r>1. 一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，其特征在于，设备为环状，使用时佩戴在用户手腕处； 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： 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； 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； 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； 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。
2. 根据权利要求1所述的交互界面中人手漫游控制的穿戴式设备，其特征在于，所述 人手运动信息获取模块包括： 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); 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Ω = (wx， wy, wz) 〇
3. 根据权利要求1所述的交互界面中人手漫游控制的穿戴式设备，其特征在于，所述 无线通信方式为Bluetooth、ZigBee、WiFi无线通讯方式中的一种。
4. 根据权利要求1所述交互界面中人手漫游控制的穿戴设备的控制方法，其特征在 于，包括下述步骤： 51、 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； 52、 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； 53、 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； 54、 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； 55、 主机接收所述识别结果数据后，将Ω = (ωχ，《y，ωζ)通过卡尔曼滤波器处理得 到6，并将其转化为交互界面上模拟光标的模拟坐标尸，并同步显示模拟光标的移 动； 56、 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； 57、 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； 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。
5. 根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，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。
6. 根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述步骤S4中，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： 541、 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Ω = (ωχ，《y，ωζ)和三轴姿态角信息Θ = (θχ，0y，θζ); 542、 数据处理模块根据上述九维数据信息构建多阶特征张量χ = [，?,Ω,θ，Λ0_，Θ]; 543、 在短时分析窗口内，基于单帧多阶张量特征\构建时序动作识别特征Xt = [xt_n，…，xt]，其中η为短时窗口长度； 544、 对时序动作识别特征做主成分分析，其中包括去中心化，特征值分解与PCA白化， 公式为：
其中，为低维子空间映射矩阵，M为时序特征&的维度，N为低维子空间映射的维 度； 545、 采用多分类支持向量机（SVM)实现对漫游动作、弹指动作和点击动作的分类识 另IJ，基于结构风险最小原理训练得到漫游/弹指SVM分类器参数 w ,/>,>，漫游/点击
7. 根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，步骤S7中，所述选中动作为弹指动 作，即非拇指的手指在大拇指的按压下快速向外弹出。
8. 根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述步骤S3,控制权获取动作还可以 为：手腕左右晃动动作，即手腕在自然放松状态下，沿同一水平线左右晃动。
9. 根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述步骤S7中的选中动作，方式还可 以为，单指点击动作，即除食指外其余手指做握住状，食指做上下敲击动作。
10. 根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述步骤S7中的选中动作，方式还 可以为，双指点击动作或多指点击动作，即手腕在自然放松状态下，五指自然张开，食指与 中指交替做出点击动作，或除拇指外，其余手指交替做出点击动作。
【专利摘要】本发明公开了一种交互界面中人手漫游控制的穿戴式设备及控制方法，可穿戴设备呈环状，使用时需佩戴在用户手腕处，该设备具体包含人手运动信息获取模块、数据处理模块、控制权调配模块和近距无线收发模块。一种交互界面人手漫游控制的方法为，设备与主机建立无线通讯，用户通过抬手和连续两次或以上快速转动手腕动作或左右晃动手腕动作来获取设备控制权，系统实时采集人手运动信息并在交互界面上显示为模拟光标的移动，用户通过弹指或单指点击或多指点击动作选中交互界面上所需功能图标。本发明提供的设备为低成本低功耗可穿戴设备，且本发明提供的方法能提供给用户舒适自然且操作精确的人机交互体验。
【IPC分类】G06F3-01
【公开号】CN104679246
【申请号】CN201510076982
【发明人】徐向民, 许望
【申请人】华南理工大学
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2015年2月11日