手势电压检测电路、识别系统及终端设备
本技术涉及测控，具体说是一种手势电压检测电路、识别系统及终端设备。
背景技术：
1、传统的人机交互采用鼠标、键盘等方式，而这些方式在面向某些场景时不够自然，新的人机交互方式要更加注重感知交互和人性化。
2、手势被认为是一种可以更自然、更直观的与计算机进行通信的交互技术。随着智能电子设备的出现，传统的人机交互方式在面向某些场景时不够自然，这些方式都存在用户的操作空间低，使用效果和操作效率低下，用户体验感差等问题。
3、新的人机交互方式要更加注重感知交互和人性化。因此，如何实现智能化、人性化、自由化的人机交互方式是目前一个重要的研究方向。手势被认为是一种可以更自然、更直观的与计算机进行通信的交互技术。
4、目前市面上现存的手势识别技术主要分为接触式和非接触式，接触式手势识别其价格昂贵，结构复杂，佩戴不便，信号易受干扰，而非接触式手势识别容易受空间位置和环境约束，这些都限制了它们的发展。
技术实现思路
1、有鉴于此，本实用新型提供一种手势电压检测电路、识别系统及终端设备。
2、第一方面，本实用新型提供一种手势电压检测电路，包括：手环，所述手环内侧设置有与手腕或前臂外部接触的多个电极；
3、所述多个电极的输入端及输出端分别与激励电流源电路及放大电路连接；
4、其中，所述激励电流源电路，用于对所述多个电极提供正弦激励电流；所述放大电路，用于对所述多个电极产生的电压信号进行放大。
5、优选地，所述激励电流源电路，包括：正弦交流信号产生电路及与所述正弦交流信号产生电路连接的电流源；和/或，
6、所述正弦交流信号产生电路与所述电流源之间设置有第一滤波电路；其中，所述第一滤波电路，用于对所述正弦交流信号产生电路产生的正弦交流信号进行滤波处理。
7、优选地，所述正弦交流信号产生电路，包括：依次连接的累加器、第一加法器、第二加法器、正弦查找表及数模转换器；和/或，
8、所述正弦交流信号产生电路，还包括：与所述数模转换器连接的低通滤波器；其中，所述低通滤波器，用于对数模转换器输出的正弦连续激励电流进行低通滤波，得到所述多个电极对应的正弦激励电流。
9、优选地，所述放大电路，包括：程控差分仪表放大电路及与所述程控差分仪表放大电路连接的运算放大电路；和/或，
10、所述程控差分仪表放大电路与所述运算放大电路之间设置有第二滤波电路；其中，所述第二滤波电路，用于对所述程控差分仪表放大电路输出的电压信号进行滤波处理。
11、优选地，所述放大电路还与模拟解调电路连接；其中，所述模拟解调电路，用于将放大后的所述电压信号解调至对应的电压有效值；和/或，
12、所述模拟解调电路，包括：依次连接的第一运算器、第二运算器及第三运算器；其中，所述第一运算器，用于分别对放大后多时刻的所述电压信号进行平方，得到对应的电压平方值；所述第二运算器，对所述电压平方值取平均值，得到电压平均值；所述第三运算器，用于对所述电压平均值进行开方，得到对应的电压有效值。
13、优选地，所述的手势电压检测电路，还包括：控制器；所述控制器与所述放大电路连接，或所述控制器通过模拟解调电路与所述放大电路连接；所述控制器还与所述正弦交流信号产生电路连接；
14、其中，所述控制器，用于对所述放大电路进行放大后的电压信号、所述模拟解调电路输出对应的电压有效值、用于产生正弦激励电流对应的参考时钟频率、频率控制字、设定位数、相位控制字、波形控制字及正弦查找表的一种或几种进行存储；还用于控制所述激励电流源电路对所述多个电极提供正弦激励电流。
15、优选地，所述控制器，包括：存储器及与所述存储器连接的处理器；
16、其中，所述存储器，用于对所述放大电路进行放大后的电压信号、所述模拟解调电路输出对应的电压有效值、用于产生正弦激励电流对应的参考时钟频率、频率控制字、设定位数、相位控制字、波形控制字及正弦查找表的一种或几种进行存储；所述处理器用于控制所述激励电流源电路对所述多个电极提供正弦激励电流。
17、优选地，所述多个电极的数目配置为16个；其中，16个电极等间距地分布在所述手环的内侧；和/或，
18、所述多个电极的输入端及输出端与激励电流源电路及放大电路之间设有用于对所述多个电极中电极对进行激励选择或进行输出电压选择的多路复用电路；和/或
19、还包括：用于为所述手势电压检测电路供电的电源；其中，所述电源将100-240v、50/60hz的交流供电电压转换至3.3v和/或5v的直流电压。
20、第二方面，本实用新型提供一种识别系统，包括或应用如上述的手势电压检测电路，所述放大电路与分类器连接，或所述放大电路通过模拟解调电路连接的控制器与分类器连接；
21、其中，所述分类器，用于基于所述放大电路进行放大后的电压信号，或存储所述模拟解调电路输出对应的电压有效值，对手势进行分类；和/或，
22、所述对手势进行分类的结果，包括：上、下、左、右、前、后、顺时针旋转、逆时针旋转、挥动中的一种手势或几种手势；和/或，
23、所述分类器配置为支持向量机分类器、决策树分类器、随机森林分类器、k近邻分类器、逻辑回归分类器、自适应增强分类器、线性判别分析分类器及多层感知机分类器中的一种或几种。
24、第三方面，本实用新型提供一种终端设备，包括或应用如上述的手势电压检测电路，和/或包括或应用如上述的识别系统，所述终端设备配置有显示屏；
25、其中，所述显示屏，用于对所述放大电路进行放大后的电压信号、所述放大电路进行放大后的电压信号对应的电压有效值、对所述放大电路进行放大后的电压信号或电压有效值对应的手势分类的结果的一种或几种进行显示；和/或，
26、所述终端设备与所述手势电压检测电路或所述识别系统的控制器之间设置有无线通信模块；其中，所述无线通信模块，用于向所述终端设备发送所述放大后的电压信号、所述电压有效值、所述手势分类的结果的一种或几种。
27、本实用新型至少具有如下有益效果：
28、本实用新型提供一种手势电压检测电路、识别系统及终端设备，以解决目前市面上现存的接触式手势识别对应的电路或装置结构复杂、佩戴不便、受空间位置和环境约束的问题。
技术特征：
1.一种手势电压检测电路，其特征在于，包括：手环（1），所述手环（1）内侧设置有与手腕或前臂外部接触的多个电极（1-1）；
2.根据权利要求1所述的手势电压检测电路，其特征在于，所述激励电流源电路（3），包括：正弦交流信号产生电路（31）及与所述正弦交流信号产生电路（31）连接的电流源（33）。
3.根据权利要求2所述的手势电压检测电路，其特征在于，所述正弦交流信号产生电路（31）与所述电流源（33）之间设置有第一滤波电路（32）；其中，所述第一滤波电路（32），用于对所述正弦交流信号产生电路（31）产生的正弦交流信号进行滤波处理。
4.根据权利要求2-3任一项所述的手势电压检测电路，其特征在于，所述正弦交流信号产生电路（31），包括：依次连接的累加器（311）、第一加法器（312）、第二加法器（313）、正弦查找表（314）及数模转换器（315）。
5.根据权利要求4所述的手势电压检测电路，其特征在于，所述正弦交流信号产生电路（31），还包括：与所述数模转换器（315）连接的低通滤波器（316）；其中，所述低通滤波器（316），用于对数模转换器（315）输出的正弦连续激励电流进行低通滤波，得到所述多个电极（1-1）对应的正弦激励电流。
6.根据权利要求1-3、5任一项所述的手势电压检测电路，其特征在于，所述放大电路（4），包括：程控差分仪表放大电路（41）及与所述程控差分仪表放大电路（41）连接的运算放大电路（43）。
7.根据权利要求4所述的手势电压检测电路，其特征在于，所述放大电路（4），包括：程控差分仪表放大电路（41）及与所述程控差分仪表放大电路（41）连接的运算放大电路（43）。
8.根据权利要求6所述的手势电压检测电路，其特征在于，所述程控差分仪表放大电路（41）与所述运算放大电路（43）之间设置有第二滤波电路（42）；其中，所述第二滤波电路（42），用于对所述程控差分仪表放大电路（41）输出的电压信号进行滤波处理。
9.根据权利要求7所述的手势电压检测电路，其特征在于，所述程控差分仪表放大电路（41）与所述运算放大电路（43）之间设置有第二滤波电路（42）；其中，所述第二滤波电路（42），用于对所述程控差分仪表放大电路（41）输出的电压信号进行滤波处理。
10.根据权利要求1-3、5、7-9任一项所述的手势电压检测电路，其特征在于，所述放大电路（4）还与模拟解调电路（5）连接；其中，所述模拟解调电路（5），用于将放大后的所述电压信号解调至对应的电压有效值。
11.根据权利要求4所述的手势电压检测电路，其特征在于，所述放大电路（4）还与模拟解调电路（5）连接；其中，所述模拟解调电路（5），用于将放大后的所述电压信号解调至对应的电压有效值。
12.根据权利要求6所述的手势电压检测电路，其特征在于，所述放大电路（4）还与模拟解调电路（5）连接；其中，所述模拟解调电路（5），用于将放大后的所述电压信号解调至对应的电压有效值。
13.根据权利要求10所述的手势电压检测电路，其特征在于，所述模拟解调电路（5），包括：依次连接的第一运算器、第二运算器及第三运算器；其中，所述第一运算器，用于分别对放大后多时刻的所述电压信号进行平方，得到对应的电压平方值；所述第二运算器，对所述电压平方值取平均值，得到电压平均值；所述第三运算器，用于对所述电压平均值进行开方，得到对应的电压有效值。
14.根据权利要求11-12任一项所述的手势电压检测电路，其特征在于，所述模拟解调电路（5），包括：依次连接的第一运算器、第二运算器及第三运算器；其中，所述第一运算器，用于分别对放大后多时刻的所述电压信号进行平方，得到对应的电压平方值；所述第二运算器，对所述电压平方值取平均值，得到电压平均值；所述第三运算器，用于对所述电压平均值进行开方，得到对应的电压有效值。
15.根据权利要求1-3、5、7-9、11-13任一项所述的手势电压检测电路，其特征在于，还包括：控制器（6）；所述控制器（6）与所述放大电路（4）连接，或所述控制器（6）通过模拟解调电路（5）与所述放大电路（4）连接；所述控制器（6）还与正弦交流信号产生电路（31）连接；
16.根据权利要求4所述的手势电压检测电路，其特征在于，还包括：控制器（6）；所述控制器（6）与所述放大电路（4）连接，或所述控制器（6）通过模拟解调电路（5）与所述放大电路（4）连接；所述控制器（6）还与正弦交流信号产生电路（31）连接；
17.根据权利要求6所述的手势电压检测电路，其特征在于，还包括：控制器（6）；所述控制器（6）与所述放大电路（4）连接，或所述控制器（6）通过模拟解调电路（5）与所述放大电路（4）连接；所述控制器（6）还与正弦交流信号产生电路（31）连接；
18.根据权利要求10所述的手势电压检测电路，其特征在于，还包括：控制器（6）；所述控制器（6）与所述放大电路（4）连接，或所述控制器（6）通过模拟解调电路（5）与所述放大电路（4）连接；所述控制器（6）还与正弦交流信号产生电路（31）连接；
19.根据权利要求14所述的手势电压检测电路，其特征在于，还包括：控制器（6）；所述控制器（6）与所述放大电路（4）连接，或所述控制器（6）通过模拟解调电路（5）与所述放大电路（4）连接；所述控制器（6）还与正弦交流信号产生电路（31）连接；
20.根据权利要求15所述的手势电压检测电路，其特征在于，所述控制器（6），包括：存储器（61）及与所述存储器（61）连接的处理器（62）；
21.根据权利要求16-19任一项所述的手势电压检测电路，其特征在于，所述控制器（6），包括：存储器（61）及与所述存储器（61）连接的处理器（62）；
22.根据权利要求1-3、5、7-9、11-13、16-20任一项所述的手势电压检测电路，其特征在于，所述多个电极（1-1）的数目配置为16个；其中，16个电极等间距地分布在所述手环（1）的内侧；和/或，
23.根据权利要求1-3、5、7-9、11-13、16-20任一项所述的手势电压检测电路，其特征在于，所述多个电极（1-1）的数目配置为16个；其中，16个电极等间距地分布在所述手环（1）的内侧；和/或，
24.根据权利要求4所述的手势电压检测电路，其特征在于，所述多个电极（1-1）的数目配置为16个；其中，16个电极等间距地分布在所述手环（1）的内侧；和/或，
25.根据权利要求6所述的手势电压检测电路，其特征在于，所述多个电极（1-1）的数目配置为16个；其中，16个电极等间距地分布在所述手环（1）的内侧；和/或，
26.根据权利要求10所述的手势电压检测电路，其特征在于，所述多个电极（1-1）的数目配置为16个；其中，16个电极等间距地分布在所述手环（1）的内侧；和/或，
27.根据权利要求14所述的手势电压检测电路，其特征在于，所述多个电极（1-1）的数目配置为16个；其中，16个电极等间距地分布在所述手环（1）的内侧；和/或，
28.根据权利要求21所述的手势电压检测电路，其特征在于，所述多个电极（1-1）的数目配置为16个；其中，16个电极等间距地分布在所述手环（1）的内侧；和/或，
29.一种识别系统，包括或应用如权利要求1-28任一项所述的手势电压检测电路，其特征在于，所述放大电路（4）与分类器（8）连接，或所述放大电路（4）通过模拟解调电路（5）连接的控制器（6）与分类器（8）连接；
30.根据权利要求29所述的识别系统，其特征在于，所述对手势进行分类的结果，包括：上、下、左、右、前、后、顺时针旋转、逆时针旋转、挥动中的一种手势或几种手势；和/或，
31.一种终端设备，包括或应用如权利要求1-29任一项所述的手势电压检测电路，和/或包括或应用如权利要求30所述的识别系统，其特征在于，所述终端设备（10）配置有显示屏（10-1）；
技术总结
本技术公开了一种手势电压检测电路、识别系统及终端设备，涉及测控技术领域。其中，所述的手势电压检测电路，包括：手环(1)，所述手环(1)内侧设置有与手腕或前臂外部接触的多个电极(1‑1)；所述多个电极(1‑1)分别与激励电流源电路(3)及放大电路(4)连接；其中，所述激励电流源电路(3)，用于对所述多个电极(1‑1)提供正弦激励电流；所述放大电路(4)，用于对所述多个电极(1‑1)产生的电压信号进行放大。可实现不同手势对应的电压信号检测。
技术研发人员：张建婧,马志为,孙楠,杨丹,王义峻,郭然海
受保护的技术使用者：东北大学
技术研发日：20240201
技术公布日：2024/9/23