基于人体表达的二维意图的特定标识控制方法和装置
专利汇可以提供基于人体表达的二维意图的特定标识控制方法和装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且基于人体表达的二维意图的特定标识控制方法和装置,其特征在于，包括用于表达方向控制意图的人体 姿态 动作和用于表达确认意图的头部表情动作，方向控制意图旨在对特定标识的运动方向予以控制，确认意图旨在确认特定标识所捕捉的操作部件的当前操作及其操作类型；与 现有技术 对比，其有益的技术效果在于利用人体姿态动作与头部表情动作或语音指令的二维组合，不仅建立了适配于身体动作的方向控制意图指令机制，而且也建立了适配的但又独立的“确认”意图指令机制，克服了单独了 语音技术 的无节制问题，也克服了单独的EOG眼电技术的局限性问题，它们之间的有效配合有效地解决了对 人机交互 设备的多维度控制问题，以及人体动作与控制意图之间的协调性问题。，下面是基于人体表达的二维意图的特定标识控制方法和装置专利的具体信息内容。
1.基于人体表达的二维意图的特定标识控制方法，其特征在于，包括用于表达方向控制意图的人体姿态动作和用于表达确认意图的头部表情动作，所述方向控制意图旨在对特定标识的运动方向予以控制，所述确认意图旨在确认所述特定标识所捕捉的操作部件的当前操作及其操作类型；
实施所述人体姿态动作，拾取表征所述人体姿态动作的动作表象本身的姿态特征值，设置姿态融合计算模块，根据所拾取的所述姿态特征值并基于所述姿态融合计算模块识别出对应于所述人体姿态动作的运动方向控制指令，通过所述运动方向控制指令控制所述特定标识的运动方向进而捕捉所述操作部件；
实施所述头部表情动作，拾取关联于所述头部表情动作而导致的头部生物电信号特征值，设置生物电信号计算模块，根据所拾取的所述生物电信号特征值并基于所述生物电信号计算模块识别出对应于所述头部表情动作的确认指令，通过所述确认指令确认所述特定标识所捕捉的操作部件的当前操作及其操作类型。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，通过所述姿态融合计算模块建立对应于姿态动作的基准特征值并比较所拾取的当次姿态特征值，实时识别出用户当前的姿态动作意图。
3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，在一个当次的姿态动作结束并确认为有效后，将当次的姿态特征值替换为基准特征值。
4.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述姿态特征值包括有可以从动作表象上予以识别的人体动作的角度、方向和加速度。
5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，建立人体姿态模型，所述人体姿态模型定义用于表达所述方向控制意图的人体动作类型，通过实施符合所述人体姿态模型的人体姿态动作，表达对特定标识的运动方向的控制意图。
6.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，通过所述生物电信号计算模块建立对应于表情动作的生物电信号基准特征值并比较所拾取的当次生物电信号的特征值，实时识别出用户当前的表情动作意图。
7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，在一个当次的表情动作结束并确认为有效后，将当次的生物电信号特征值替换为基准姿态特征值。
8.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述生物电信号特征值包括有信号幅度和信号频率。
9.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述运动方式包括是否予以启动、停止或是否加速、减速。
10.根据权利要求1到9任一所述的控制方法，其特征在于，所述人体姿态动作包括四种能够独立表达运动方向控制意图的姿态动作，每种所述姿态动作定义一种运动方向控制意图，四种所述姿态动作用于分别表达前、后、左、右四个方向移动的控制意图。
11.根据权利要求10所述的控制方法，其特征在于，所述人体姿态动作是身体的晃动动作。
12.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于，所述身体的晃动动作包括身体的左偏晃动、右偏晃动、挺胸移动和弯腰移动四种姿态动作。
13.根据权利要求10所述的控制方法，其特征在于，所述人体姿态动作是头部的摇动动作。
14.根据权利要求13所述的控制方法，其特征在于，所述头部的摇动动作包括头部的左偏晃动、右偏晃动、抬头移动和低头移动四种姿态动作。
15.根据权利要求1到9任一所述的控制方法，其特征在于，所述头部表情动作是能够导致头部产生可拾取生物电信号的头部肌肉动作或思维动作。
16.根据权利要求15所述的控制方法，其特征在于，所述头部表情动作包括眼部动作、面部动作、下颚动作或脑意识动作中的一个动作或几个动作的重复或组合。
17.根据权利要求1到9任一所述的控制方法，其特征在于，设置显示屏，所述特定标识是移动光标并显示在所述显示屏中，所述显示屏用于显示所述移动光标、操作部件的当前位置，在所述移动光标响应于所述运动方向控制指令而在所述显示屏中移动并已经捕捉到所述显示屏中的操作部件后，所述操作部件再响应于所述确认指令完成当前操作及其操作类型。
18.根据权利要求17所述的控制方法，其特征在于，还包括被控设备，所述被控设备映射于所述操作部件，当所述操作部件响应于所述确认指令完成当前操作及其操作类型的“确认”操作时，所述被控设备也响应于所述确认指令完成当前操作及其操作类型的“确认”操作。
19.根据权利要求1到9任一所述的控制方法，基于对显示屏中的移动光标予以控制，其特征在于，其使用步骤包括：
(1)初始状态：让用户身姿调试至设定的初始姿态，包括摆正身体，面部正朝向显示屏；
(2)移动状态：用户通过人体姿态动作，驱动所述移动光标向上、下、左或右方向移动，完成对所述移动光标在屏幕中的移动控制，直到移动至目标区域捕捉到所述操作部件后停止，此时，所述操作部件改变包括颜色或图标内容的显示方式，指示软件应用进入选择状态；
(3)确认状态，用户通过头部表情动作完成对所述移动光标予以控制操作的确认动作。
20.基于人体表达的二维意图的特定标识控制方法，其特征在于，包括用于表达方向控制意图的人体姿态动作和用于表达确认意图的语音命令，所述方向控制意图旨在对特定标识的运动方向予以控制，所述确认意图旨在确认所述特定标识所捕捉的操作部件的当前操作及其操作类型；
实施所述人体姿态动作，拾取表征所述人体姿态动作的动作表象本身的姿态特征值，设置姿态融合计算模块，根据所拾取的所述姿态特征值并基于所述姿态融合计算模块识别出对应于所述人体姿态动作的运动方向控制指令，通过所述运动方向控制指令控制所述特定标识的运动方向进而捕捉所述操作部件；
实施语音命令，拾取表征所述语音命令的语音信号特征值，设置语音信号计算模块，根据所拾取的所述语音信号特征值并基于所述语音信号计算模块识别出对应于所述语音命令的确认指令，通过所述确认指令确认所述特定标识所捕捉的操作部件的当前操作及其操作类型。
21.根据权利要求20所述的控制方法，其特征在于，通过所述语音信号计算模块建立对应于语音命令的语音信号基准特征值并比较所拾取的当次语音信号的特征值，实时识别出用户当前的语音命令意图。
22.根据权利要求21所述的控制方法，其特征在于，在一个当次的语音信号结束并确认为有效后，所述语音信号计算模块将当次的语音信号特征值替换为基准语音信号特征值。
23.基于人体表达的二维意图的特定标识控制装置，其特征在于，包括：
姿态特征值拾取装置，所述姿态特征值拾取装置用于拾取表征人体姿态动作的动作表象本身的姿态特征值并给出相应的姿态特征信号，所述人体姿态动作用于表达对所述特定标识的运动方向予以控制进而能够捕捉操作部件的控制意图；
头部生物电信号特征值拾取装置，所述头部生物电信号特征值拾取装置用于拾取关联于头部表情动作而导致的头部生物电信号特征值并给出相应的生物电特征信号，所述头部表情动作用于表达对所述特定标识所捕捉所述操作部件的当前操作及其操作类型予以确认的意图；
控制模块，包括姿态融合计算模块和生物电信号计算模块，所述姿态融合计算模块用于接收所述姿态特征信号并识别出对应于所述人体姿态动作的运动方向控制指令，所述控制模块用于根据所述运动方向控制指令进一步控制所述特定标识的运动方向；所述生物电信号计算模块用于接收所述生物电特征信号并识别出对应于所述头部表情动作的确认指令，所述控制模块用于根据所述确认指令确认所述操作部件的当前操作及其操作类型。
24.根据权利要求23所述的控制装置，其特征在于，包括显示屏，所述特定标识是移动光标并显示在所述显示屏中，所述显示屏用于显示所述移动光标、操作部件的当前位置以及整个操作界面，所述移动光标用于响应于所述运动方向控制指令而在所述显示屏中移动并捕捉所述显示屏中的操作部件，所述操作部件用于响应于所述确认指令，完成当前操作及其操作类型的“确认”操作。
25.根据权利要求24所述的控制装置，其特征在于，还包括被控设备，所述被控设备映射于所述操作部件，当所述操作部件响应于所述确认指令完成所述“确认”操作时，所述被控设备也响应于所述确认指令完成所述 “确认”操作。
26.根据权利要求23所述的控制装置，其特征在于，所述姿态特征值拾取装置包括速率陀螺仪检测器、加速度传感器，所述速率陀螺仪检测器用于随所述人体姿态动作移动时提供所述姿态特征值中的角速度变化特征值；所述加速度传感器用于随所述人体姿态动作移动时提供所述姿态特征值中的加速度变化特征值。
27.根据权利要求26所述的控制装置，其特征在于，所述姿态特征值拾取装置还包括磁力计，所述磁力计用于随所述人体姿态动作移动时提供所述姿态特征值中的运动方向特征值。
28.根据权利要求23所述的控制装置，其特征在于，所述姿态特征值拾取装置是摄像采样装置，所述摄像采样装置用于摄取所述人体姿态动作的影像并利用图像解析技术获取所述人体姿态动作的姿态特征值。
29.根据权利要求23到28任一所述的控制装置，其特征在于，所述头部生物电信号特征值拾取装置是基于EOG信号的可穿戴式装置，包括电极单元、EOG信号放大单元；所述电极单元含有三个导电电极，紧贴用户头部皮肤，其中一个置于用户额头，另外两个置于耳后；所述EOG信号放大单元中设置有集成仪表放大器，集成仪表放大器上集成有仪表放大器、高通滤波器、低通滤波器和右腿驱动电路。
30.基于人体表达的二维意图的特定标识控制装置，其特征在于，包括：
姿态特征值拾取装置，所述姿态特征值拾取装置用于拾取表征人体姿态动作的动作表象本身的姿态特征值并给出相应的姿态特征信号，所述人体姿态动作用于表达对所述特定标识的运动方向予以控制进而能够捕捉操作部件的控制意图；
语音命令特征值拾取装置，所述语音命令特征值拾取装置用于拾取表征所述语音命令的语音信号特征值并给出相应的语音特征信号，所述语音命令用于表达对所述特定标识所捕捉所述操作部件的当前操作及其操作类型予以确认的意图；
控制模块，包括姿态融合计算模块和语音信号计算模块，所述姿态融合计算模块用于接收所述姿态特征信号并识别出对应于所述人体姿态动作的运动方向控制指令，所述控制模块用于根据所述运动方向控制指令进一步控制所述特定标识的运动方向；所述语音信号计算模块用于接收所述语音特征信号并识别出对应于所述语音命令的确认指令，所述控制模块用于根据所述确认指令确认所述操作部件的当前操作及其操作类型。
基于人体表达的二维意图的特定标识控制方法和装置
技术领域
背景技术
发明内容
实施所述人体姿态动作，拾取表征所述人体姿态动作的动作表象本身的姿态特征值，设置姿态融合计算模块，根据所拾取的所述姿态特征值并基于所述姿态融合计算模块识别出对应于所述人体姿态动作的运动方向控制指令，通过所述运动方向控制指令控制所述特定标识的运动方向进而捕捉所述操作部件；
实施所述头部表情动作，拾取关联于所述头部表情动作而导致的头部生物电信号特征值，设置生物电信号计算模块，根据所拾取的所述生物电信号特征值并基于所述生物电信号计算模块识别出对应于所述头部表情动作的确认指令，通过所述确认指令确认所述特定标识所捕捉的操作部件的当前操作及其操作类型。
头部生物电信号特征值拾取装置，所述头部生物电信号特征值拾取装置用于拾取关联于头部表情动作而导致的头部生物电信号特征值并给出相应的生物电特征信号，所述头部表情动作用于表达对所述特定标识所捕捉所述操作部件的当前操作及其操作类型予以确认的意图；
控制模块，包括姿态融合计算模块和生物电信号计算模块，所述姿态融合计算模块用于接收所述姿态特征信号并识别出对应于所述人体姿态动作的运动方向控制指令，所述控制模块用于根据所述运动方向控制指令进一步控制所述特定标识的运动方向；所述生物电信号计算模块用于接收所述生物电特征信号并识别出对应于所述头部表情动作的确认指令，所述控制模块用于根据所述确认指令确认所述操作部件的当前操作及其操作类型。
实施语音命令，拾取表征所述语音命令的语音信号特征值，设置语音信号计算模块，根据所拾取的所述语音信号特征值并基于所述语音信号计算模块识别出对应于所述语音命令的确认指令，通过所述确认指令确认所述特定标识所捕捉的操作部件的当前操作及其操作类型。
语音命令特征值拾取装置，所述语音命令特征值拾取装置用于拾取表征所述语音命令的语音信号特征值并给出相应的语音特征信号，所述语音命令用于表达对所述特定标识所捕捉所述操作部件的当前操作及其操作类型予以确认的意图；
控制模块，包括姿态融合计算模块和语音信号计算模块，所述姿态融合计算模块用于接收所述姿态特征信号并识别出对应于所述人体姿态动作的运动方向控制指令，所述控制模块用于根据所述运动方向控制指令进一步控制所述特定标识的运动方向；所述语音信号计算模块用于接收所述语音特征信号并识别出对应于所述语音命令的确认指令，所述控制模块用于根据所述确认指令确认所述操作部件的当前操作及其操作类型。
具体实施方式
实施所述头部表情动作，拾取关联于所述头部表情动作而导致的头部生物电信号特征值，设置生物电信号计算模块23，根据所拾取的所述生物电信号特征值并基于所述生物电信号计算模块23识别出对应于所述头部表情动作的确认指令，通过所述确认指令确认所述特定标识所捕捉的操作部件的当前操作及其操作类型。
头部生物电信号特征值拾取装置11，所述头部生物电信号特征值拾取装置11用于拾取关联于头部表情动作而导致的头部生物电信号特征值并给出相应的生物电特征信号，所述头部表情动作用于表达对所述特定标识所捕捉所述操作部件的当前操作及其操作类型予以确认的意图；
控制模块2，包括姿态融合计算模块22和生物电信号计算模块23，所述姿态融合计算模块22用于接收所述姿态特征信号并识别出对应于所述人体姿态动作的运动方向控制指令，所述控制模块2用于根据所述运动方向控制指令进一步控制所述特定标识的运动方向；所述生物电信号计算模块23用于接收所述生物电特征信号并识别出对应于所述头部表情动作的确认指令，所述控制模块2用于根据所述确认指令确认所述操作部件的当前操作及其操作类型。
3；
(2)移动状态：用户1通过人体姿态动作，驱动所述移动光标向上、下、左或右方向移动，完成对所述移动光标在屏幕中的移动控制，直到移动至目标区域捕捉到所述操作部件后停止，此时，所述操作部件改变包括颜色或图标内容在内的显示方式，指示软件应用进入选择状态；
(3)确认状态，用户1通过头部表情动作完成对所述移动光标予以控制操作的确认动作。
(2)将步骤(1)采集到的实时特征数据分别依次存储，并启动相应算法，换算成能够驱动鼠标光标能够在所述显示屏3中移动的指令和所在的坐标区域位置；
(3)根据步骤(2)中的鼠标光标在屏幕上的实时运动，实现对鼠标光标的移动控制进而能够捕捉所述操作部件；
(4)将鼠标光标运动到所述操作部件图标上面，启动确认状态识别。
B. 鼠标光标的移动操作：用户1执行头部晃动动作，所述控制模块2通过基于姿态信息的姿态识别方法，识别出用户1头部的姿态角，根据用户1头部的旋转角度使光标在电脑显示器上发生相应的移动：当头部向上/下/左/右转动时，光标分别往上/下/左/右移动，用户
1通过头部的连续运动，可以使光标移动到感兴趣的目标区域，当头部动作停止时，光标的移动也停止；
C. 鼠标光标的状态切换：当鼠标光标移动到显示屏3中的任一可操作图标上时(如某个菜单选项或应用程序的图标)，该图标改变颜色（或者改变显示方式），指示鼠标光标进入确认选择状态，此时可以进行下一步光标确认操作。若光标没有移动到任何可操作图标上面，则光标状态不发生改变，不能进行下一步光标确认操作，此时用户1可以继续移动光标，使光标移动到想要操作的目标图标上面；
D. 鼠标光标的确认操作：显示屏3的鼠标光标标确认操作有两种：a.鼠标左击，当光标进入选择状态时，用户1执行单次眨眼动作，控制模块2通过基于EOG的眨眼识别方法，一旦识别到用户1的单次眨眼动作，则发出鼠标左击指令；b.鼠标右击，当光标进入选择状态时，用户1执行两次连续眨眼动作，控制模块2通过基于EOG的眨眼识别方法，一旦识别到用户1的两次连续眨眼动作，则发出对应的鼠标右击指令。
0.1-20赫兹带通滤波，然后提取从当前时间点开始600毫秒长度的数据段，数据段再经过一个去基线处理，即将数据段的数据减去一个基线段(当前时间点之前的100到0毫秒)数据的平均值，得到经过预处理后的EOG波形；
(Ⅱ)特征提取：用 表示经过预处理后原始EOG波形， 表示经过一阶差分后的EOG波形， 表示原始EOG波形的峰值， 表示眨眼持续时间。 和 可以根据差
分EOG波形 来求出。首先，找出 最大值对应的时间点 和最小值对应的时间点
，然后根据如下公式求出 和 ：
(1)
(2)
是第k个数据点所对应的时间，v是波形幅度门限值，取v＝5微伏。因此，对应于每个的EOG波形数据段，提取EOG特征 、 得到一个特征向量；
(Ⅲ)波形检测：对于每一个EOG波形数据段，完成特征提取之后，对提取出的特征向量通过阈值条件来判断是否存在眨眼动作。具体来说，如果特征向量满足以下两个公式的条件，则认为存在眨眼动作，反之，则不存在眨眼动作：
(3)
(4)
其中 代表眨眼幅度阈值， 和 分别代表眨眼持续时间的最小阈值和
最大阈值，这里取 ＝50微伏， ＝200毫秒， ＝400毫秒；
(Ⅳ)决策：每检测到一次眨眼动作时，则从当前时间点开始计时，如果一秒钟之内再次检测到一次眨眼动作，则将最终的决策输出设置为两次连续眨眼动作，如果一秒钟之内再次检测到两次眨眼动作，则将最终的决策输出设置为三次连续眨眼动作，如果一秒钟之内没有再次检测到任何眨眼动作，则将最终的决策输出设置为单次眨眼动作。
(5)
其中 为当前时刻的角度值， 为前一时刻的角度值， 为陀螺仪测量当前时刻的角速度， 为当前时刻角速度的偏移量， 为积分时间。
(ⅱ)卡尔曼滤波：利用卡尔曼滤波算法对多个传感器得到的数据进行融合，抑制噪声，提高姿态角检测的准确性。以陀螺仪的角度状态作为观测量，加速度计和电子罗盘测量的对应角度值作为观测反馈值，系统的状态方程为：
(9)
其中 为第 次估计值， 为基于 次对 次的估计值， 为采样
周期， 和 分别为陀螺仪测量 时刻以及 时刻的角速度。
实施语音命令，拾取表征所述语音命令的语音信号特征值，设置语音信号计算模块24，根据所拾取的所述语音信号特征值并基于所述语音信号计算模块24识别出对应于所述语音命令的确认指令，通过所述确认指令确认所述特定标识所捕捉的操作部件的当前操作及其操作类型。
语音命令特征值拾取装置5，所述语音命令特征值拾取装置5用于拾取表征所述语音命令的语音信号特征值并给出相应的语音特征信号，所述语音命令用于表达对所述特定标识所捕捉所述操作部件的当前操作及其操作类型予以确认的意图；
控制模块2，包括姿态融合计算模块22和语音信号计算模块24，所述姿态融合计算模块
22用于接收所述姿态特征信号并识别出对应于所述人体姿态动作的运动方向控制指令，所述控制模块2用于根据所述运动方向控制指令进一步控制所述特定标识的运动方向；所述语音信号计算模块24用于接收所述语音特征信号并识别出对应于所述语音命令的确认指令，所述控制模块2用于根据所述确认指令确认所述操作部件的当前操作及其操作类型。
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