一种基于加速度传感器的手势识别的旋转特征提取方法

摘要

本发明提供了一种基于加速度传感器的手势识别的旋转特征提取方法，将用户在三维空间书写所产生的三轴加速度信号分别投影到y-z，z-x，和x-y平面，得到三个二维矢量Ayz(t)，Azx(t)，和Axy(t)，然后分别提取y-z，z-x，和x-y平面的旋转特征RFyz(i)，RFzx(i)和RFxy(i)，再分别对提取到的旋转特征RFyz(i)，RFzx(i)和RFxy(i)进行编码得到旋转特征码Cyz，Czx和Cxy。本发明从三轴加速度信号中提取了一种新颖的旋转特征，这种旋转特征能有效地表示书写时手势运动的顺时针旋转和逆时针旋转的变化过程，根据本发明所提供的旋转特征提取，就可以方便实现基于该旋转特征的三维空间书写数字识别算法的完整框架，从而对基于加速度传感器的三维书写字符进行有效识别。

主权项

一种基于加速度传感器的手势识别的旋转特征提取方法，其特征在于将用户在三维空间书写所产生的三轴加速度信号分别投影到y‑z，z‑x，和x‑y平面，得到三个二维矢量Ayz(t)，Azx(t)，和Axy(t)，然后分别提取y‑z，z‑x，和x‑y平面的旋转特征RFyz(i)，RFzx(i)和RFxy(i)，再分别对提取到的旋转特征RFyz(i)，RFzx(i)和RFxy(i)进行编码得到旋转特征码Cyz，Czx和Cxy；所述得到二维矢量的具体操作如下：用户在三维空间书写时，通过三轴加速度传感器同时测量手势运动时产生的相互正交的三个轴向的加速度，分别用ax(t)，ay(t)，az(t)表示x轴、y轴和z轴的加速度信号，记A(t)＝[ax(t)，ay(t)，az(t)]是某个手势运动时产生的一个三轴加速度信号，信号的长度记为S，对于一个三维空间书写时产生的三轴加速度信号A(t)，分别投影到下述三个投影平面：Ayz(t)＝[ay(t)，az(t)]Azx(t)＝[az(t)，ax(t)]Axy(t)＝[ax(t)，ay(t)]其中，二维矢量Ayz(t)，Azx(t)，和Axy(t)分别是三轴加速度信号A(t)在y‑z，z‑x，和x‑y平面的投影；旋转特征的提取如下：提取y‑z平面的旋转特征RFyz(i)，定义Byz(k)＝Ayz(k)×Ayz(k+1)，k表示第k个时刻，则Byz(k)是一个矢量，且Byz(k)的方向是垂直于Ayz(k)和Ayz(k+1)的平面向上，或垂直于Ayz(k)和Ayz(k+1)平面向下，当Byz(k)的方向垂直于Ayz(k)和Ayz(k+1)的平面向上时，表示加速度信号Ayz(t)从k到k+1时刻逆时针旋转；当Byz(k)的方向垂直于Ayz(k)和Ayz(k+1)的平面向下时，表示加速度信号Ayz(t)从k 到k+1时刻顺时针旋转，记第i个旋转特征为RFyz(i)，i＞1，则旋转特征RFyz(i)的提取如下：1、RFyz(1)＝Ayz(0)2、判断条件“Byz(k)和Byz(k‑1)的方向相同，但Ayz(k+1)和Ayz(k)不在同一象限”或条件“Byz(k)和Byz(k‑1)的方向相反”是否满足，其中k≥1，表示第k个时刻3、如果满足条件，则RFyz(i)＝Ayz(k+1)，i＝i+1，k＝k+1；如果不满足，则k＝k+1，继续步骤2以同样的方式分别提取z‑x和x‑y平面的旋转特征RFzx(i)和RFxy(i)；对旋转特征进行编码的操作如下：旋转特征RFyz(i)是一个由ay(t)和az(t)确定的矢量，由于旋转是由矢量的方向决定的，所以在用ay(t)和az(t)表示提取的旋转特征RFyz(i)时，将矢量的大小取为相等，并根据y‑z平面的四个象限分别定义为0、1、2和3，根据矢量方向处于哪个象限就取对应的值，从而对提取的旋转特征RFyz(i)进行编码，得到旋转特征码Cyz，同样在z‑x和x‑y平面上对RFzx(i)和RFxy(i)进行编码，得到旋转特征码Czx和Cxy。