一种交互界面中人手漫游控制的穿戴式设备及控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及人机交互的研宄领域，特别涉及一种交互界面中人手漫游控制的穿戴 式设备及控制方法。
【背景技术】
[0002] 随着计算机技术的快速发展，人机交互技术也得到了一定的发展。传统的人机交 互大多是基于鼠标键盘的交互方式，为使人们在操作计算机时有更好的体验，鼠标也经历 了许多革命性的发展。从机械鼠标到光电鼠标，再到如今的无线鼠标，都显示着人们对鼠标 的重视，即人们对人机交互体验的重视。然而，上述鼠标在操作时都需要一个支撑平面来使 鼠标完成精确的操作，但这也暴露出了一些不方便，人们总希望能不受约束的与计算机设 备进行交互操作。空中鼠标，可以实现对鼠标的精确控制而不需要放在任何平面上，可以实 现点击甚至文字输入操作，但它像传统鼠标一样无法释放双手来操作屏幕。
[0003] 人们希望有一种释放双手的操作方式，于是基于视觉的手势控制能完全释放双 手，可以实现鼠标漫游和点击功能，但大屏幕下基于视觉的手势交互不够稳定，不能精确控 制鼠标，并且在家居环境下的摄像头也存在侵犯隐私的风险，难以普及。手指鼠标因生活中 有许多不适宜佩戴指环的活动，例如洗手、洗菜等，导致用户不能长时间连续佩戴指环，因 此用户体验不佳；，最新的臂环基于肌肉感应手势则成本高技术复杂，佩戴不适。如今的手 环基本都已具备健康监测，管理手机等功能，人们也越来越接受佩戴手环这一可穿戴设备， 同时，手环基本都配备有加速度传感器、陀螺仪，并且成本较低，用手环来控制鼠标是我们 提出的新技术，将手势的动作映射为交互界面上模拟光标的移动，可以实现稳定精确操作 交互界面，具有操作精确、释放双手、成本低、技术成熟、功耗小等优势，能够满足用户需求。
【发明内容】
[0004] 本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种操作精确、能解放 人的双手且成本低的交互界面中人手漫游控制的穿戴式设备。
[0005] 本发明的另一目的在于，提供一种上述交互界面中人手漫游控制的穿戴式设备的 控制方法。
[0006] 为了达到上述第一目的，本发明采用以下技术方案：
[0007] -种交互界面中人手漫游控制的穿戴式设备，包括设备本体与设于设备本体内的 电路模块，设备为环状，使用时佩戴在用户手腕处；
[0008] 所述电路模块包括人手运动信息获取模块、数据处理模块、控制权调配模块、近距 无线收发模块，其中：
[0009] 人手运动信息获取模块：用于获取手势漫游时人手在空间坐标系中的运动信息， 并发送至数据处理模块；
[0010] 数据处理模块：用于将所述运动信息进行处理分析，并分类识别其漫游手势动作， 将其转化为控制信号并发送至主机；
[0011] 控制权调配模块：根据人手运动情况调配控制权，触发或停止交互界面漫游操作 功能；
[0012] 近距无线收发模块：用于与主机连接，建立无线通讯，并在建立通讯的基础上将控 制信息发送至主机。
[0013] 优选的，所述人手运动信息获取模块包括：
[0014] 三轴加速度传感器，用于获取手势漫游时人手在空间坐标系中的线性平移加速度 A= (ax，ay，az);
[0015] 三轴陀螺仪，用于获取手势漫游时人手在空间坐标系中的轴向转动角速度Q= (Wx，Wy，Wz) 〇
[0016] 优选的，所述无线通信方式为Bluetooth、ZigBee、WiFi无线通讯方式中的一种。
[0017] 为了达到上述第二目的，本发明采用以下技术方案：
[0018] -种交互界面中人手漫游控制的穿戴设备的控制方法，包括下述步骤：
[0019] S1、当设备与主机距离为第一预定范围时，近距无线收发模块自动发送无线信息， 与主机进行连接，建立无线通讯，系统进入待机状态；
[0020] S2、人手运动信息获取模块实时获取人手在空间坐标系中的运动信息，所述运动 信息包括加速度信息和角速度信息，并发送至数据处理模块；
[0021] S3、当检测到用户抬手和连续两次或两次以上快速转动手腕超过第一预定角度 时，则控制权调配模块为其分配控制权，设备进入工作状态，交互界面显示模拟光标；
[0022] S4、人手运动信息获取模块实时获取人手漫游时在空间坐标系中的运动信息，数 据处理模块将所述运动信息进行处理分析，并分类识别其为漫游动作，并将识别结果数据 发送至主机；
[0023] S5、主机接收所述识别结果数据后，将Q= (?x，《y，《z)通过卡尔曼滤波器处理 得到G，并将其转化为交S界面1模拟光标的模拟a&，并同步?示模拟光标的 移动；
[0024] S6、当光标漫游至用户所需功能图标时，用户做出弹指动作，人手运动信息获取模 块采集人手此时的动作信息；
[0025] S7、数据处理模块对上述运动信息进行分类识别为选中动作，交互界面上即显示 为用户所需功能图标被选中；
[0026] S8、重复S2至S7步骤，直至检测到用户手臂自然放下动作以及鼠标处于交互界面 边缘超过第一预定时间，或者在第二预定时间内未检测到人手动作，则控制权调配模块取 消设备控制权，系统进入待机状态；或者直至检测到步骤S3中所述抬手和连续两次或以上 快速转动或左右晃动手腕动作，系统再次进入工作状态。
[0027] 优选的，步骤S3中，获取设备控制权的方式为：手腕被抬起，且连续两次或以上快 速转动手腕超过第一预定角度，一次转动定义为手腕由初始状态沿某一方向轴向转动，再 沿相反方向将手腕转动回初始状态。
[0028] 优选的，数据处理模块将所述运动信息进行处理分析，并分类识别其为漫游动作， 具体过程为：
[0029] S41、数据处理模块将所述运动信息进行A/D采样转化为数字信号，并进行卡尔曼 滤波融合处理得到人手运动的九维数据信息，所述九维数据信息包括：三轴加速度信息A =(ax，ay，az)，三轴角速度信息D= (?x，《y，《z)和三轴姿态角信息0 = ( 0x，0y，0 z);
[0030] S42、数据处理模块根据上述九维数据信息构建多阶特征张量
【主权项】