本文關(guān)鍵詞：基于慣性測量和肌電控制的體感輸入技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著生活水平的提高，人們對文化娛樂、生產(chǎn)生活智能化程度的要求越來越高。一方面新型顯示技術(shù)、3D影視、體感游戲?qū)映霾桓F，鼠標(biāo)鍵盤已經(jīng)越來越不適應(yīng)人們對交互的要求；另一方面隨著計算機(jī)技術(shù)和傳感器技術(shù)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)越來越普及，家庭中各種家用電器、門窗都開始變得智能，新型智能產(chǎn)品如四旋翼飛行器等越來越多地進(jìn)入人們的生活。因此人們需要進(jìn)行操作的設(shè)備越來越多，但是需要在鼠標(biāo)鍵盤、觸摸屏、遙控器等各種輸入設(shè)備間切換，這樣就迫切地需要一種可以適應(yīng)各種操作方式的人機(jī)交互設(shè)備。人們的絕大部分人機(jī)交互都是用手完成的。人們在用手操作設(shè)備時，主要利用了手的兩方面信息：一是手勢信息即各個手指的彎曲程度、用力狀態(tài)等信息；另一個是手的運(yùn)動信息即手的位置、姿態(tài)等信息。現(xiàn)有的手勢輸入技術(shù)主要有兩種：一是通過光學(xué)手段，這種方式要求手在光學(xué)儀器能覆蓋的地方動作，而且要保證手指不被遮擋；另一種是通過在每個指節(jié)上安裝力反饋傳感器，這種方法佩戴不便，影響手指活動，而且無法測量手的運(yùn)動信息。 本文提出一種新型的手勢輸入方案，通過綜合運(yùn)用慣性測量技術(shù)和表面肌電信號識別技術(shù)同時獲取手的手勢信息和運(yùn)動信息。慣性測量技術(shù)是一種不依賴外界參考信息就能測量出系統(tǒng)姿態(tài)、速度、位置等信息的技術(shù)。而表面肌電信號識別技術(shù)是通過測量人體表面肌肉電信號來反推出人體動作狀態(tài)的技術(shù)。綜合運(yùn)用這兩項技術(shù)可以獲取手勢輸入需要的全部信息。通過巧妙的整合兩套技術(shù)所測量到的信息可以模仿出現(xiàn)有的絕大部分輸入設(shè)備的輸入方式，還能發(fā)展出一些新型輸入方式。同時這兩套技術(shù)都是不需要外界參考的，可以獨(dú)立運(yùn)行，對應(yīng)用的環(huán)境場合沒有要求。因此這套系統(tǒng)的應(yīng)用潛力完全取決于兩項技術(shù)能夠達(dá)到的測量精度。 本文首先研究慣性測量的理論和算法，并設(shè)計和搭建一套基于微機(jī)電慣性傳感器的慣性測量系統(tǒng)，實際測得姿態(tài)、速度、位置等信息，并且利用磁場計組合定姿的方式測量精確穩(wěn)定的姿態(tài)信息。然后根據(jù)表面肌電信號的特點(diǎn)，設(shè)計并制作肌電信號采集電路，以達(dá)到較好的測量效果。接著研究肌電信號模式識別的特征提取及分類算法，選取四個時域特征和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類器搭建一套肌電信號模式識別系統(tǒng)，，實現(xiàn)手勢實時的識別。最后根據(jù)以上兩套系統(tǒng)能達(dá)到的精度，設(shè)計并實現(xiàn)一種綜合運(yùn)用兩套系統(tǒng)的輸入方式，代替鼠標(biāo)的全部功能，并達(dá)到可以實際使用的效果。
【關(guān)鍵詞】：手勢 慣性測量 肌電檢測 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TP334
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-17
• 1.1 課題的研究的目的和意義11-12
• 1.2 體感輸入技術(shù)現(xiàn)狀12-16
• 1.2.1 慣性測量技術(shù)國內(nèi)外現(xiàn)狀14-15
• 1.2.2 肌電模式識別技術(shù)國內(nèi)外現(xiàn)狀15-16
• 1.3 論文主要內(nèi)容16-17
• 第2章 手勢輸入原理與方案設(shè)計17-27
• 2.1 慣性測量原理17-21
• 2.1.1 捷聯(lián)式慣性測量基本原理17-18
• 2.1.2 姿態(tài)更新算法18-21
• 2.2 肌電模式識別原理21-24
• 2.2.1 肌電信號產(chǎn)生機(jī)理和特征21-22
• 2.2.2 肌電信號的特征值提取22-23
• 2.2.3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類器原理23-24
• 2.3 整體方案設(shè)計24-26
• 2.3.1 硬件部分24-25
• 2.3.2 軟件部分25-26
• 2.4 本章小結(jié)26-27
• 第3章 慣性測量系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)27-36
• 3.1 慣性系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)27-30
• 3.1.1 硬件部分27-28
• 3.1.2 軟件部分28-30
• 3.2 慣性測量實驗結(jié)果30-32
• 3.3 組合定姿系統(tǒng)卡爾曼濾波器原理與設(shè)計32-34
• 3.3.1 卡爾曼濾波原理32-33
• 3.3.2 磁場計組合定姿原理33-34
• 3.4 組合定姿實驗結(jié)果34-35
• 3.5 本章小結(jié)35-36
• 第4章 表面肌電信號的采集和模式識別36-47
• 4.1 肌電信號采集系統(tǒng)硬件設(shè)計36-41
• 4.1.1 整體結(jié)構(gòu)36
• 4.1.2 電極設(shè)計36-38
• 4.1.3 差分放大38-39
• 4.1.4 濾波與后級放大39-41
• 4.2 采集效果41-42
• 4.3 肌電信號特征提取和動作識別42-44
• 4.3.1 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計42-43
• 4.3.2 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練原理和過程43-44
• 4.4 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的軟件實現(xiàn)44-46
• 4.5 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練實驗46
• 4.6 本章小結(jié)46-47
• 第5章 手勢輸入系統(tǒng)的實現(xiàn)47-54
• 5.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)47-48
• 5.2 軟件實現(xiàn)48-51
• 5.2.1 下位機(jī)軟件實現(xiàn)48
• 5.2.2 上位機(jī)軟件實現(xiàn)48-51
• 5.3 手勢輸入效果51-53
• 5.4 本章小結(jié)53-54
• 結(jié)論54-56
• 參考文獻(xiàn)56-59
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文59-60
• 致謝60

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：基于慣性測量和肌電控制的體感輸入技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：279728