基于人体姿态检测的体感滑板控制系统设计

为改善电动滑板的易操纵性,设计了基于人体姿态检测的体感滑板控制系统.该系统由人体姿态检测与滑板主控两大部分组成.首先,通过实验,分析了人体以不同姿态驾驶滑板时MPU6050传感器采集到的加速度和角度的数据变化规律.在此基础上,确定了驾驶滑板时,识别人体姿态改变的方法.最后,制作了人体姿态检测与滑板控制电路,并编写了相应的控制程序.调试结果表明,该系统响应准确,达到了设计要求.     

基于惯性传感器的手机手势识别

手势输入丰富了手机的实用性、便捷性与娱乐性,快速而精确地识别出手机当前的姿态是该种输入方式的核心内容。提出并比较了基于惯性传感器的手机姿态识别方法,并通过对一种手势动作的识别验证了其可行性。     

一种基于MEMS惯性传感器的手势识别方法

随着手机等移动电子设备的发展,应用于嵌入式平台的基于MEMS惯性传感器的手势识别成为一个研究热点.提出了一种简单有效的手势识别方法:通过分析手势的运动学特征,在线实时提取手势的加速度和角速度信号特征量,截取手势信号段,利用决策树分类器进行预分类,根据手势信号的变化规律实时识别具体的手势.该方法在20位实验者中获得了96％的平均准确率,手势识别时间小于0.01s.实验结果表明该算法在嵌入式平台下能快速准确地识别手势,满足了实时人机交互的要求.     

一种基于加速度特征提取的手势识别方法

随着智能手机等移动电子设备的发展,基于MEMS加速度传感器的手势识别成为移动设备人机交互的研究热点。由于准确率及实时性的限制,目前的手势识别方法仍不足以推向实用。针对这一问题,提出了一种简单有效的手势识别方法:在手势定义阶段根据语义及操作的相似性将10个手势分为4个类别,通过提取反映各类手势运动学特征的加速度特征量,利用决策树分类器对手势进行预分类,然后根据各类手势的加速度变化规律识别具体的手势;同时通过严格的特征量阈值,有效地去除了无意识的误动作。该方法在15位实验者中获得了95.2%的平均准确率,识别时间小于0.01 s,对基于MEMS加速度传感器的手势识别研究具有一定参考价值。     

可穿戴手势识别控制器

随着可穿戴电子设备的发展,基于手势识别的人机交互技术已经成为研究热点。为减小可穿戴设备的体积和优化手势识别算法,提出了一种具有手势识别功能手指可穿戴控制器的设计方案。控制器由集成陀螺仪和加速度计的MEMS惯性传感器、Wi Fi无线通信模块和嵌入式微处理器组成。通过Wi Fi无线通信协议将手势运动姿态数据传送到计算机,提取出6类手势运动特征量,通过决策树分类器对其进行分类处理,结合姿态角对手势进行识别,无需模板匹配。通过对20位实验者测试的数据表明,平均手势识别准确率为97%,无需对测试者进行手势预训练。     

基于加速度传感器的连续动态手势识别

针对个体手势动作信号的差异性和不稳定性,提出了一种基于加速度传感器的连续动态手势识别方法.通过MEMS加速度传感器采集手势动作信号,并结合手势信号的动作特征,对单个手势的有效数据进行自动定位截取,经预处理和特征提取后,构建隐马尔可夫模型(HMM)以实现对特定手势的实时识别.通过设计实现了一种可穿戴手势信号采集硬件原型系统,对10类手势的1000个手势数据进行识别对比实验,统计结果表明:该方法可以对连续手势进行实时有效的识别.     

实时手势加速度动作分割与识别研究

实时手势动作分割与识别是基于惯性传感器手势交互的重要研究内容.采用佩戴在手腕的单个加速度传感器获取手势加速度信号,提出一种实时手势加速度动作分割和识别方案.首先采用基于阈值的动作分割算法实时切分连续手势,通过聚类算法提取手势动作的关键特征,然后构造离散隐马尔可夫模型实现手势识别.实验结果表明,本文采用的手势动作切分算法能自动提取有效手势信号,关键特征选择不仅降低了隐马尔可夫模型的复杂度,而且提高了识别率.     

基于三维加速度的连续手势识别

由于基于图像处理的手势识别方法对环境背景要求较高且存在不稳定性问题,文章使用三维加速度传感器的连续数据进行手势识别.三维加速度传感器内置于大部分智能手机中,具有应用方便的特点.实验通过传感器获取加速度信号,经过低通滤波、去重力和特征提取的信号预处理过程后,结合隐马尔可夫模型和混合高斯模型的理论方法,实现手机手势的连续识别,并驱动应用层预先定义的交互命令.     

基于可穿戴惯性传感器的跌倒预先识别方法

跌倒是老年人意外伤亡的主要原因,使用防护产品是预防其伤亡的重要措施.为提升跌倒防护产品的适用性,提出一种结合阈值和支持向量机(SVM)多分类的跌倒预先识别方法.利用置于腰部的惯性传感器采集人体动作的加速度和角速度,并提取合加速度、水平合角速度和姿态角特征.通过设定特征阈值对样本进行初步检测,并对疑似跌倒样本提取时间窗内特征的均值、范围和方差来构建分类特征向量,通过训练的SVM多分类器对疑似跌倒样本进行复检和方向识别.结果表明:该方法对跌倒预先识别的前置时间为256ms,准确率为98.9％,可有效预先识别跌倒行为及其方向.     

基于移动终端的智能看护系统设计

随着我国老龄化进程加快,老人看护问题日益突出,成为困扰家庭和社会的又一难题;针对这一社会问题,提出一种基于移动终端的智能看护系统;以STM32微处理器为控制核心,运用新型MEMS姿态传感器MPU6050实时采集人体运动状态信息,经过数据转换、滤波和姿态融合,结合人体加速度向量幅值SVM和姿态角特征量对传统阈值跌倒检测算法进行优化;以无线通信技术为桥梁,看护人可通过移动终端设备上的客户端软件对老人进行实时位置监控;经大量试验结果表明,该系统能够有效检测跌倒行为并报警,准确率高达98.5%,误判率仅0.71%,且客户端软件通过调用百度地图直观显示老人所在地理位置及周边环境;系统具有结构简单、操作简便、使用性强等优点,应用前景较为广泛。     

User identification approach based on simple gestures

We present an intuitive, implicit, gesture based identification system suited for applications such as the user login to home multimedia services, with less strict security requirements. The term “implicit gesture” in this work refers to a natural physical hand manipulation of the control device performed by the user, who picks it up from its neutral motionless position or shakes it. For reference with other related systems, explicit and well defined identification gestures were used. Gestures were acquired by an accelerometer sensor equipped device in a form of the Nintendo WiiMote remote controller. A dynamic time warping method is used at the core of our gesture based identification system. To significantly increase the computational efficiency and temporal stability, the “super-gesture” concept was introduced, where acceleration features of multiple gestures are combined in only one super-gesture template per each user. User evaluation spanning over a period of 10 days and including 10 participants was conducted. User evaluation study results show that our algorithm ensures nearly 100 % recognition accuracy when using explicit identification signature gestures and between 88 % and 77 % recognition accuracy when the system needs to distinguish between 5 and 10 users, using the implicit “pick-up” gesture. Performance of the proposed system is comparable to the results of other related works when using explicit identification gestures, while showing that implicit gesture based identification is also possible and viable.     

基于三轴加速度传感器的手势识别

针对手势交互中手势信号的相似性和不稳定性,设计实现一种基于三轴加速度传感器的手势识别方案。采用MMA7260加速度传感器采集主手腕的手势动作信号,根据手势加速度信号的特点,进行手势动作数据窗口的自动检测、信号去噪和重采样等预处理,通过提取手势动作的关键特征,构造离散隐马尔可夫模型,实现手势动作识别。实验结果证明该方案的识别精度较高。     

基于Kalman滤波算法的姿态传感器信号融合技术研究

针对应用三轴陀螺仪和三轴加速度传感器的四旋翼飞行器姿态角测量问题,提出了基于Kalman滤波算法的姿态传感器信号融合方法。该方法将陀螺仪输出的角速度误差作为时变误差处理,认为陀螺仪输出的角速度误差与其所测角速度及上一时刻的角速度输出误差相关,并据此建立陀螺仪测量线性方程,在此基础上,应用Kalman滤波算法,以加速度计输出的姿态角对陀螺仪测量的姿态角进行修正,从而达到姿态角准确测量的目的。实验结果表明：应用Kalman滤波算法对加速度传感器和陀螺仪信号融合后可有效消除姿态角测量累积误差并显著改善姿态角测量的动态特性。     

一种基于手机加速度传感器的三维手势身份认证方法

针对手机用户安全问题,提出一种基于手机加速度传感器的手势身份认证方法。采用均值—方差归一化方式对三维手势数据进行归一化处理;采用门限值方法截取手势动作,去除干扰数据;认证算法采用模板匹配的方式,通过设计的均值—动态时间归整(A-DTW)算法对参考模板和测试模板进行比较,判断用户的真实性。仿真结果显示:该算法方便可行,具有较高的识别率。     

基于视觉的动态手势识别研究综述

手势自古以来在人类交流方面扮演着非常重要的角色,而基于视觉的动态手势识别技术是利用计算机视觉、物联网感知等新兴技术和3D视觉传感器等新型设备让机器能够理解人类的手势,从而让人类能和机器更好地交流,因此对于人机交互等领域的研究很有意义。介绍了动态手势识别中所用到的传感器技术,并比较了相关传感器的技术参数。通过追踪近年来国内外关于视觉的动态手势识别技术,陈述了动态手势识别的处理流程：手势检测与分割、手势追踪、手势分类。通过对比各流程所涉及的方法,可以发现深度学习具有较强的容错性、高度并行性、抗干扰性等一系列优点,在手势识别领域取得了远高于传统学习算法的成就。最后分析了动态手势识别目前遇到的挑战和未来可能的发展方向。     

基于加速度传感器的在途危险品行为姿态检测方法

危险品如易燃易爆和放射性物品等在运输途中可能由于倾倒、碰撞等异常行为造成泄漏、自燃、爆炸等危险事故。针对危险品在运输途中的监控问题,本文提出一种基于六轴加速度传感器的在途危险品行为姿态检测方法。首先利用附着在危险品包装上的六轴加速度传感器模块获取危险品三轴加速度及两轴姿态角数据,然后对运动数据流进行滤波和时间窗口切分,精简数据处理量,最后基于运动数据的统计特征,分析并设计特征向量和决策分类器,实现在途危险品的行为姿态分类。实验证明本方法具有较高的识别精度,具有一定的实际应用价值。     

Human-Animal Affective Robot Touch Classification Using Deep Neural Network

Touch gesture recognition is an important aspect in human–robot interaction, as it makes such interaction effective and realistic. The novelty of this study is the development of a system that recognizes human–animal affective robot touch (HAART) using a deep learning algorithm. The proposed system was used for touch gesture recognition based on a dataset provided by the Recognition of the Touch Gestures Challenge 2015. The dataset was tested with numerous subjects performing different HAART gestures; each touch was performed on a robotic animal covered by a pressure sensor skin. A convolutional neural network algorithm is proposed to implement the touch recognition system from row inputs of the sensor devices. The leave-one-subject-out cross-validation method was used to validate and evaluate the proposed system. A comparative analysis between the results of the proposed system and the state-of-the-art performance is presented. Findings show that the proposed system could recognize the gestures in almost real time (after acquiring the minimum number of frames). According to the results of the leave-one-subject-out cross-validation method, the proposed algorithm could achieve a classification accuracy of 83.2%. It was also superior compared with existing systems in terms of classification ratio, touch recognition time, and data preprocessing on the same dataset. Therefore, the proposed system can be used in a wide range of real applications, such as image recognition, natural language recognition, and video clip classification.     

基于加速度传感器的前臂运动姿态检测

人体前臂在运动过程中始终和竖直方向（或水平方向）成一定的角度关系。通过固定于前臂上的三轴加速度传感器ADXL330的各个轴与重力方向（竖直向下）之间的夹角就可以检测出人体前臂的运动姿态。为了验证该方法的可行性,采集传感器在不同角度时的输出,运用Matlab处理采集到的数据,处理结果和实际角度的相对误差小于l％,绝对误差小于4°;并将此方法用于检测人体前臂运动,其结果与高速摄像系统采集到的图像分析结果进行比较,其绝对误差小于5％。实验结果表明：在一定的误差允许范围内,ADXL330可以用于前臂运动姿态的检测。