基于陀螺儀傳感器的一種人機交互技術(shù).pdf

1、人機交互,作為人與設(shè)備之間溝通的橋梁,由命令行交互方式發(fā)展到圖形用戶界面,使許多沒有經(jīng)過專業(yè)的計算機培訓的人群能利用計算資源為自己服務(wù),但是圖形用戶界面提供的交互接口仍然在滿足人的自然性輸入方面表現(xiàn)不足。
　　傳統(tǒng)的基于圖像的交互設(shè)備有鼠標、手持設(shè)備、鍵盤、觸摸屏、遙控板等。這些設(shè)備將生硬的將設(shè)備狀態(tài)變化翻譯成豐富的語義信息,如點擊鼠標進行ppt翻頁,敲擊鍵盤進行文本輸入,遙控板按鍵調(diào)頻道等。但是,傳統(tǒng)的輸入設(shè)備交互模式還停留在二

2、維階段,依賴于特定的平面,不能進行3D輸入。例如演說人員在進行ppt演說時,被限制在講臺上對ppt進行翻頁等操作。
　　傳感技術(shù)應(yīng)用在人機交互領(lǐng)域中所帶來的變革之一是新型的3D輸入方式,所述的3D輸入方式是指借助于手持設(shè)備在三維空間通過手勢動作完成信息輸入的方式,這樣的人機交互方式不僅為使用者解除空間和線纜的束縛,在自由的空間完成相應(yīng)的人機交互,并且能夠支持輸入各種形狀圖案和文字數(shù)字信息。近年來傳感器技術(shù)發(fā)展,為傳感器技術(shù)應(yīng)用到人

3、機交互提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。
　　本文設(shè)計了使用陀螺儀角速度傳感器采集手勢動作采集運動信息,經(jīng)過Atmega16計算中心處理,最后通過無線射頻技術(shù)發(fā)射到軟件系統(tǒng)處理的手勢識別平臺硬件架構(gòu),并對手勢識別平臺的無線鼠標功能模塊和手勢識別模塊進行了實現(xiàn)。在鼠標功能模塊方面,基于統(tǒng)計方法建立了三維手勢運動信息向二維鼠標軌跡轉(zhuǎn)化的模型,并解決了由于低成本傳感器輸出電壓不穩(wěn)產(chǎn)生的鼠標功能不能正常工作的問題。在手勢識別方面,針對基于圖像的手勢識別方法

4、應(yīng)用的局限性以及加速度計在手勢識別方面的先天不足,本文提出基于角速度陀螺儀的手勢識別方法,將鼠標功能產(chǎn)生的軌跡信息,通過插值和亞采樣把時間幅度不同的動作歸一化成同一個時間尺度的動作,并開發(fā)了一種計算簡單,高效的傳感器數(shù)據(jù)特征提取算法,克服了輸入動作手勢對動作幅度的依賴。最后利用支持向量機訓練出來的支持向量模型對手勢動作特征向量進行識別。
　　在理論研究的同時,本文還對基于3D角速度陀螺儀的手勢識別方法進行實驗驗證。對0-9共10個