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智能可穿戴柔性数据手套传感技术研究进展

指挥与控制学报 2024年第3期10卷 264-275页

作者：张燕谢红上海工程技术大学纺织服装学院上海201600

智能可穿戴领域是一个集多学科多门类的交叉研究领域,智能可穿戴数据手套在监测人体健康、信息传递、通信、虚拟交互等领域具有广阔的应用前景。运用Citespace软件以Wed of Science核心数据库为数据来源,对近5年的相关研究文献进行检索... 详细信息

智能可穿戴领域是一个集多学科多门类的交叉研究领域,智能可穿戴数据手套在监测人体健康、信息传递、通信、虚拟交互等领域具有广阔的应用前景。运用Citespace软件以Wed of Science核心数据库为数据来源,对近5年的相关研究文献进行检索,最终纳入126篇文献进行全文系统分析,从应用于数据手套基于不同工作原理的传感器类型、用于可穿戴传感显示转化的数据处理方法、多功能可穿戴传感手套集成的方法3个方面,对最新研究进行全面梳理总结。讨论了方法和技术的局限性,指出了存在的挑战和机遇。

关键词：柔性传感器数据手套传感技术数据处理集成方式

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数据手套用柔性传感系统及信号特征分析技术

产业用纺织品 2024年第5期42卷 1-9页

作者：黄辰胡吉永东华大学纺织学院上海201620 东华大学纺织面料技术教育部重点实验室上海201620

对数据手套采集信息的各组成部件进行归纳,总结数据手套中的传感系统,重点探讨柔性传感器的制备和传感阵列在手套中的集成。综述数据手套在不同应用场景下对采集信号的处理模式,特别介绍深度学习及神经网络计算方法在手势识别中的研究... 详细信息

对数据手套采集信息的各组成部件进行归纳,总结数据手套中的传感系统,重点探讨柔性传感器的制备和传感阵列在手套中的集成。综述数据手套在不同应用场景下对采集信号的处理模式,特别介绍深度学习及神经网络计算方法在手势识别中的研究进展。最后,总结数据手套需突破的问题及未来发展趋势。

关键词：人机交互数据手套纺织基传感器信号采集处理信号特征提取

基于动作捕捉追踪器及数据手套的VR拓展设备设计

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长春师范大学学报 2024年第2期43卷 73-83页

作者：王灵芝张俊陈颖频周云杰厦门城市职业学院人工智能学院福建厦门361008 闽南师范大学物理与信息工程学院福建漳州363000

元宇宙应用对虚拟设备提出了更高的交互需求,为此设计了一种基于动作捕捉追踪器及数据手套的VR拓展设备。该动作捕捉追踪器通过采集惯性传感器(IMU)获取人体胸部、腰部、腿部身体姿态数据,由数据手套采集定位器的电压获取5个手指的弯曲... 详细信息

元宇宙应用对虚拟设备提出了更高的交互需求,为此设计了一种基于动作捕捉追踪器及数据手套的VR拓展设备。该动作捕捉追踪器通过采集惯性传感器(IMU)获取人体胸部、腰部、腿部身体姿态数据,由数据手套采集定位器的电压获取5个手指的弯曲程。该系统采用ESP32作为主控器,搭载FreeRTOS嵌入式实时操作系统,各终端通过Wi-Fi及蓝牙协议与PC通信。数据接入SlimeVR Server及Open Gloves等开源VR系统,生成3D模型并在虚拟环境下还原人体动作。下位机同时获取手指限位数据,输出PWM信号控制舵机,实现了VR力反馈体感手套,各下位机终端均具有完善的调试接口及电源设计,各设备利用Solidworks软件建模并进行3D打印。通过开源项目的支持,本设计可在已有家用VR头戴及其配套定位手柄的情况下,提供腰部、腿部、脚部及手指等部位的追踪,在VR软件中实现全身追踪效果,从而提升了虚拟设备交互能力。

关键词：动作捕捉追踪器数据手套 VR拓展设备 ESP32

元宇宙多模态触觉感知与交互的数据手套技术研究

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测控技术 2024年第4期43卷 50-55,99页

作者：任弘毅刘畅陈铭杨文珍 MUKHERJEE M 潘志庚南京信息工程大学人工智能学院江苏南京210044 之江实验室天基计算系统研究中心浙江杭州311121 浙江理工大学机械工程学院浙江杭州310018 之江实验室智能制造计算研究中心浙江杭州311121

为了提升元宇宙虚拟手交互的逼真性,研发了一种多模态触觉感知与交互的数据手套系统,该系统具有硬件集成度高、响应速度快、数据采集精确和轻便易穿戴的特点。人手穿戴此数据手套后,系统能够采集人手操作时的温度、指尖按压力和手指弯... 详细信息

为了提升元宇宙虚拟手交互的逼真性,研发了一种多模态触觉感知与交互的数据手套系统,该系统具有硬件集成度高、响应速度快、数据采集精确和轻便易穿戴的特点。人手穿戴此数据手套后,系统能够采集人手操作时的温度、指尖按压力和手指弯曲程度等数据,并把这些数据实时赋予给虚拟环境中的虚拟手,让虚拟手具有类似人手的动作行为和感知。提出了一种多通道循环采集数据方法,该方法可以高效且准确地捕捉温度、指尖按压力和手指弯曲程度等异构多模态数据,减轻了数据手套的硬件电路复杂性。实验结果表明,此数据手套在获取实时手指动作信息方面精度较高,提升了虚拟手动作的灵活性、直观性和自然性。

关键词：数据手套人机交互嵌入式系统虚拟现实元宇宙

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基于数据手套的手语翻译系统研究

电子器件 2024年第4期47卷 1128-1132页

作者：姜维佳韩亚丽史金飞许有熊王垓然朱文亮南京工程学院机械工程学院江苏南京211167 南京工程学院自动化学院江苏南京211167

针对聋哑人与正常人无法进行有效沟通问题,设计了一种基于多传感器的手势识别与翻译系统。首先,基于柔性角度传感器及惯性测量单元进行手势翻译手套的研究使用;其次对手势数据进行采集,采用模板匹配法对连续的手势数据进行切分,并对切... 详细信息

针对聋哑人与正常人无法进行有效沟通问题,设计了一种基于多传感器的手势识别与翻译系统。首先,基于柔性角度传感器及惯性测量单元进行手势翻译手套的研究使用;其次对手势数据进行采集,采用模板匹配法对连续的手势数据进行切分,并对切分出的数据进行预处理和特征模板提取;采用相似度算法,对聋哑人的手势与模板数据库中的手势进行匹配,识别出手语信息,并基于语音模块输出手语信息。最后,进行切分与识别成功率实验研究,结果表明对于孤立词的切分与识别成功率高达97%和98%,对于连续句识别成功率可达84%,可用于聋哑人与正常人间的交流。

关键词：数据手套特征模板手势切分手势识别相似度算法

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基于数据手套的手势识别及无人机控制系统

无线通信技术 2024年第1期33卷 42-46页

作者：陶烨豪方建波尚杰宁波大学信息科学与工程学院浙江宁波315211 中国科学院宁波材料技术与工程研究所浙江宁波315201

与载人飞机相比,商用无人机具有体积小、造价低、使用方便、对作战环境要求低、战场生存能力强等优点,备受多方面的青睐。面对复杂的飞行环境,遥控器、地面站等传统控制系统已无法满足应用要求。考虑到用户使用习惯和无人机控制的可及性... 详细信息

与载人飞机相比,商用无人机具有体积小、造价低、使用方便、对作战环境要求低、战场生存能力强等优点,备受多方面的青睐。面对复杂的飞行环境,遥控器、地面站等传统控制系统已无法满足应用要求。考虑到用户使用习惯和无人机控制的可及性,本文提出了一种基于数据手套的无人机端侧控制系统和一种实时的动态手势分割算法。首先通过设置角速度阈值,分割长短不一的动态手势;然后采用线性插值法和组合数据均值法,将长短不一的动态手势重新采样至定长;最后还提出了一种多流一维卷积与Transformer相结合的手势识别算法,在测试集与户外实验上分别取得了98.76%和97.78%的高识别率,这比传统LSTM算法的识别率分别提高了3.39%和5.56%,表明该算法不仅具有良好的识别性和泛化能力,且具有良好的实时性和快速响应能力,户外实验中单次手势完成后0.8s内,无人机便可以执行相应指令,展现出了良好的应用潜力。

关键词：手势识别数据手套无人机控制深度学习

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基于数据手套和神经网络的数字手势识别方法

东南大学学报（自然科学版） 2020年第3期50卷 563-569页

作者：吴常铖曹青青费飞杨德华陆熊徐宝国曾洪宋爱国南京航空航天大学自动化学院南京211106 东南大学仪器科学与工程学院南京210096 南京工业职业技术学院航空工程学院南京210023

针对使用数据手套进行数字手势识别时存在个体差异的问题,使用弯曲电阻片设计了数据手套并提出了基于神经网络的数字手势识别方法.首先,在分析测量电路原理的基础上结合弯曲电阻片的特性优选了电路参数,使手指弯曲角度测量的灵敏度最大... 详细信息

针对使用数据手套进行数字手势识别时存在个体差异的问题,使用弯曲电阻片设计了数据手套并提出了基于神经网络的数字手势识别方法.首先,在分析测量电路原理的基础上结合弯曲电阻片的特性优选了电路参数,使手指弯曲角度测量的灵敏度最大化.其次,针对用户在手指长度、手势习惯上存在个体差异的情况,提出了一种基于弯曲信号自学习和广义回归神经网络(GRNN)的数字手势识别方法.数据手套信号测试及数字手势试验结果表明,采用优选的电路参数时测量电路的输出振幅最大;在全体评估试验和个体交叉评估试验中,经过自学习预处理后的数字手势识别平均准确率分别为99.2%和96.1%,与未进行自学习处理的识别结果相比分别提高了2.8%和10.7%.在全体评估试验和个体交叉评估试验中,GRNN的识别结果均优于决策树的识别结果.

关键词：数据手套自学习神经网络数字手势识别

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一种视觉信息融合数据手套设计研究

计算机研究与发展 2018年第12期55卷 2764-2774页

作者：王赋攀吴亚东杨文超杨帆侯佳鑫廖竞西南科技大学计算机科学与技术学院四川绵阳621010 西南科技大学四川省军民融合研究院四川绵阳621010 达闼科技成都有限公司成都610100 法国国家科学研究中心电子、计算与成像科学实验室(勃艮第大学) 法国第戎21078

基于数据手套的手势交互是人机交互技术的重要实现方式,手势识别和空间定位效率对虚拟交互任务中的沉浸感和体验感有重要影响.目前主要的数据手套产品的复杂结构导致相应建模及手势识别算法设计复杂度高,难以兼顾成本和效率.面向应用需... 详细信息

基于数据手套的手势交互是人机交互技术的重要实现方式,手势识别和空间定位效率对虚拟交互任务中的沉浸感和体验感有重要影响.目前主要的数据手套产品的复杂结构导致相应建模及手势识别算法设计复杂度高,难以兼顾成本和效率.面向应用需求,完成了一种融合视觉信息的数据手套应用系统方案设计.首先,在手势识别上,通过将3指弯曲度数据和视觉采集模型相结合的方法,有效简化了手势的建模和匹配过程,实现对特定手势的快速识别.其次,在空间位置定位上,提出了一种高效的基于特征校验的霍夫变换算法:通过摄像头捕获发光球的圆形轮廓以计算其三维空间位置;使用基于直径方程的改进型霍夫梯度算法降低圆形检测识别复杂度;对于连续帧图像,采用了基于可信度的特征校验法则进行快速处理,进一步提高算法整体效率.最后,该方案在沉浸式中学虚拟实验系统中应用,系统运行稳定,具有良好的交互体验.

关键词：数据手套手势识别视觉融合人机交互特征校验

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一种基于数据手套的静态手势识别方法

计算机辅助设计与图形学学报 2015年第12期27卷 2410-2418页

作者：吕蕾张金玲朱英杰刘弘山东师范大学信息科学与工程学院济南250014 山东省分布式计算机软件新技术重点实验室济南250014 中国人民大学信息学院北京100872 汤森路透(中国)公司北京100094

在虚拟环境的交互任务实施过程中,手势识别的正确率和效率将直接影响到操作者的沉浸感和成功率.针对已有的手势识别方法难以在既保证较高识别正确率的同时又满足实时性要求的问题,提出一种能够有效用于静态手势识别的手型特征提取方法... 详细信息

在虚拟环境的交互任务实施过程中,手势识别的正确率和效率将直接影响到操作者的沉浸感和成功率.针对已有的手势识别方法难以在既保证较高识别正确率的同时又满足实时性要求的问题,提出一种能够有效用于静态手势识别的手型特征提取方法以及相应的手型特征点集匹配策略.首先,利用可穿戴式设备——数据手套采集多种原始的手部运动数据,对这些数据进行预处理后构建出手势库;然后,提取并表示每一种手势的手型特征;最后,运用特征点集模板匹配方法进行手势识别.实验结果证明,该方法在手势类别数目较大(25类手势)时识别正确率能够达到98.9%,并且计算量小、效率高,能够保证用户和虚拟环境交互的实时性.

关键词：数据手套可穿戴设备手势识别人机交互