电银浆连接的第二柔性透明电极，所述第二柔性透明电极用于为所述柔性传感器进行无线充电。

可选地，所述手势识别系统，用于：

对所述运动信号进行手势跟踪，确定是否存在手势表达时对应的运动信号；

对确定出的运动信号按照不同的语义进行手势分割，得到分割后的运动信号；

对所述分割后的运动信号进行特征提取，得到至少一种手势特征信号；

使用手势识别算法将所述手势特征信号与手势数据库中的手势模板进行匹配，得到手势信息。

可选地，所述手势识别系统通过无线发送模块将所述手势信息发送至所述手势翻译系统；

所述手势翻译系统通过无线接收模块接收所述手势识别系统发送的所述手势信息。

可选地，所述手势翻译系统包括a/d转换模块、与所述a/d转换模块通信相连的翻译模块和与所述翻译模块通信相连的播放模块；

所述a/d转换模块，用于将所述手势信息进行解码，得到解码信息；将所述解码信息发送至所述翻译模块；

所述翻译模块，用于将所述解码信息翻译为语音信息和/或文字信息；并将所述语音信息和/或文字信息发送至所述播放模块进行播放。

可选地，所述手势检测系统通过微处理器与所述手势识别系统相连；

所述微处理器，用于接收所述手势检测系统采集到的运动信号，对所述运动信号进行滤波降噪处理；将处理后的运动信号发送至所述手势识别系统。

本发明的有益效果在于：通过设置包括柔性传感器阵列和与柔性传感器阵列相连的采集器的手势检测系统对运动信号进行检测，并将运动信号发送至手势识别系统进行手势识别，并将识别得到的手势信息发送至手势翻译系统进行翻译并播放，可以解决手语表达者与其它人沟通效率较低的问题；由于可以自动将手语转化为语音或者文字，因此，可以帮助其它人理解手语，提高与手语表达者之间的沟通效率。

另外，通过柔性传感器阵列和采集器采集运动信号，该柔性传感器阵列可以折叠、弯曲来采集手部信号，因此，采集到的运动信号更符合用户手部的实际运动情况，可以提高采集到的运动信号的准确性。

另外，通过使用无线充电方式为无线充电，能够避免反复摘取柔性传感器进行充电导致的使用过程繁琐的问题，可以简化使用过程；另外，用于充电的电极也为柔性电极，可以保证柔性传感器阵列与该电极连接时依旧可以折叠、弯曲，保证柔性传感器阵列的正常使用。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本申请一个实施例提供的基于柔性传感器的手势识别装置的结构示意图；

图2是本申请另一个实施例提供的基于柔性传感器的手势识别装置的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

图1是本申请一个实施例提供的一种基于柔性传感器的手势识别装置的结构示意图，如图1所示，该装置至少包括：手势检测系统110、手势识别系统120和手势翻译系统130。

手势检测系统110，包括柔性传感器阵列111和与柔性传感器阵列111相连的采集器112。

柔性传感器阵列111用于检测手语表达时用户产生的运动信号。柔性传感器阵列111包括多个柔性传感器，每个柔性传感器包括两端的第一柔性透明电极、设置在第一柔性透明电极之间且具有导电性的电解质材料、以及用于封装第一柔性透明电极和电解质材料的封装结构。示意性地，柔性传感器为电容式传感器，比如：柔性的加速度传感器等。

采集器112用于采集柔性传感器采集到的运动信号，并将运动信号发送至手势识别系统。

可选地，柔性传感器阵列包括至少两个子阵列；每个子阵列与手部的一个区域对应，子阵列用于采集对应区域的手部弯曲信号。

可选地，至少两个子阵列包括与手背区域对应的第一子阵列和与手心区域对应的第二子阵列，第一子阵列中柔性传感器的位置与第二子阵列中柔性传感器的位置一一相对。这样，第一子阵列检测到的运动信号与第二子阵列检测到的运动信号可以互相匹配，以优化手势信息，从而减小信号采集误差。

可选地，至少两个子阵列包括左手上的区域对应的第三子阵列和右手上的区域对应的第四子阵列。这样，第三子阵列检测到的运动信号与第四子阵列检测到的运动信号可以互相匹配，共同组成手势信息。

可选地，柔性传感器阵列通过酰亚胺薄膜封装在柔性手套中，该柔性手套和柔性传感器阵列的基地的材料为聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane，pdms)材料。由于pdms材料的柔韧性和透明度良好，且厚度仅有几十微米因此可以提高柔性手套佩戴的舒适度。柔性手套根据用户手指长短、粗细以及手掌的薄厚对应有不同的型号，这样可以避免因柔性手套大小不适造成传感器采集的信号误差较大的问题。

可选地，柔性手套具有透气孔，这样双手的细胞正常呼吸，可以避免柔性手套与外界气体不连通造成手掌出汗，减短柔性传感器的使用寿命的问题。

可选地，柔性传感器的两端设置有通过导电银浆连接的第二柔性透明电极，第二柔性透明电极用于为柔性传感器进行无线充电。

可选地，参考图2，手势检测系统110通过微处理器140与手势识别系统120相连。微处理器140，用于接收手势检测系统采集到的运动信号，对运动信号进行滤波降噪处理；将处理后的运动信号发送至手势识别系统。

手势识别系统120，与手势检测系统110通信相连；手势识别系统120用于获取运动信号；根据运动信号识别对应的手势信息，并将手势信息发送至手势翻译系统130。

示意性地，手势识别系统120用于：对运动信号进行手势跟踪，确定是否存在手势表达时对应的运动信号；对确定出的运动信号按照不同的语义进行手势分割，得到分割后的运动信号；对分割后的运动信号进行特征提取，得到至少一种手势特征信号；使用手势识别算法将手势特征信号与手势数据库中的手势模板进行匹配，得到手势信息。

手势分割是指从包含手势的图像中提取出有意义的手势区域的过程。比如:提取语义、颜色、灰度等与无意义区域有明显差异的特征。分割方法包括但不限于：基于轮廓模型的分割技术；或者，基于运动分析的分割技术，本实施例不对手势的分割方法作限定。

其中，手势特征信号包括但不限于：轮廓、位置、面积、分布、边缘、指尖到掌心的距离、直方图特征等，本实施例不对手势特征信号的种类作限定。

可选地，手势识别系统120可以与手势检测系统110一起设置于柔性手套中；或者，也可以设置在与手势检测系统110相独立的其它装置中，比如：设置于计算机、手机、平板电脑等终端中；或者服务器中，本实施例不对手势识别系统120的安装方式作限定。

示意性地，参考图2，手势识别系统120通过无线发送模块121将手势信息发送至手势翻译系统130。

示意性地，参考图2，手势翻译系统130通过无线接收模块131接收手势识别系统120发送的手势信息。

手势翻译系统130，与手势识别系统120通信相连；手势翻译系统130用于：接收手势识别系统120发送的手势信息；将手势信息翻译为对应的语音信息和/或文字信息播放。

示意性地，手势翻译系统130包括a/d转换模块132、与a/d转换模块132通信相连的翻译模块133和与翻译模块133通信相连的播放模块134。

a/d转换模块132，用于将手势信息进行解码，得到解码信息；将解码信息发送至翻译模块133；翻译模块133，用于将解码信息翻译为语音信息和/或文字信息；并将语音信息和/或文字信息发送至播放模块134进行播放。

可选地，当翻译模块133翻译得到语音信息时，播放模块134包括音频播放模块，比如：扬声器；当翻译模块133翻译得到文字信息时，播放模块134包括显示屏，从而对该文字信息进行显示。

综上所述，本实施例提供的种基于柔性传感器的手势识别装置，通过设置包括柔性传感器阵列和与柔性传感器阵列相连的采集器的手势检测系统对运动信号进行检测，并将运动信号发送至手势识别系统进行手势识别，并将识别得到的手势信息发送至手势翻译系统进行翻译并播放，可以解决手语表达者与其它人沟通效率较低的问题；由于可以自动将手语转化为语音或者文字，因此，可以帮助其它人理解手语，提高与手语表达者之间的沟通效率。

另外，通过柔性传感器阵列和采集器采集运动信号，该柔性传感器阵列可以折叠、弯曲来采集手部信号，因此，采集到的运动信号更符合用户手部的实际运动情况，可以提高采集到的运动信号的准确性。

另外，通过使用无线充电方式为无线充电，能够避免反复摘取柔性传感器进行充电导致的使用过程繁琐的问题，可以简化使用过程；另外，用于充电的电极也为柔性电极，可以保证柔性传感器阵列与该电极连接时依旧可以折叠、弯曲，保证柔性传感器阵列的正常使用。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。