大三某某个人总结

Posted 2020-07-22

　　唉，说来惭愧，前两天在合泰杯比赛上，输得很彻底，不过也不是没有收获，还是值得欣慰，至少见识了比较创新的制作，感觉大学生的创新有待提高，但值得祝贺的是，他们都做出来了，而我还没有做出来。。。我败了。

 

　　现在我就来分享一下我失败的作品，主要是思路，估计我对合泰杯有阴影了，但是还是鼓励同学们参加。

　　

　　第一天就偷下懒，我把计划书粘过来，希望对大家有点帮助。

 

2.创作背景

近年来，计算机技术成为人们生活中不可或缺的一部分，而人与计算机的主要交互功能主要是依靠键盘和鼠标、键盘操作虽然效率高，但其相对较难，新手入门往往需要一定的时间熟悉。鼠标是广大群众的喜爱，其操作简单，通过简单的点击完成大部分的功能，操作功能实现方式人性、自然，成为人们日常生活中越来越重要的组成部分。但是鼠标的操作停留在二维平面上，将生活中丰富的动作大量压缩，使人们再人机操作久了过后往往出现手酸，麻木的情况。

怎么交互提供更加自然，和谐的人机交互方式成为计算机科学的一个重要的课题。更自然的人机交互方式使计算机更加和谐，与人们生活规律更加接近。本作品是通过人们生活中的各种手势与手的运动的采集，实现对电脑等设备的控制。

3.创作目的

本作品将实现手部移动和部分手势数据采集，实现更加自然的人机交互功能，实用于大部分人机交互应用，特别在办公和3D游戏开发占有部分市场。

 

一、          作品功能与实用性  

经过统计调查，在人们生活通过手指表达有意义各种手势中，手指扮演着重要的角色，大多数情况，手指就两个状态，手指弯曲和手指直立。而手指弯曲程度需要严格要求的手势只有在少数比较复杂的手势中用到，但其采集成本高，采集精确度低，性价比不是相对较低。本作品立足于人们生活，简化了人们的手势，将人的手指状态简化为弯曲和直立两种状态，方便实现，简化了处理复杂度。

      

与传统的鼠标相比，它有更好的可移动性和可操作性，其操作更加自然，手势数据采集更加多元化。实现了更加舒适的人机交互。

二、   设计原理

本作品是人机交互性创新型产品，分为两部分，手握部分和手掌部分。手握部分的简单结构图如图1.1所示，通过五个简化的红色按钮采集手势的手指是否弯曲。在手掌部分包含一个三维传感器，其采集手势移动和手势的角度数据。两部分的数据综合处理，得到最终手势。

在手势的处理过程中，也分手指部分和手掌部分。在手手指处理部分，主要考虑两个问题，一个问题是手指是弯曲的还是相对手掌竖直的？另一个问题是手掌是并合在一起还是各种分开组合？

第一个问题，我们采用按钮的方式，简化了手势的处理程度，提高手柄的可操作性，在实现中，我们采用I/0口进行数据的采集。本作品用采用时间时间来处理，本作品采集数据是扫描I/O端口的方法实现，每隔一段时间（如5毫秒）扫描一次各个端口数据。

第二个问题，是手指分开和闭合等状态，本作品采用时间差的方式来区分，如果两个手指离开的按钮时间差大于某个值后（如0.5秒），我们认为其是分开的，否则我们认为其实并合在一起的。这个功能是通过编程来实现。手指处理简图如图1.2所示。

 

在手掌处理过程如图1.3所示，主要利用三维传感器采集数据，将数据A/D转换，进行手掌的三维建模，在建模过程中，主要有两个问题，一个是手掌的角度问题，另一个是手掌的位置问题。本作品3维建模采用的数据结构是角度和3维位移的方式。在左右翻转中，角度以手心向上的角度为0度，逆时针，360度建模处理，数据结构中将记录最新角度，完成手掌的动态识别。手掌与手臂的角度，以手臂水平为0度，以手心弯曲方向为正，360度建模。

本作品在手掌运动建模时参考机械手运动建模设计，用户使用前，开机自动确定坐标原点或者用户手动确定坐标原点。在手掌位移建模静态库是假设使用者静止的状态下进行建模，但是用户在使用时通常是运动的，所以需要进行一系列的数据处理。在本作品，采用滤波技术。大概原理是在一段时间内，由于人们运动往往是有规律的匀速运动，而人们办公时或者计算机操作时的运动往往是无规律，充满不确定性，波动性大，发生较突然。本作品采取将波度大的运动规律明显的波进行滤波处理。另外建立使用者运动数据库，缩短识别运动时产生波的时间，增加滤波效率。

通过加速度传感器，收集手掌的运动方向和速度，在采集数据经过滤波处理过后，整理相关数据和计算手与原点的相对位置。与手掌角度进行整合，完成手掌的数据3D建模。

手掌和手指的数据分别处理后，整理成为一组完整的处理数据，本作品完成对手势的建模，本作品采用WiFi协议无线通信，通过无线模块将数据传输给终端进行最后的无线数据处理，包括在终端通过静态数据库数据进行对比和匹配，完成动作的识别。

 

三、   实作设计结构

1.硬件部分：

硬件模块主要包括主芯片数据处理模块，手掌三维数据采集模块，手指数据采集模块，电源模块，无线传输模块，它们基本关系如图1.4所示。

 

2.软件部分：

软件模块主要包括系统初始化模块，手掌数据处理模块，手指数据处理模块，数据整合建模模块，无线传输模块，其处理关系如图1.5所示。

 

 

 

以后应该还有其他创新思路的更新，欢迎大家监督与意见交流。创新是动力。。。