本發(fā)明涉及人機(jī)交互領(lǐng)域，特別是一種手勢識別裝置、遠(yuǎn)程寫字系統(tǒng)及其應(yīng)用方法。

背景技術(shù)：

大尺寸顯示屏的電腦、智能電視、投影儀的出現(xiàn)，使得基于鼠標(biāo)、鍵盤的傳統(tǒng)人機(jī)交互的不便性日益凸顯，現(xiàn)有的觸摸屏及相關(guān)技術(shù)也因距離限制缺乏通用性，特別是大型場合，如會議、教室等一對多的平臺上，更是急需創(chuàng)新，如何使人與機(jī)器之間的交互能夠模擬人與人之間的自然交流變得越來越重要。

手勢識別作為一種新興技術(shù)，目的就是為了解決隔空的人機(jī)交流不便的問題，但是目前大部分的關(guān)于手勢識別的研究都是采用基于攝像頭圖像處理的方法，若用戶的手在攝像頭中被遮擋，效果將會受到較大的影響。

現(xiàn)在的教學(xué)模式基本上都是教師在講臺講課，需要在ppt寫注釋、標(biāo)注的時候，都要走到講臺或者投影屏幕上用筆寫，在教學(xué)和演示過程中較為不便，影響了教學(xué)的互動性。

因此，針對上述技術(shù)問題，有必要提供一種新型的手勢識別裝置、遠(yuǎn)程寫字系統(tǒng)及其應(yīng)用方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種手勢識別裝置、遠(yuǎn)程寫字系統(tǒng)及其應(yīng)用方法，旨在避免外部環(huán)境對手勢識別的干擾，加強(qiáng)教學(xué)、演示等場景的互動性。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種手勢識別裝置，包括傳感裝置和從機(jī)設(shè)備；傳感裝置包括用于獲取手勢信息的傳感器和陀螺儀，所述傳感器和陀螺儀分別設(shè)置于手指和手腕上；所述從機(jī)設(shè)備包括信息處理模塊及無線傳輸模塊，所述信息處理模塊用于處理來自所述傳感裝置的手勢信息，所述無線傳輸模塊用于向主機(jī)設(shè)備發(fā)送手勢信息數(shù)據(jù)。

所述主機(jī)設(shè)備是指帶有顯示終端的設(shè)備，包括計算機(jī)、平板電腦、移動終端等設(shè)備。

進(jìn)一步，所述傳感器包括捕捉手指或手掌的運動數(shù)據(jù)的位置傳感器；所述位置傳感器安裝在用戶手指的第二指間關(guān)節(jié)和/或掌指關(guān)節(jié)上，用于獲取手指的點擊狀態(tài)量及位移狀態(tài)量；所述陀螺儀安裝在用戶手腕位置，用于獲取手掌位置變化的位移狀態(tài)量；具體地，所述傳感裝置獲取的手勢信息包含手指的點擊狀態(tài)量、位移狀態(tài)量和手掌的位移狀態(tài)量。通過安裝在用戶手指關(guān)節(jié)上的位置傳感器，可以獲取手指上下移動及左右移動時產(chǎn)生的運動數(shù)據(jù)，手指上下移動時的運動數(shù)據(jù)對應(yīng)了手指的點擊狀態(tài)量，左右移動時的運動數(shù)據(jù)對應(yīng)了手指的位移狀態(tài)量；陀螺儀通過全格感測用戶手部移動的角速度，可以高精度、快速獲得手掌每一時刻的位移狀態(tài)量。

進(jìn)一步，所述信息處理模塊為單片機(jī)，用于讀取所述手勢信息，并對所述手勢信息進(jìn)行濾波、誤差分析、補(bǔ)償和融合打包發(fā)送至所述無線傳輸模塊；所述無線傳輸模塊分別與信息處理模塊和主機(jī)設(shè)備連接，用于將信息處理模塊打包后的手勢信息數(shù)據(jù)通過無線傳輸至主機(jī)設(shè)備。單片機(jī)讀取的手勢信息為傳感器的電壓變化值和陀螺儀的角速度值，經(jīng)過一系列處理后由無線傳輸模塊，通過無線信號實時傳輸至主機(jī)設(shè)備，這種傳輸方式響應(yīng)快，傳輸距離長，且無線信號所在的頻段輻射性小。

一種應(yīng)用所述手勢識別裝置的遠(yuǎn)程寫字系統(tǒng)，還包括設(shè)置在主機(jī)設(shè)備上的寫字板模塊，所述寫字板模塊與無線傳輸模塊相連，用于將用戶的手勢操作轉(zhuǎn)化為畫筆軌跡。

一種應(yīng)用所述手勢識別裝置的手勢識別方法，其特征在于，所述方法包括：

a、獲取安裝在用戶手指和手腕上的傳感器及陀螺儀記錄的手勢信息；

b、對手勢信息進(jìn)行處理；

c、傳輸手勢信息至主機(jī)設(shè)備；

d、解析手勢信息數(shù)據(jù)，并將其轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的圖像信息和鼠標(biāo)控制信號。

進(jìn)一步，所述步驟a獲取的手勢信息包括獲取用戶手指的點擊狀態(tài)量和位移狀態(tài)量，以及手掌的位移狀態(tài)量。用戶手指上下移動模擬的點擊操作，以及手指或手掌做出微小移動時的位移操作產(chǎn)生的狀態(tài)量都會被捕捉，記錄為手勢信息。

進(jìn)一步，所述步驟b對手勢信息的處理操作包括濾波、誤差分析、補(bǔ)償和融合打包。通過濾波過濾手勢信息中的干擾信息，然后對手勢信息中出現(xiàn)的誤差進(jìn)行分析和補(bǔ)償，再將每一項手勢信息融合在一起，進(jìn)行打包操作等待發(fā)送，經(jīng)過處理后的手勢信息數(shù)據(jù)占用空間小，便于進(jìn)行傳輸。

進(jìn)一步，所述步驟d中解析手勢信息數(shù)據(jù)的操作包括主機(jī)設(shè)備對接收到的手勢信息數(shù)據(jù)進(jìn)行解壓和分析處理。手勢信息數(shù)據(jù)在主機(jī)設(shè)備接收到時已被壓縮打包，主機(jī)設(shè)備需要對解壓手勢信息數(shù)據(jù)，分析處理其中的每一項具體數(shù)據(jù)，包括多組位移狀態(tài)量和點擊狀態(tài)量。

進(jìn)一步，所述步驟d中轉(zhuǎn)化手勢信息為對應(yīng)的圖像信息和鼠標(biāo)控制信號的操作包括：主機(jī)設(shè)備以坐標(biāo)點的形式記錄手勢信息中包含的傳感器和陀螺儀獲取的位移狀態(tài)量，主機(jī)設(shè)備顯示所述坐標(biāo)點，形成平面坐標(biāo)圖像；主機(jī)設(shè)備利用手勢信息中的點擊狀態(tài)量實現(xiàn)鼠標(biāo)點擊操作，利用位移狀態(tài)量實現(xiàn)鼠標(biāo)移動操作。平面坐標(biāo)圖像反應(yīng)了手勢操作在平面上的移動軌跡，而實體鼠標(biāo)的操作可以分為點擊和移動，手勢信息中的點擊狀態(tài)量對應(yīng)的是鼠標(biāo)是否進(jìn)行了點擊操作，位移狀態(tài)量則對應(yīng)了鼠標(biāo)指引移動的方向和距離。

一種應(yīng)用所述遠(yuǎn)程寫字系統(tǒng)的寫字方法，其特征在于，所述寫字板模塊對手勢信息進(jìn)行解析處理，形成對應(yīng)畫筆軌跡的平面坐標(biāo)圖像，并在顯示終端上以圖像方式實時顯示畫筆軌跡。

本發(fā)明的有益效果是：

一種手勢識別裝置，可以輕便地安裝在用戶手上，通過傳感裝置獲取用戶的手部操作對應(yīng)的手勢信息，可以避免傳統(tǒng)基于攝像頭圖像獲取手勢信息時被遮擋導(dǎo)致效果受影響的問題，同時通過無線傳輸?shù)姆绞?，無需使用數(shù)據(jù)線與主機(jī)設(shè)備進(jìn)行連接，令用戶可以在較大的空間內(nèi)自由移動，對手勢識別的效果不會造成影響，具有較高的便捷性和穩(wěn)定性。

一種應(yīng)用所述手勢識別裝置的遠(yuǎn)程寫字系統(tǒng)，依靠手勢識別裝置使用戶可以通過無線傳輸?shù)姆绞?，實時將遠(yuǎn)程手勢操作顯示為主機(jī)設(shè)備屏幕上的畫筆軌跡，為教學(xué)、演示等場景提供便利，提高了互動性和自由度。

一種應(yīng)用所述手勢識別裝置的手勢識別方法，可以通過遠(yuǎn)程、無線的方式將用戶手勢信息轉(zhuǎn)化為主機(jī)設(shè)備上的圖像信息和鼠標(biāo)控制信號，用戶通過手勢操作即可在主機(jī)設(shè)備上遠(yuǎn)距離實時顯示手部移動圖像或者是控制鼠標(biāo)，避免傳統(tǒng)基于攝像頭圖像獲取手勢信息時被遮擋導(dǎo)致效果受影響的問題，具有便捷性和穩(wěn)定性。

一種應(yīng)用所述遠(yuǎn)程寫字系統(tǒng)的寫字方法，使用戶模擬手寫、繪圖等手勢操作可以實時展現(xiàn)在顯示終端上，為教學(xué)、演示等場景提供便利，提高了互動性和自由度。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

圖1是本發(fā)明手勢識別裝置的模塊方框圖；

圖2是本發(fā)明應(yīng)用手勢識別裝置的手勢識別方法的步驟流程圖；

圖3是本發(fā)明應(yīng)用手勢識別裝置的遠(yuǎn)程寫字系統(tǒng)的模塊方框圖；

圖4是本發(fā)明應(yīng)用遠(yuǎn)程寫字系統(tǒng)的寫字方法的步驟流程圖。

具體實施方式

參照圖1的模塊方框圖，本發(fā)明的一種手勢識別裝置，包括傳感裝置和從機(jī)設(shè)備；所述傳感裝置包括用于獲取手勢信息的傳感器和陀螺儀，所述傳感器和陀螺儀分別設(shè)置于手指和手腕上；所述從機(jī)設(shè)備包括信息處理模塊及無線傳輸模塊，所述信息處理模塊用于處理來自所述傳感裝置的手勢信息，所述無線傳輸模塊用于向主機(jī)設(shè)備發(fā)送手勢信息數(shù)據(jù)。該手勢識別裝置可以輕便地安裝在用戶手上，通過傳感裝置獲取用戶的手部操作對應(yīng)的手勢信息，可以避免傳統(tǒng)基于攝像頭圖像獲取手勢信息時被遮擋導(dǎo)致效果受影響的問題，同時通過無線傳輸?shù)姆绞?，無需使用數(shù)據(jù)線與主機(jī)設(shè)備進(jìn)行連接，令用戶可以在較大的空間內(nèi)自由移動，對手勢識別的效果不會造成影響，具有較高的便捷性和穩(wěn)定性。

所述主機(jī)設(shè)備是指帶有顯示終端的設(shè)備，包括計算機(jī)、平板電腦、移動終端等設(shè)備。

具體地，所述傳感器包括捕捉手指或手掌的運動數(shù)據(jù)的位置傳感器；所述位置傳感器安裝在用戶手指的第二指間關(guān)節(jié)和/或掌指關(guān)節(jié)上，用于獲取手指的點擊狀態(tài)量及位移狀態(tài)量；所述陀螺儀安裝在用戶手腕位置，用于獲取手掌位置變化的位移狀態(tài)量；具體地，所述傳感裝置獲取的手勢信息包含手指的點擊狀態(tài)量、位移狀態(tài)量和手掌的位移狀態(tài)量。通過安裝在用戶手指關(guān)節(jié)上的位置傳感器，可以獲取手指上下移動及左右移動時產(chǎn)生的運動數(shù)據(jù)，手指上下移動時的運動數(shù)據(jù)對應(yīng)了手指的點擊狀態(tài)量，左右移動時的運動數(shù)據(jù)對應(yīng)了手指的位移狀態(tài)量；陀螺儀通過全格感測用戶手部移動的角速度，可以高精度、快速獲得手掌每一時刻的位移狀態(tài)量。

具體地，所述信息處理模塊為單片機(jī)，用于讀取所述手勢信息，并對所述手勢信息進(jìn)行濾波、誤差分析、補(bǔ)償和融合打包發(fā)送至所述無線傳輸模塊；所述無線傳輸模塊分別與信息處理模塊和主機(jī)設(shè)備連接，用于將信息處理模塊打包后的手勢信息數(shù)據(jù)通過無線傳輸至主機(jī)設(shè)備。單片機(jī)讀取的手勢信息為傳感器的電壓變化值和陀螺儀的角速度值，經(jīng)過一系列處理后由無線傳輸模塊，通過無線信號實時傳輸至主機(jī)設(shè)備，這種傳輸方式響應(yīng)快，傳輸距離長，且無線信號所在的頻段輻射性小。

參照圖3的模塊方框圖，本發(fā)明的一種應(yīng)用所述手勢識別裝置的遠(yuǎn)程寫字系統(tǒng)，還包括設(shè)置在主機(jī)設(shè)備上的寫字板模塊，所述寫字板模塊與無線傳輸模塊相連，用于將用戶的手勢操作轉(zhuǎn)化為畫筆軌跡。所述遠(yuǎn)程寫字系統(tǒng)依靠手勢識別裝置使用戶可以通過無線傳輸?shù)姆绞?，實時將遠(yuǎn)程手勢操作顯示為主機(jī)設(shè)備屏幕上的畫筆軌跡，為教學(xué)、演示等場景提供便利，提高了互動性和自由度。

參照圖2的步驟流程圖，本發(fā)明的一種應(yīng)用所述手勢識別裝置的手勢識別方法，其特征在于，所述方法包括：

a、獲取安裝在用戶手指和手腕上的傳感器及陀螺儀記錄的手勢信息；

b、對手勢信息進(jìn)行處理；

c、傳輸手勢信息至主機(jī)設(shè)備；

d、解析手勢信息數(shù)據(jù)，并將其轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的圖像信息和鼠標(biāo)控制信號。

其中步驟a獲取的手勢信息包括獲取用戶手指的點擊狀態(tài)量和位移狀態(tài)量，以及手掌的位移狀態(tài)量。用戶手指上下移動模擬的點擊操作，以及手指或手掌做出微小移動時的位移操作產(chǎn)生的狀態(tài)量都會被捕捉，記錄為手勢信息。

步驟b對手勢信息的處理操作包括濾波、誤差分析、補(bǔ)償和融合打包。通過濾波過濾手勢信息中的干擾信息，然后對手勢信息中出現(xiàn)的誤差進(jìn)行分析和補(bǔ)償，再將每一項手勢信息融合在一起，進(jìn)行打包操作等待發(fā)送，經(jīng)過處理后的手勢信息數(shù)據(jù)占用空間小，便于進(jìn)行傳輸。

步驟d中解析手勢信息數(shù)據(jù)的操作包括主機(jī)設(shè)備對接收到的手勢信息數(shù)據(jù)進(jìn)行解壓和分析處理。手勢信息數(shù)據(jù)在主機(jī)設(shè)備接收到時已被壓縮打包，主機(jī)設(shè)備需要對解壓手勢信息數(shù)據(jù)，分析處理其中的每一項具體數(shù)據(jù)，包括多組位移狀態(tài)量和點擊狀態(tài)量。

進(jìn)一步，步驟d中轉(zhuǎn)化手勢信息為對應(yīng)的圖像信息和鼠標(biāo)控制信號的操作包括：主機(jī)設(shè)備以坐標(biāo)點的形式記錄手勢信息中包含的傳感器和陀螺儀獲取的位移狀態(tài)量，主機(jī)設(shè)備顯示所述坐標(biāo)點，形成平面坐標(biāo)圖像；主機(jī)設(shè)備利用手勢信息中的點擊狀態(tài)量實現(xiàn)鼠標(biāo)點擊操作，利用位移狀態(tài)量實現(xiàn)鼠標(biāo)移動操作。平面坐標(biāo)圖像反應(yīng)了手勢操作在平面上的移動軌跡，而實體鼠標(biāo)的操作可以分為點擊和移動，手勢信息中的點擊狀態(tài)量對應(yīng)的是鼠標(biāo)是否進(jìn)行了點擊操作，位移狀態(tài)量則對應(yīng)了鼠標(biāo)指引移動的方向和距離。

通過所述手勢識別方法，可以借助遠(yuǎn)程、無線的方式將用戶手勢信息轉(zhuǎn)化為主機(jī)設(shè)備上的圖像信息和鼠標(biāo)控制信號，用戶通過手勢操作即可在主機(jī)設(shè)備上遠(yuǎn)距離實時顯示手部移動圖像或者是控制鼠標(biāo)，避免傳統(tǒng)基于攝像頭圖像獲取手勢信息時被遮擋導(dǎo)致效果受影響的問題，具有便捷性和穩(wěn)定性。

參照圖4的步驟流程圖，本發(fā)明的一種應(yīng)用所述遠(yuǎn)程寫字系統(tǒng)的寫字方法，其特征在于，所述寫字板模塊對手勢信息進(jìn)行解析處理，形成對應(yīng)畫筆軌跡的平面坐標(biāo)圖像，并在顯示終端上以圖像方式實時顯示畫筆軌跡。所述寫字方法使用戶模擬手寫、繪圖等的手勢操作可以實時展現(xiàn)在顯示終端上，為教學(xué)、演示等場景提供便利，提高了互動性和自由度。

以上所述，只是本發(fā)明的較佳實施例而已，本發(fā)明并不局限于上述實施方式，只要其以相同的手段達(dá)到本發(fā)明的技術(shù)效果，都應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。