本发明涉及全息技术领域，尤其是一种3d全息手势识别系统。
背景技术：
随着计算机和互联网的迅速普及，人们的生活质量有了巨大的提高，居住条件也得到极大改善，人机交互愈发成为日常生活的重要組成部分。手势识别技术自然直观的人手作为输入方式，提供给用户和谐、自然的交互方式，是人机交互领域研究热点。传统的手势识别主要是基于可穿戴传感器或计算机视觉的手势识别，前者需要用户佩戴专业的机械设备，人机交互体验＂自然性＂不佳，适用范围窄；后者改善了用户体验性，但受使用环境或设备位置角度的限制，携带不便，系统复杂。
技术实现要素：
本发明提出的一种3d全息手势识别系统，应用范围广，系统结构简单。
本发明的具体方案如下：
一种3d全息手势识别系统，由红外传感模块、信号调理与采集模块、红外led驱动阵列、信号处理模块和红外学习模块五部分组成，所述信号调理与采集模块主要对所述红外传感模块的传感信号进行调理、滤波、模数转换和采集；所述红外led驱动阵列用于驱动所述红外传感模块；所述信号处理单元负责对手势信号的数据预处理、特征提取和手势识别，并将识别的结果输出给输出控制单元；所述红外学习模块接收信号处理单元的识别结果，并经过信息存储、红外学习的方式形成指令输出，用于控制外接智能设备。
作为优选，所述红外传感模块由8个红外led、1个红外传感器和1个温度传感器组成，采用＂米＂字阵列分布，所述红外传感器位于＂米＂字中心，每个所述红外led到红外传感器的距离相等。
作为优选，所述信号处理模块的mcu选stm32103rc单片机。
作为优选，所述信号调理与采集模块包括红外接受和红外发射两部分电路。
本发明提供的一种3d全息手势识别系统，其有益效果在于，用于完成手势信号的采集、调理和识别处理以及通过红外学习的方式形成指令输出，最终达到手势控制的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的手势识别系统总体结构图；
图2为红外传感模块硬件位置图；
图3为stm32103rc外围电路图；
图4为红发收发电路图；
图5为er-irm01外围电路图；
图6为电源电路设计图；
图7为usb和rs232串口电路设计图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本实施例提出一种3d全息手势识别系统，如图1所示，主要由红外传感模块、信号调理与采集模块、红外led驱动阵列、信号处理模块和红外学习模块五部分组成，其中，红外传感模块主要包括红外led、红外传感器和温度传感器；信号调理与采集模块主要对红外传感模块的传感信号进行调理、滤波、模数转换和采集；红外led驱动阵列用于驱动红外led；信号处理单元负责对手势信号的数据预处理、特征提取和手势识别，并将识别的结果输出给输出控制单元；红外学习模块接收信号处理单元的识别结果，并经过信息存储、红外学习的方式形成指令输出，用于控制外接智能设备。整个系统用于完成手势信号的采集、调理和识别处理以及通过红外学习的方式形成指令输出，最终达到手势控制的目的。
其中，红外传感模块由8个红外led、1个红外传感器和1个温度传感器组成，采用＂米＂字阵列分布，红外传感器位于＂米＂字中心，每个红外led到红外传感器的距离相等，这样保证了红外检测范围内每90°方向的红外福射量几乎相同，提高手势识别率。温度传感器主要是为了检测判断是否目标物体(即人手)的手势动作，其位置与红外传感器相邻，如图2所示。在本实施例中，红外led选用亿光公司的tsta7100，红外传感器威世公司的bpv23f，温度传感器，选用高精度非接触式的红外温度传感器mlx90614。
信号处理模块主要运行内部的基于红外的手势识别算法，包括手势数据的采集、存储、特征提取和手势识别并将识别结果通过串曰输出，最终实现对智能家居设备的控制。本文采用意法半导体公司生产的stm32103rc作为信号处理模块的mcu，其外围电路如图3所示。
信号调理与采集模块包括红外接受和红外发射两部分电路设计，电路如图4所示。红外接收的红外反射信号是微弱的高频信号，硬件上设计去噪滤波和电压放大电路。通过一个反向偏置的光电二极管mcp6022电压信号，再经低通滤波器、电压放大器输出。红外传感信号经信号调理后，通过mcu内部集成的12位adc模块采集相应电压信号。
红外学习模块采用易运科技的er-irm01，可学习市面上99％的红外遥控器，适应性强，同时支持多个设备的控制，控制指条简单，掉电数据不丢失。其外围电路如图5所示，模块外接5v电源，靠近vcc处接一电容，容值100uf，led1和led2分别是红外学习模块的红外发送管和红外接收管接收，状态指示灯led4上接到vcc。rxd接用户处理器的tx1，txd接用户处理器的rx1，接口5v的ttl电平，与rs232电平相接的话可用max232转换。
本系统还包括电源电路和传输接口电路。根据系统的电源要求采用pt4101芯片，一种专为以恒流方式驱动升压型dc/dc转换器，设计了具有高效率，高驱动能力升压电源，具体电路如图6所示。同时利用spx1117m3-3.3设计一个3.3v的稳压电路，spx1117m3-3.3是一个正向电压调节器，低功耗、高效率，小封装，有很低的静态电流，当输出电流减少时，静态电流随负载变化，提高效率。
本系统的传输接口电路包括红外学习信号的传输和识别信号的传输，采用串口输出的方式包括rs232和usb两种，具有使用方便，独立灵活，传输速度快、成本低等优点，其电路设计如图7所示，其中usb接口电路中采用tps2041b起到了过流保护作用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。