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CN201310004789.3
2013.01.07
CN103914132A
2014.07.09
驳回
无权
||||||
2018.03.06|||2014.08.06|||2014.07.09
发明专利申请公布后的驳回|||实质审查的生效|||公开
本发明公开了一种识别基于手指的手势的方法和系统。所述方法包括:从佩戴在用户手指上的一个或多个无源超高频射频识别RFID标签,获取RFID特征信息;以及根据所获取的RFID特征信息,识别用户的手势。
权利要求书1. 一种识别基于手指的手势的方法,包括:从佩戴在用户手指上的一个或多个无源超高频射频识别RFID标签,获取RFID特征信息;以及根据所获取的RFID特征信息,识别用户的手势。2. 如权利要求1所述的方法,其中,所述获取步骤包括:从至少三个天线构成的天线阵列,以预定工作方式,发送射频信号;接收来自所述RFID标签的响应信号;从所接收的响应信号,获得所述RFID特征信息。3. 如权利要求2所述的方法,其中,所述预定工作方式包括:天线阵列中的各个天线轮流工作,使得同一时刻只有一个天线或彼此之间的距离相对较远的多个天线同时工作。4. 如权利要求3所述的方法,其中,所述预定工作方式还包括:调节天线的发射功率,使得同一天线每次发送具有不同功率的射频信号。5. 一种输入方法,包括:利用如权利要求1-4之一所述的方法,识别基于手指的手势;以及将识别结果转换为预定的指令并输出。6. 一种识别基于手指的手势的系统,包括:佩戴在用户手指上的一个或多个无源超高频射频识别RFID标签;RFID特征信息获取装置,用于从所述RFID标签获取RFID特征信息;以及手势识别装置,用于根据所获取的RFID特征信息,识别用户的手势。7. 如权利要求6所述的系统,其中,所述RFID特征信息获取装置包括:至少三个天线构成的天线阵列,用于发送射频信号和接收来自所述RFID标签的响应信号;特征信息获得单元,用于从所述响应信号中获得所述RFID特征信息;控制单元,用于控制所述天线阵列和所述特征信息获得单元以预定工作方式操作。8. 如权利要求7所述的系统,其中,所述控制单元控制所述天线阵列中的各个天线轮流工作,使得同一时刻只有一个天线或彼此之间的距离相对较远的多个天线同时工作,并控制所述特征信息获得单元进行相应的获得操作。9. 如权利要求8所述的系统,其中,所述控制单元调整所述天线阵列中的各个天线的发射功率,使得同一天线每次发送具有不同功率的射频信号,并控制所述特征信息获得单元进行相应的获得操作。10. 一种输入装置,包括:如权利要求6-9之一所述的系统,用于识别基于手指的手势;以及转换单元,用于将所述系统的识别结果转换为预定的指令并输出。
说明书识别基于手指的手势的方法和系统 技术领域 本发明一般地涉及模式识别。具体而言,本发明涉及一种能够识别基于手指的手势的方法和系统。 背景技术 随着信息技术的发展,尤其是与用户交互相关的各种技术的迅猛发展,需要越来越多种类、越来越精细和准确的用户输入。传统的输入设备,如键盘、鼠标已经逐渐难以满足上述要求。 近年来,逐渐得到应用的是基于用户的动作或手势的输入。一种传统的方式是基于图像的动作或手势识别,其通过例如图像采集装置,捕捉用户全身或用户一部分(如四肢)的图像或图像序列,通过对捕获的图像或图像序列进行分析,识别用户的静态或动态的动作或手势。这种依赖于图像的识别方法存在的不足是图像数据量相对较大导致处理速度较慢或对识别装置的计算能力要求较高、基于可见光的识别导致存在要识别的动作或手势相关的对象可能彼此遮挡的问题。遮挡的问题尤其会导致基于可见光的手势识别不能用于比较精细的应用中,如捕捉用户的手指间的变化特征,以实现虚拟键盘。 另一种传统的方法是将传感器放置在用户需要观测的部位,如四肢等,通过收集传感器的信息,识别用户的动作或手势?;诖衅鞯姆椒ǖ牟蛔闶谴衅骷鄹窀?、一部分传感器需要有线连接不方便、一部分传感器需要额外供电、传感器尺寸较大导致不适合佩戴在手指上以识别基于手指的手势。 因此,需要能够克服遮挡、无线地并且低成本地精细识别基于手指的手势的技术。 发明内容 在下文中给出了关于本发明的简要概述,以便提供关于本发明的某些 方面的基本理解。应当理解,这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分,也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念,以此作为稍后论述的更详细描述的前序。 本发明的目的是针对现有技术的上述问题,提出了一种能够克服遮挡问题并能够精细地识别基于手指的手势的方法和系统、以及相应的输入方法和输入装置。 为了实现上述目的,根据本发明的一个方面,提供了一种识别基于手指的手势的方法,包括:从佩戴在用户手指上的一个或多个无源超高频射频识别RFID标签,获取RFID特征信息;以及根据所获取的RFID特征信息,识别用户的手势。 根据本发明的另一个方面,提供了一种输入方法,包括:利用如上所述的识别方法,识别基于手指的手势;以及将识别结果转换为预定的指令并输出。 根据本发明的再一个方面,提供了一种识别基于手指的手势的系统,包括:佩戴在用户手指上的一个或多个无源超高频射频识别RFID标签;RFID特征信息获取装置,用于从所述RFID标签获取RFID特征信息;以及手势识别装置,用于根据所获取的RFID特征信息,识别用户的手势。 根据本发明的又一个方面,提供了一种输入装置,包括:如上所述的识别系统,用于识别基于手指的手势;以及转换单元,用于将所述识别系统的识别结果转换为预定的指令并输出。 另外,根据本发明的另一方面,还提供了一种存储介质。所述存储介质包括机器可读的程序代码,当在信息处理设备上执行所述程序代码时,所述程序代码使得所述信息处理设备执行根据本发明的上述方法。 此外,根据本发明的再一方面,还提供了一种程序产品。所述程序产品包括机器可执行的指令,当在信息处理设备上执行所述指令时,所述指令使得所述信息处理设备执行根据本发明的上述方法。 附图说明 参照下面结合附图对本发明实施例的说明,会更加容易地理解本发明的以上和其它目的、特点和优点。附图中的部件只是为了示出本发明的原 理。在附图中,相同的或类似的技术特征或部件将采用相同或类似的附图标记来表示。附图中: 图1示出了根据本发明实施例的手势识别方法的流程图; 图2示出了图1中的步骤S1的具体流程图; 图3示出了根据本发明实施例的输入方法的流程图; 图4示出了根据本发明实施例的手势识别系统的结构方框图; 图5示出了根据本发明实施例的输入装置的结构方框图;以及 图6示出可用于实施根据本发明实施例的方法和系统的计算机的示意性框图。 具体实施方式 在下文中将结合附图对本发明的示范性实施例进行详细描述。为了清楚和简明起见,在说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。然而,应该了解,在开发任何这种实际实施方式的过程中必须做出很多特定于实施方式的决定,以便实现开发人员的具体目标,例如,符合与系统及业务相关的那些限制条件,并且这些限制条件可能会随着实施方式的不同而有所改变。此外,还应该了解,虽然开发工作有可能是非常复杂和费时的,但对得益于本公开内容的本领域技术人员来说,这种开发工作仅仅是例行的任务。 在此,还需要说明的一点是,为了避免因不必要的细节而模糊了本发明,在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的装置结构和/或处理步骤,而省略了与本发明关系不大的其他细节。另外,还需要指出的是,在本发明的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。 应注意,上文中提到的动作是指用户全身或用户的一部分(如四肢)的肢体动作,如卧倒、跑步等。上文中提到的手势包括手作为整体而单独或与手臂一起做出的动作,如摆手、交警指令机动车停车时做出的动作,即向前抬臂,并直立手掌。手势还包括基于手指的静态或动态手势?;谑种傅木蔡蚨质剖侵敢揽渴种副旧淼男翁?、排列、相对位置及其变化等表达的手势?;谑种傅木蔡质迫纭癡”型手势,基于手指的动态手势如从展开所有手指到收缩所有手指的握拳手势。 本发明关注基于手指的手势的识别。 由于基于手指的手势的识别需要掌握各个手指的位置信息或反映各个手指的位置的信息,因此,不能采用上文所提及的传感器、有源射频识别RFID标签、高频RFID标签,而应采用无源超高频RFID标签。 由于采用无线射频技术,因此可以检测到天线读写范围内的RFID,避免了基于可见光的技术存在的遮挡问题。同时,由于采用无源RFID标签,所以标签体积小、能佩戴在用户的手指上,并且实施成本低廉。并且,由于采用超高频RFID标签,所以相对高频RFID标签而言,天线可读写范围较大,适于手势识别的应用。 下面将参照图1描述根据本发明的实施例的手势识别方法的流程。 图1示出了根据本发明实施例的手势识别方法的流程图。如图1所示,根据本发明的手势识别方法100,包括如下步骤:从佩戴在用户手指上的一个或多个无源超高频射频识别RFID标签,获取RFID特征信息(步骤S1);以及根据所获取的RFID特征信息,识别用户的手势(步骤S2)。 图2示出了图1中的步骤S1的具体流程图。 如图2所示,首先,从至少三个天线构成的天线阵列,以预定工作方式,发送射频信号(步骤S21)。 本发明中天线的类型并不受特定的限制,可以为全向天线、定向天线等。 然后,由天线接收来自RFID标签的响应信号(步骤S22)。 接着,从所接收的响应信号,获得RFID特征信息(步骤S23)。 RFID特征信息包括:RFID标签的响应信号强度(Received SignalStrength,RSS)、响应率(Response Rate)、响应时间(Response Time)、ID号(Identification number)中的一个或多个。 RFID标签的响应信号强度能够单独地反映标签与天线之间的距离。对于本发明采用的无源超高频RFID标签而言,有效的读写距离在3米左右,在3米内,响应信号强度随距离的增大而递减,因此,RFID标签的RSS能够反映标签与天线的距离。如果三个天线都能获得对于同一标签的RSS,则可以根据三个RSS,确定该标签的位置。 RFID标签的响应率可以单独或与ID号结合使用以反映标签与天线之间的距离。如上所述,RFID的可读写范围有限,因此,响应率的高低有 无能够体现标签与天线的距离。假设根据响应率和ID号判断三个天线都能读取同一标签,则这三个天线的发射功率对应的可读写范围的交集就是标签所在的位置。此外,对于同一天线而言,不同的发射功率对应于不同的可读写范围,如果通过调整同一天线的发射功率,某一RFID标签的响应率从无到有,则可以确定该标签位于两个发射功率对应的两个可读写范围之差的部分。 RFID的响应时间也能够单独地反映标签与天线之间的距离。如果RFID读写设备具有晶振,能够提供时间信息,则根据天线发射射频信号和接收RFID响应信号的时间,结合信号的传输速度,即可计算出标签与天线之间的距离。 RFID的ID号可结合上述特征反映更精确的位置。例如,假设用户的五个手指上均佩戴有一个RFID标签,并且都能够被定位,则可以根据定位到的五个位置识别出手势来。假如进一步知晓RFID标签的ID,则V型手势中,食指和中指互换位置前后可被认定为两种手势,即手背向前的V型手势和手心向前的V型手势。 上述RFID标签的响应信号强度、响应率、响应时间、ID号也可以以各种组合结合使用,本领域技术人员应能理解更多的信息可以更准确地反映标签的位置。 可见,上述RFID特征信息能够反映标签与天线之间的距离,能够用来对标签进行定位,但并不是标签的位置信息本身。 本发明的发明人发现,可以直接利用这些RFID特征信息来进行手势识别的相关处理,而不必先根据上述信息获得标签的位置信息,再根据位置信息来进行手势识别的相关处理。显然,本发明的方法不需要标签定位处理,因此步骤少,处理速度快,且不受标签定位处理的精度影响。 在上述步骤S21中,从至少三个天线构成的天线阵列,以预定工作方式,发送射频信号。应注意,此处可结合具体选用的RFID特征信息,设计合适的天线工作方式,以更好地获得RFID特征信息。 例如,天线阵列中的各个天线可以轮流工作,使得同一时刻只有一个天线或彼此之间的距离相对较远的多个天线同时工作。由于天线阵列中的各个天线的物理距离很近,所以如果临近的天线同时工作,容易产生较大的干扰,干扰会降低精度,以至于无法区分各个手指。故,可以设计如上方式以避免天线间的干扰。 应注意,在上述轮流的工作方式中,各个天线相比,所发送的射频信号的发射功率可以相同也可以不同。这决定了各个天线的各自的读写范围。对于同一天线而言,其每次发送的射频信号的发射功率也可以相同或不同。 当同一天线以已知的预定功率发送射频信号时,RFID标签的响应信号强度能够反映该天线与该标签的距离。 当同一天线每次发送具有不同功率的射频信号时,天线的读写范围不同。结合RFID标签的响应率,可以更准确地反映RFID标签的位置。如上所述,如果通过调整同一天线的发射功率,某一RFID标签的响应率从无到有,则可以确定该标签位于两个发射功率对应的两个范围之差的部分。 因此,预定的工作方式还包括:调节天线的发射功率,使得同一天线每次发送具有不同功率的射频信号。 在步骤S22中,由天线接收来自RFID标签的响应信号。 应注意,每个天线接收其读写范围内的所有RFID标签的响应信号,并不针对某个固定的RFID标签。 在步骤S23中,从所接收的响应信号,获得RFID特征信息。 通过对接收到的响应信号进行协议解析,可以提取出RFID的相关信息。此处的获得步骤可与上述的预定工作方式对应,从来自工作的天线的响应信号,获得RFID特征信息。 回到图1,在步骤S2中,根据所获取的RFID特征信息,识别用户的手势。 如上所述,所获取的RFID特征信息能够反映RFID标签的位置,而RFID标签的位置体现了用户的静态手势,RFID标签的位置的变化体现了用户的动态手势。故而,可以利用训练好的分类器,根据所获取的RFID特征信息,识别用户的手势。 分类器可采用本领域技术人员所知晓的任何适当的分类器,包括但不限于贝叶斯分类器、K-NN(K最近邻)分类器、ANN(人工神经网络)分类器、SVM(支持向量机)分类器等。 在训练时,通过向分类器输入RFID特征信息和对应的用户手势,使得分类器进行学习。当达到预定条件,如训练样本达到足够数量,或分类器识别的正确率达到预定阈值时,可以停止训练。 训练好的分类器,在输入所获取的RFID特征信息的情况下,可以输出用户的手势识别结果。 本领域技术人员应理解,训练与识别(即应用)是对应的。如果训练时输入的是静态手势及相应的RFID特征信息,则识别时能根据RFID特征信息识别出静态手势。如果训练时输入的是动态手势及相应的RFID特征信息,则识别时能根据RFID特征信息识别出动态手势。此外,RFID特征信息的种类的选取也应在训练和识别时保持一致。 下面将参照图3描述根据本发明的实施例的输入方法的流程。 图3示出了根据本发明实施例的输入方法的流程图。如图3所示,根据本发明的输入方法300,包括如下步骤:利用如上所述的识别方法,识别基于手指的手势(步骤S31);以及将识别结果转换为预定的指令并输出(步骤S32)。 如上所述的识别方法能够识别基于手指的手势。相应地,作为输入方法,可以获得所识别的手势,并按照预定的映射规则,将手势转换为相应的指令输出。这样,与输入装置关联的其它装置可以获取与手势对应的指令,以执行相应的操作。 下面,将参照图4描述根据本发明实施例的识别系统。 图4示出了根据本发明实施例的手势识别系统的结构方框图。如图4所示,根据本发明的手势识别系统400用于识别基于手指的手势,该手势识别系统400包括:佩戴在用户手指上的一个或多个无源超高频射频识别RFID标签41;RFID特征信息获取装置42,用于从所述RFID标签获取RFID特征信息;手势识别装置43,用于根据所获取的RFID特征信息,识别用户的手势。 在一个实施例中,RFID特征信息获取装置42包括:至少三个天线构成的天线阵列421,用于发送射频信号和接收来自所述RFID标签的响应信号;特征信息获得单元422,用于从所述响应信号中获得所述RFID特征信息;控制单元423,用于控制天线阵列421和特征信息获得单元422以预定工作方式操作。 在一个实施例中,RFID特征信息包括:RFID标签41的响应信号强度、响应率、响应时间、ID号中的一个或多个。 在一个实施例中,控制单元423控制天线阵列421中的各个天线轮流工作,使得同一时刻只有一个天线或彼此之间的距离相对较远的多个天线 同时工作,并控制特征信息获得单元422进行相应的获得操作。 在一个实施例中,控制单元423调整天线阵列421中的各个天线的发射功率,使得同一天线每次发送具有不同功率的射频信号,并控制特征信息获得单元422进行相应的获得操作。 在一个实施例中,手势识别装置43包括分类器431,用于根据所获取的RFID特征信息,识别用户的手势。 在一个实施例中,手势识别装置43还包括训练装置432,用于利用已知的用户手势和对应的RFID特征信息训练分类器431直到达到预定的条件。 图5示出了根据本发明实施例的输入装置的结构方框图。如图5所示,根据本发明的输入装置500包括:如上所述的手势识别系统51,用于识别基于手指的手势;以及转换单元52,用于将手势识别系统51的识别结果转换为预定的指令并输出。 由于在根据本发明的手势识别系统400、输入装置500所包括的各个单元中的处理分别与上面描述的手势识别方法100、输入方法300的各个步骤中的处理类似,因此为了简洁起见,在此省略这些单元的详细描述。 此外,这里尚需指出的是,上述设备中各个组成装置、单元可以通过软件、固件、硬件或其组合的方式进行配置。配置可使用的具体手段或方式为本领域技术人员所熟知,在此不再赘述。在通过软件或固件实现的情况下,从存储介质或网络向具有专用硬件结构的计算机(例如图6所示的通用计算机600)安装构成该软件的程序,该计算机在安装有各种程序时,能够执行各种功能等。 图6示出可用于实施根据本发明实施例的方法和设备的计算机的示意性框图。 在图6中,中央处理单元(CPU)601根据只读存储器(ROM)602中存储的程序或从存储部分608加载到随机存取存储器(RAM)603的程序执行各种处理。在RAM603中,还根据需要存储当CPU601执行各种处理等等时所需的数据。CPU601、ROM602和RAM603经由总线604彼此连接。输入/输出接口605也连接到总线604。 下述部件连接到输入/输出接口605:输入部分606(包括键盘、鼠标等等)、输出部分607(包括显示器,比如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)等,和扬声器等)、存储部分608(包括硬盘等)、通信部分609(包 括网络接口卡比如LAN卡、调制解调器等)。通信部分609经由网络比如因特网执行通信处理。根据需要,驱动器610也可连接到输入/输出接口605??刹鹦督橹?11比如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等可以根据需要被安装在驱动器610上,使得从中读出的计算机程序根据需要被安装到存储部分608中。 在通过软件实现上述系列处理的情况下,从网络比如因特网或存储介质比如可拆卸介质611安装构成软件的程序。 本领域的技术人员应当理解,这种存储介质不局限于图6所示的其中存储有程序、与设备相分离地分发以向用户提供程序的可拆卸介质611??刹鹦督橹?11的例子包含磁盘(包含软盘(注册商标))、光盘(包含光盘只读存储器(CD-ROM)和数字通用盘(DVD))、磁光盘(包含迷你盘(MD)(注册商标))和半导体存储器?;蛘?,存储介质可以是ROM602、存储部分608中包含的硬盘等等,其中存有程序,并且与包含它们的设备一起被分发给用户。 本发明还提出一种存储有机器可读取的指令代码的程序产品。所述指令代码由机器读取并执行时,可执行上述根据本发明实施例的方法。 相应地,用于承载上述存储有机器可读取的指令代码的程序产品的存储介质也包括在本发明的公开中。所述存储介质包括但不限于软盘、光盘、磁光盘、存储卡、存储棒等等。 在上面对本发明具体实施例的描述中,针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用,与其它实施方式中的特征相组合,或替代其它实施方式中的特征。 应该强调,术语“包括/包含”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在,但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。 此外,本发明的方法不限于按照说明书中描述的时间顺序来执行,也可以按照其他的时间顺序地、并行地或独立地执行。因此,本说明书中描述的方法的执行顺序不对本发明的技术范围构成限制。 尽管上面已经通过对本发明的具体实施例的描述对本发明进行了披露,但是,应该理解,上述的所有实施例和示例均是示例性的,而非限制性的。本领域的技术人员可在所附权利要求的精神和范围内设计对本发明的各种修改、改进或者等同物。这些修改、改进或者等同物也应当被认为 包括在本发明的?;し段?。 附记 1.一种识别基于手指的手势的方法,包括: 从佩戴在用户手指上的一个或多个无源超高频射频识别RFID标签,获取RFID特征信息; 根据所获取的RFID特征信息,识别用户的手势。 2.如附记1所述的方法,其中,所述获取步骤包括: 从至少三个天线构成的天线阵列,以预定工作方式,发送射频信号; 接收来自所述RFID标签的响应信号; 从所接收的响应信号,获得所述RFID特征信息。 3.如附记1所述的方法,其中,所述RFID特征信息包括:RFID标签的响应信号强度、响应率、响应时间、ID号中的一个或多个。 4.如附记2所述的方法,其中,所述预定工作方式包括: 天线阵列中的各个天线轮流工作,使得同一时刻只有一个天线或彼此之间的距离相对较远的多个天线同时工作。 5.如附记4所述的方法,其中,所述预定工作方式还包括: 调节天线的发射功率,使得同一天线每次发送具有不同功率的射频信号。 6.如附记1所述的方法,其中,利用训练好的分类器,进行所述识别; 并且通过如下步骤训练所述分类器: 输入已知的用户手势和对应的RFID特征信息; 利用所输入的上述信息,训练所述分类器直到达到预定的条件。 7.一种输入方法,包括: 利用如附记1-6之一所述的方法,识别基于手指的手势; 将识别结果转换为预定的指令并输出。 8.一种识别基于手指的手势的系统,包括: 佩戴在用户手指上的一个或多个无源超高频射频识别RFID标签; RFID特征信息获取装置,用于从所述RFID标签获取RFID特征信息; 手势识别装置,用于根据所获取的RFID特征信息,识别用户的手势。 9.如附记8所述的系统,其中,所述RFID特征信息获取装置包括: 至少三个天线构成的天线阵列,用于发送射频信号和接收来自所述RFID标签的响应信号; 特征信息获得单元,用于从所述响应信号中获得所述RFID特征信息; 控制单元,用于控制所述天线阵列和所述特征信息获得单元以预定工作方式操作。 10.如附记8所述的系统,其中,所述RFID特征信息包括:RFID标签的响应信号强度、响应率、响应时间、ID号中的一个或多个。 11.如附记9所述的系统,其中,所述控制单元控制所述天线阵列中的各个天线轮流工作,使得同一时刻只有一个天线或彼此之间的距离相对较远的多个天线同时工作,并控制所述特征信息获得单元进行相应的获得操作。 12.如附记11所述的系统,其中,所述控制单元调整所述天线阵列中的各个天线的发射功率,使得同一天线每次发送具有不同功率的射频信号,并控制所述特征信息获得单元进行相应的获得操作。 13.如附记8所述的系统,其中,所述手势识别装置包括分类器,用于根据所获取的RFID特征信息,识别用户的手势。 14.如附记13所述的系统,所述手势识别装置还包括训练装置,用于利用已知的用户手势和对应的RFID特征信息训练所述分类器直到达到预定的条件。 15.一种输入装置,包括: 如附记8-14之一所述的系统,用于识别基于手指的手势; 转换单元,用于将所述系统的识别结果转换为预定的指令并输出。
编号: cj20190412174947623177
类型: 共享资源
格式: PDF
大?。?1.69MB
上传时间: 2019-04-13
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