用于采集手語識別用數(shù)據(jù)的手套的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了用于采集手語識別用數(shù)據(jù)的手套。該手套包括：置于手套上與手的指骨和掌骨對應的位置的用于感測手的姿態(tài)的多個方位角傳感器(11，11a-11s)，其特征在于，僅在手套上與手的指骨對應的除了食指、中指、無名指以及小指的至少其中一個手指的靠近其指尖的第一節(jié)指骨的位置放置上述方位角傳感器。本實用新型減少了手套上與手的各節(jié)指骨對應的位置放置的方位角傳感器的數(shù)目，降低了成本而又不影響檢測性能。
【專利說明】用于采集手語識別用數(shù)據(jù)的手套

【技術(shù)領域】
[0001 ] 本實用新型涉及手套，尤其涉及一種用于采集手語識別用數(shù)據(jù)的手套。

【背景技術(shù)】
[0002]目前對于聾啞人與正常人之間的交流，需要正常人能夠讀懂聾啞人的啞語才能夠進行。對于讀不懂聾啞人的啞語或手勢的正常人，如何理解聾啞人通過手語表達的含義，成為一個兩者間的溝通的難題。
[0003]目前有專為聾啞人設計的數(shù)據(jù)手套。通過在數(shù)據(jù)手套上與手的每個指骨對應的位置放置方位角傳感器，感測各節(jié)指骨的方位角，并在數(shù)據(jù)手套上與手的掌骨對應的位置放置方位角傳感器，感測手的方位角，發(fā)送給處理用的中央計算機。中央計算機以此計算出各相鄰指骨之間的彎曲角、以及與掌骨相鄰的最后一節(jié)指骨和掌骨之間的彎曲角判定手語，并通過例如揚聲器等將手語的含義語音輸出，從而達到正常人與聾啞人交流的目的。
[0004]但是，在數(shù)據(jù)手套上與手的每個指骨對應的位置放置方位角傳感器的方式，成本高，且處理時計算量大。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型的一方面解決的技術(shù)問題之一是減少手套上與手的各節(jié)指骨對應的位置放置的方位角傳感器的數(shù)目，降低成本而又不影響檢測性能。
[0006]根據(jù)本實用新型的一個實施例，提供了一種用于采集手語識別用數(shù)據(jù)的手套，包括:置于手套上與手的指骨和掌骨對應的位置的用于感測手的姿態(tài)的多個方位角傳感器，僅在手套上與手的指骨對應的除了食指、中指、無名指以及小指的至少其中一個手指的靠近其指尖的第一節(jié)指骨的位置放置上述方位角傳感器。
[0007]根據(jù)本實用新型的一個實施例，僅在所述手套上與手的指骨對應的除了食指、中指、無名指以及小指的靠近其指尖的第一節(jié)指骨的位置放置上述方位角傳感器。
[0008]根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述手套還包括用于采集上述方位角傳感器的數(shù)據(jù)的控制單元。
[0009]根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述在手套內(nèi)設置有用于收容上述方位角傳感器的袋。
[0010]根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述在手套外側(cè)設置有用于收容方位角傳感器的袋。
[0011]根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述手套上設置有用于感測用于計算手的高度的數(shù)據(jù)的高度傳感器。
[0012]根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述高度傳感器為氣壓傳感器。
[0013]根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述置于手套上與手的掌骨對應的位置的方位角傳感器放置在與兩個掌骨對應的位置上。
[0014]根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述手套中與手的各指骨、手掌對應的部分的尺寸與男人或女人各指骨、手掌的尺寸相匹配。
[0015]本實用新型發(fā)現(xiàn)，在人手做各種手語手勢的時候，四指尖部指骨與四指尖部向下第二節(jié)指骨之間的彎曲程度相對固定，而其它相鄰指骨之間的彎曲程度、最后一節(jié)指骨與其相鄰的掌骨之間的彎曲程度差異較大。因此，前者對手的手語識別作用不如后者大。因此，這一實施例中，通過去掉四指尖部指骨位置上的方位角傳感器，達到了節(jié)約成本而基本上能達到同樣的識別手語的準確度的效果。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是手骨的結(jié)構(gòu)圖。
[0017]圖2是本實用新型發(fā)現(xiàn)的定義手的手語手勢需要的參數(shù)示意圖。
[0018]圖3a_b分別是根據(jù)本實用新型的第一實施例的手語識別在手套外部和內(nèi)部進行時手套的示意圖。
[0019]圖4a_b分別是根據(jù)本實用新型的第二實施例的手語識別在手套外部和內(nèi)部進行時手套的示意圖。
[0020]圖5a_b是根據(jù)本實用新型實施例的手語識別在手套外部和內(nèi)部進行時手套的結(jié)構(gòu)框圖。
[0021]圖6a_d分別示出了四種將方位角傳感器結(jié)合在手套上的示意圖。

【具體實施方式】
[0022]下面參照附圖描述本實用新型的一些優(yōu)選實施方式。
[0023]圖1是手骨的結(jié)構(gòu)圖。如圖1所示，在5個手指上都有三根依次通過關(guān)節(jié)連接起來的細長的骨頭，叫指骨101，其中拇指的最后一節(jié)指骨101位于手掌中，因其活動范圍與手掌的掌骨的活動范圍關(guān)聯(lián)不大，其可以視為拇指的最后一節(jié)指骨101。手的食指、中指、無名指、小指的最后一節(jié)指骨通過關(guān)節(jié)相連的四根細長的骨頭，叫掌骨102，該掌骨102位于手掌中，通過其位置可得知手掌的位置和角度。由于四根掌骨102都固定在手掌中，因此在做手勢時，這四根掌骨相互之間的位置幾乎不變，其在三軸(例如前后、左右、上下)坐標系中每個軸上的方位角可通過其中一根掌骨的位置和角度，就能計算出整個手掌的位置和角度。
[0024]如圖2所示，在表征一個手語手勢時，只要用手的方位角α (即相對于重力線1003的夾角，手掌的方位角α即一根掌骨102的方位角，當然也可以通過多根掌骨102的方位角求平均的方式得出)、各手指上的相鄰指骨101之間的彎曲角β 2、β 3、與掌骨102相鄰的最后一節(jié)指骨101與掌骨102之間的彎曲角β I就可以確定。也就是說，當手的上述方位角α、彎曲角β 2、β 3、β I確定后，這個手的手語手勢就確定了，其所代表的含義也就確定了。本實用新型發(fā)現(xiàn)，在手語中，將手放在胸前做一個動作，與把手舉過頭頂做一個相同的動作，即，手做出的姿態(tài)相同，位置不同，有時代表的含義是不同的。這樣，現(xiàn)有手語識別的手套，僅靠手的姿態(tài)來判斷手語的含義，就可能出錯。
[0025]本實用新型的實施例引入一個手高度指標。如圖2所示，本實用新型的手套的手背位置放置高度傳感器12，用于感測手的高度H。當然，此高度傳感器12也可以放置在手套的其他位置，只要能測定該手套的高度即可。這個高度應是相對高度，例如相對于人腰部的高度，通過手相對于腰的高度的計算，本申請的手套能判斷出手相對于使用者的身體的其他部位的高度，這樣就能使使用者的手勢被更精確地解讀。也就是說，通過上述手的姿態(tài)以及手的高度H來確定一個手語的手勢的含義，從而提高了確定手語含義的準確率。手勢是能對應于手語中的某個含義的手的姿態(tài)和高度的綜合體。
[0026]另外，如圖2所示，在手套上與指骨和掌骨對應的位置放置多個方位角傳感器11，從而采集用于計算指骨和掌骨方位角的數(shù)據(jù)，以計算各指骨和掌骨的方位角。相鄰指骨之間的彎曲角β2、β 3可以通過該相鄰指骨各自的方位角得出，與掌骨相鄰的最后一節(jié)指骨與該掌骨的彎曲角βI可以從該最后一節(jié)指骨和該掌骨的方位角得出。
[0027]上述方位角的數(shù)據(jù)泛指所有可以用于計算載體方位角的數(shù)據(jù)，例如載體角速度、加速度，等等，都可以得出載體的方位角。該方位角數(shù)據(jù)可以通過三軸微陀螺儀、三軸微加速度傳感器和三軸地磁傳感器得出，其中，該三種方位角傳感器可以單獨或組合來使用，具體的使用方式如下:
[0028]在第一種實現(xiàn)方式中，方位角傳感器可以僅包括上述三軸微陀螺儀。
[0029]在第二種實現(xiàn)方式中，方位角傳感器可以僅包括上述三軸微加速度傳感器。
[0030]在第三種實現(xiàn)方式中，方位角傳感器包括:上述三軸微陀螺儀和三軸微加速度傳感器，分別用于測量三個坐標軸方向上的角速率和測量所述三個坐標軸方向上的加速度。這種方式中，通過角速率能夠計算出一個方位角Ya，通過加速度也能夠計算出一個方位角Yb,可以通過加權(quán)的方式計算出最后的方位角Y = kya+(l-k) Yb(其中O = k = I)。這樣做的前提是，三軸微陀螺儀和三軸微加速度傳感器使用的是相同的三軸坐標系。三軸微加速度傳感器的特點是對于噪音敏感，但由于其不受前面幀結(jié)果的影響，所以不會出現(xiàn)結(jié)果漂移。三軸微陀螺儀的特點是對于噪音不敏感，但是由于結(jié)果受前面幀的影響，會出現(xiàn)結(jié)果漂移，而且需要一個初始方位角。所以，這種方式集中了 2種方式的優(yōu)點，相對于現(xiàn)有技術(shù)，達到了既不容易對噪音敏感、又不容易受前面幀的影響的有益效果。
[0031]在第四種實施方式中，方位角傳感器除了上述三軸微陀螺儀和三軸微加速度傳感器，還包括三軸地磁傳感器。
[0032]本實用新型的高度傳感器12為氣壓傳感器，當然也可以用其他的高度傳感器實現(xiàn)。在氣壓傳感器的實現(xiàn)中，其感測外部氣壓，不同高度的地氣壓不同，該氣壓用于計算手的高度。前述高度H可以通過手相對于海平面的絕對高度減去腰相對于海平面的絕對高度計算出，這樣，可以測定手相對于身體的其他部位的高度，以判斷手語手勢的含義。使用時，使用者做手語手勢前，把戴有手套的手先在腰部，測得腰部的絕對高度，然后做相應的手語手勢，當需要高度的數(shù)值時，手的相對高度就等于手的絕對高度減去腰的絕對高度來得出。這樣，就可以計算出做手語手勢的手的相對高度。
[0033]本申請的手套判定的手語手勢含義可以通過手套上的揚聲單元以語音的方式輸出，也可以通過手套上的顯示器以字的方式顯示。也可以通過其他設備進行輸出，以便使聾啞人可以與正常人進行交流。
[0034]圖3a_3b分別是根據(jù)本實用新型的第一實施例的手語識別在手套外進行時和手語識別在手套內(nèi)進行時手套I的示意圖。在第一實施例中，手套上與手的四指尖部的指骨對應的位置沒有放置方位角傳感器。這是因為，本實用新型發(fā)現(xiàn)，在人手做各種手語手勢的時候，四指尖部指骨與四指尖部向下第二節(jié)指骨之間的彎曲程度相對固定，而其它相鄰指骨或最后一節(jié)指骨與其相鄰的掌骨之間的彎曲程度差異較大。因此，前者對手的手語識別作用不如后者大。因此，這一實施例中，通過去掉四指尖部指骨位置上的方位角傳感器，達到了節(jié)約成本而基本上能達到同樣的判定手勢的準確度的效果。雖然在圖3a-b中示出了手套上與手的四指尖部的指骨對應的位置都沒有放置方位角傳感器，但也可以僅在其中任一個、任兩個、任三個與手的手指尖部的指骨對應的位置不放置方位角傳感器。
[0035]本實施例的手套I包括12個方位角傳感器I la、I If-110，Ilq和一個高度傳感器12 (但高度傳感器12不是必需的，如結(jié)合圖2所述，也存在著僅根據(jù)方位角傳感器采集的數(shù)據(jù)識別手語的實現(xiàn)方式)。置于手套上與手的指骨對應的位置的方位角傳感器被設置于手套上與手的指骨對應的位置，方位角傳感器Ilq設置于對應的掌骨位置。高度傳感器12用于感測手的高度的數(shù)據(jù)。在圖3a中，控制單元13接收所述多個方位角傳感器、高度傳感器感測的數(shù)據(jù)。如圖5a所示，控制單元13耦合有收發(fā)模塊135，由收發(fā)模塊135將所述多個方位角傳感器、高度傳感器感測的數(shù)據(jù)發(fā)給外部處理器201識別手語手勢。識別的手語手勢轉(zhuǎn)換成語音后通過輸出單元202如揚聲器或顯示器的形式輸出。
[0036]在圖3b中，輸出單元202耦合到所述控制單元13，用于將控制單元13如結(jié)合圖2所示判定的識別的手語手勢轉(zhuǎn)換成語音或文字的形式輸出，其原理，如圖5b所示。
[0037]在圖3a_3b中，僅在手套上與中指相連的掌骨對應的位置放置方位角傳感器llq。僅在與一個掌骨對應的位置放置方位角傳感器是因為，在人手做各種姿態(tài)時，各掌骨之間的方位角之間的差別不如各指骨的方位角之間的差別那么明顯，因此僅在與一個掌骨對應的位置放置方位角傳感器可以節(jié)省成本。
[0038]當然，可以將所述置于手套上與掌骨對應的位置的方位角傳感器放置在與一個以上掌骨對應的位置上。這樣，就可以得出所述至少兩個掌骨中每個掌骨的方位角，將得出的各方位角取平均值作為手的方位角，可以使得出的手的方位角更準確，減少了只在與一個掌骨對應的位置放置方位角傳感器時由于實際上各掌骨之間的方位角確實有微小不同引起的手勢識別誤差。當然，也可以在四根掌骨上均放置方位角傳感器。另外，還可以在手套上與2個或3個掌骨對應的位置放置方位角傳感器。優(yōu)選地是在手套上與2個掌骨對應的位置放置方位角傳感器，如圖4a-4b根據(jù)本實用新型的第二實施例所示，既減少了僅在與I個掌骨對應的位置上放置方位角傳感器帶來的誤差，又最大化節(jié)省了成本。
[0039]圖5a_b是根據(jù)本實用新型實施例的手語識別在手套外部和內(nèi)部進行時手套的結(jié)構(gòu)框圖。圖5a概括示出了與圖3a、4a對應的情形，圖5b概括示出了圖3b、4b的情形。
[0040]可以有多種方式實現(xiàn)方位角傳感器11在手套上的固定。如圖6a所示，在手套內(nèi)側(cè)用于固定方位角傳感器11的位置有袋199，用于容納方位角傳感器11。如圖6b所示，方位角傳感器11粘結(jié)在手套的內(nèi)壁。如圖6c所示，在手套外側(cè)用于固定方位角傳感器11的位置有袋199，用于容納方位角傳感器11。如圖6d所示，方位角傳感器11粘結(jié)在手套的外壁。還可以有其它固定方式。
[0041]另外，手套I中與各指骨、手掌對應的部分的尺寸與男人或女人各指骨、手掌的尺寸相匹配，從而形成男人或女人分別適合戴的手套1，從而避免了由于男人、女人手的尺寸不一致帶來的方位角傳感器或高度傳感器感測到錯誤位置的數(shù)據(jù)的問題。
[0042]雖然這里參考具體的實施方式描述了本實用新型，但是本實用新型的范圍并不局限于所示的細節(jié)。在不偏離本實用新型的基本原理的情況下，可針對這些細節(jié)做出各種修改，這些修改都落在本實用新型的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于采集手語識別用數(shù)據(jù)的手套(1)，包括: 置于手套上與手的指骨和掌骨對應的位置的用于感測手的姿態(tài)的多個方位角傳感器(11，lla-lls)，其特征在于，僅在手套上與手的指骨對應的食指、中指、無名指以及小指的至少其中一個手指的靠近其指尖的第一節(jié)指骨的位置以外的指骨位置放置上述方位角傳感器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手套(I)，其特征在于，僅在所述手套上與手的指骨對應的食指、中指、無名指以及小指的靠近其指尖的第一節(jié)指骨的位置以外的指骨位置放置上述方位角傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手套(I)，其特征在于，所述手套(I)還包括用于采集上述方位角傳感器的數(shù)據(jù)的控制單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手套(I)，其特征在于，所述在手套內(nèi)設置有用于收容上述方位角傳感器的袋。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手套(I)，其特征在于，所述在手套外側(cè)設置有用于收容方位角傳感器的袋。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手套(I)，其特征在于，所述手套上設置有用于感測用于計算手的高度的數(shù)據(jù)的高度傳感器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的手套(I)，其特征在于，所述高度傳感器為氣壓傳感器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手套(I)，其特征在于，所述置于手套上與手的掌骨對應的位置的方位角傳感器放置在與兩個掌骨對應的位置上。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的手套(I)，其特征在于，所述手套(I)中與手的各指骨、手掌對應的部分的尺寸與男人或女人各指骨、手掌的尺寸相匹配。
【文檔編號】G06F3/01GK204044747SQ201420471698
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年8月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月20日
【發(fā)明者】王犇, 姜小花, 羅紅, 任騮, 張建杰, 徐魁, 陳彥霖, 周正宇, 郭文蔚 申請人:博世（中國）投資有限公司