基于手势编码与译码的动态无线手势识别方法_2

文档序号:9615952阅读:来源:国知局
满足:将每个基本手势划分成等数量的多个运动时间段,在同 一序号的时间段内,改变各个基本手势之间相对于接收机的运动方向、运动幅度或运动范 围,使各个基本手势的特征矢量间最小范数距离最大或使各个基本手势的特征矢量正交 (即使矢量夹角为90度)。
[0046] 其中,两矢量a= [a^a2,…aN]、b=IX,b2,…bN]的夹角计算公式:
[0047]
[0048]
[0049]两矢量a、b之间的范数距离计算公式:
[0050]
[0051] 使各个基本手势特征矢量范数距离最大一种方法:确定基本手势数目N,设计一 组Μ(M>N)个备选的基本手势,测量各备选手势特征矢量各一次,从中选取一个N阶子集,使 此子集中特征矢量范数距离最小的两个基本手势的距离最大。
[0052] 使各个基本手势的特征矢量正交一种方法:如基本手势数为三种,并且基本手势 分成12段,则构造三种基本手势使得其特征矢量ai、a2、a3取符号后分别具有如下形式:
[0053] a! = [1 1 1 1 1 1 -1 -1 -1 -1 -1 -1]
[0054]a2 = [1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1]
[0055]a3 = [-1 -1 -1 1 1 1 1 1 1 -1 -1 -1]
[0056] 可验证,上述三矢量两两正交。其他形式的正交矢量还包括如下形式及其各种变 形:
[0057]&1= [1 0000000000 0]
[0058]a2= [0 0001000000 0]
[0059]a3= [0 0000000100 0]
[0060] 及
[0061] &1= [1 0000100001 0]
[0062]a2 = [0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0]
[0063]a3 = [0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0]
[0064] 本发明不再 列举。
[0065] 实施例中,采用特征矢量范数距离最大方法得到如图2所示的一种三进制的基本 手势示意图。
[0066] 实施例中,选择三种基本手势,基本手势映射为〃 0〃、〃1〃、〃2〃,采用三进制编码。将 手势运动引起的Doppler频移值作为手势的特征。Doppler频移和运动的相对速度和方向 相关。其中,手势:做圆弧运动,先朝向接收机运动后远离接收机,回到起点。手势"Γ: 做圆弧运动,先远离接收机后朝向接收机运动,回到起点。手势"2":在人机连线方向上做 直线运动,先远离接收机后朝向接收机运动,回到起点,再朝向接收机后远离接收机运动, 回到起点。
[0067] 20)基本手势离线训练:对基本手势集中每个基本手势,多次检测经其反射的发 射机所发射的信号,得出每个基本手势的特征,存储所有基本手势的特征,建立基本手势特 征库;
[0068] 所述基本手势离线训练(20)步骤包括:
[0069] 21)基本手势分段:对每一种基本手势,将其完整过程分成等时长的多段;
[0070] 所述基本手势分段(21)步骤中,基本手势分段数目为5~30段。
[0071] 22)特征标量获取:将每段手势对应的信号特征离散化,得到各段手势的信号特 征标量;
[0072] 所述特征标量获取(22)步骤具体为:
[0073] 将各段信号的多次测量值取平均值或将多次测量值的中位数作为各段信号的特 征标量,各段信号特征标量采用测量值的绝对数值或仅取其符号。
[0074] 所述特征标量获取(22)步骤中,所述信号特征包括信号幅度、相位、信号波达方 向或多普勒频移随手势运动的变化量。
[0075] 23)特征矢量获取:将整个基本手势的信号特征标量依次组合,构成该基本手势 的信号特征矢量;
[0076] 24)基本手势特征库建立:各个基本手势的信号特征矢量构成基本手势特征库。
[0077] 实施例中,将基本手势分成12段,测量各段的Doppler频移值作为手势的特征,将 多次测量值取平均后得到各段的Doppler频移,由于不同用户完成同一手势时,其特征值 矢量可能存在差异,为了消除差异,取Doppler频移的符号并组合构成各个手势的Doppler 频移矢量,分别记为G。、匕、G2。根据Doppler频移特性,训练阶段测量的各个基本手势的 Doppler频移矢量一种形式如下:GQ= [1 1 1 1 1 1 -1 -1 -1 -1 -1 -liUGi: [-1 -1 -1 -1 -1 -1 1 1 1 1 1 1],G2= [1 1 1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 1 1 1]。上述三矢量构成基本 手势特征库。
[0078] 30)手势编码:将基本手势编码成与手势控制命令相对应的命令手势,构造所述 命令手势包括基本手势组合编码、检错编码和纠错编码;
[0079] 所述手势编码(30)步骤包括:
[0080] 31)编码模式判断:判断手势编码模式,若为非等长度编码,则转至容错编码模式 判断(33)步骤;
[0081] 32)组合手势生成:使用相同数量的基本手势组合,构成组合手势,实现手势命令 到组合手势的映射。
[0082] 33)容错编码模式判断:判断容错编码模式,若为纠错编码模式,则转至纠错编码 生成(35)步骤;
[0083] 34)检错编码生成:对手势命令或组合手势进行检错编码,若采用等长度编码,则 组合手势检错编码的编码表中任意两个码组至少有两个码元不同,若采用非等长度编码, 则手势命令检错编码的编码表中任意两个码组或者长度不同,或者至少有两个码元不同;
[0084] 35)纠错编码生成:对手势命令或组合手势进行纠错编码,若采用等长度编码,则 组合手势纠错编码的编码表中任意两个码组至少有三个码元不同,若采用非等长度编码, 则手势命令纠错编码的编码表中任意两个码组或者长度不同,或者至少有三个码元不同。
[0085] 如图3所示,为三进制等长编码模式下一种特定手势的组合编码、检错编码和纠 错编码不意图。
[0086] 等长组合编码方案:三进制等长编码模式的实施例中,图2所示三种基本手势可 组合成九种手势,九种手势可用来控制九种命令,九种手势一种可能编码为
[0087]
[0088] 等长检错编码方案:对上述组合编码进一步做组合手势检错编码(误操作概率不 高时,操作模式设定为检错编码,手势简单同时避免误操作)。检错编码的编码长度为3位, 即在组合编码基础上增加一位检错位。上述组合编码的一种检错编码方法如下:
[0089] (1)将上述九种组合手势按纵向分成三组,第一组即00 01 02。检错编码的第一 组第三位为〇、1、2的不重复排列组合,共6种:000 011 022、000 012 021、001 010 022、 001 012 020,002 010 02U002 011 020;
[0090] (2)第二、三组第三位分别为上一组第三位的循环移位,循环移位包括左移和右移 两种,且第二、三组移位方向一致,共两种实现,总共12种编码方式。
[0091] (3)上述编码方式最小距离为2 :保证任意两个码组至少有两个码元不同,出现一 个码元误判决时,可以发现此错误。如在第一种编码方式下,"〇〇〇"误判为"001"时,能发 现此译码错误。
[0092] 根据所述方法,所有12种检错编码为:
[0093]
[0094] 在上述手势检错编码基础上,继续增加一位编码可实现手势纠错编码,即纠错编 码长度为4, 一组纠错编码除掉第四位剩下三位构成一组检错编码。本发明实施例以第一种 纠错编码为例,说明纠错编码构造过程。用上述检错编码的其他11种构造纠错编码的方法 完全相同。
[0095] 等长纠错编码方案:采用三进制(4, 2)码,即编码长度为4,其中2比特信息位。每 一个检错编码按纵向分三组,第一组第四位为〇、1、2的不重复排列组合,共6种;第二、三组 第显位分别为各自上一组第麗位的循环移位(即第二组第麗位为第一组第显位的循环移 位,第三组第厘位为第二组第厘位的循环移位),第二、三鉬第四位的移位方向一致,目.循环 移位方式if好和第三位的循环移位方式相反。每一组检错
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