[0001] 本发明涉及穿戴设备技术领域，尤其涉及一种姿态识别系统。

[0002] 伴随着科技的发展，穿戴设备越来越多的被应用在日常生活中，这些穿戴设备通过识别用户的手势、姿态，来实现对用户信息的记录或者对其他电子设备的控制。

[0003] 相关技术中，计算机视觉利用摄像头捕捉用户的面部动作或身体动作来进行姿态识别，但是有时用户细微的姿态变化可能无法被摄像头捕捉；或者使用环境的光线昏暗导致摄像头无法采集到适合的图像，从而导致用户姿态识别的失败。同时，采用摄像头的方式需要采集用户的面部或体态特征，使用户隐私存在泄露的风险。而采用红外摄像技术虽然可以解决部分以上问题，但要实现手指部位细微动作的识别，依然具有挑战。

[0035] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

[0036] 在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

[0037] 在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

[0038] 本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

[0039] 对人体姿态的监测及识别可以应用在运动健康、安保安防和人机交互等诸多领域，而目前的姿态监测与识别手段主要通过计算机视觉，但是此种方式需要采集用户的面部特征，因此可能导致用户私隐泄露的风险。其他常用技术中，加速度计或陀螺仪等动作及惯性传感器也被用于进行姿态识别，然而，这些惯性传感器只对某些动作有较好的识别效果，例如产生移动范围大的动作或身体产生位移的动作，但对细微的动作，例如手指的动作，无法进行精确识别。近年来，伴随着激光技术的发展，红外飞行时间识别也成为一种在虚拟现实人机交互中广泛采用的姿态识别技术，但是此种技术需要配备较复杂的光学点阵设施，并对点阵采用复杂算法进行解析，导致对硬件的要求很高。同时，由于需要配备的光学设备较多，使得该技术不适合在移动场景或者远程控制的场景进行应用。

[0040] 基于此，本发明提供了一种姿态识别系统，包括多个终端和信息处理装置，通过将多个终端设置在不同位置，实现终端中姿态数据采集模块对随着时间变化的不同光强度信息的采集，随后信息处理装置基于不同终端的随着时间变化的不同光强度信息，处理得到光强度变化信息，基于光强度变化信息中表征出的光强度变化的特征，实现姿态识别处理，提高了姿态识别系统对姿态识别的准确度，同时，由于通过对光强度的采集与检测来实现对姿态的识别，而无需采用摄像头对姿态进行检测，因而无需使用者出现在规定的识别范围内即可识别，更适用于大范围移动场景，极大地扩展了姿态识别系统的应用场景，使用户体验感更佳。

[0041] 下面结合附图，对本发明实施例作进一步阐述。

[0042] 图1是本发明一个实施例提供的姿态识别系统的系统架构图，如图所示，姿态识别系统1000包括多个终端1100以及信息处理装置1200，多个终端1100分别与信息处理装置1200通信连接，终端1100彼此之间可以通信连接也可以相互独立。值得说明的是，终端1100与信息处理装置1200之间的通信连接可以是有线连接，也可以是无线连接。

[0043] 每个终端1100内均设置有姿态数据采集模块1150，姿态数据采集模块1150能够采集随着时间变化的光强度信息，得到光强度信息序列，由于多个终端1100在使用时被安装的位置不同，因此不同终端的姿态数据采集模块1150在同一时刻获取到的光强度信息不相同，因此每个终端均能生成独立的光强度信息序列。信息处理装置1200在接收所有终端发送的光强度信息后，可以根据这些光强度信息生成光强度变化信息，光强度变化信息为用于表征光强度信息随时间变化的信息，因而能够反映光强度变化的特征，使信息处理装置1200能够根据光强度变化信息进行更加准确的姿态识别处理。更为具体地，信息处理装置
1200接收各个终端1100发送的光强度信息以及光强度信息所对应的获取时间，然后根据光强度信息以及获取时间生成与各个终端对应的光强度变化信息，最后根据各个终端对应的光强度变化信息进行姿态识别处理。

[0044] 在一实施例中，信息处理装置1200获取光强度信息的信号幅值，根据信号幅值以及获取时间得到信号幅值随获取时间变化的拟合曲线，并根据所述拟合曲线得到光强度变化信息。

[0045] 可以理解的是，姿态数据采集模块1150采集信息的频率越高，则得到的光强度信息就越多，而根据光强度信息生成的拟合曲线就越平滑，根据该拟合曲线得到的光强度变化信息也能够更加准确地描述出光强度变化的特征，信息处理装置1200将各个终端对应的所述光强度变化信息输入到预训练的姿态识别模型，得到姿态识别结果，并根据姿态识别结果进行姿态识别处理。

[0046] 值得说明的是，本发明实施例采用的姿态识别模型可以是机器学习中用于图像识别的任何图像识别模型，例如卷积神经网络CNN模型、支持向量机SVM或者长短期记忆网络LSTM等。将能够表征姿态的训练数据输入至姿态识别模型，通过调整姿态识别模型的参数，使姿态识别模型对姿态识别的准确度满足要求，得到预训练的姿态识别模型。本领域技术人员知晓，任何能够实现姿态识别的算法模型均可以被应用到本发明的姿态识别系统中，姿态识别模型的选择与训练不是本发明的重点内容，因此在此不做赘述。

[0047] 图2示出了使用本发明实施例提供的姿态识别系统进行姿态识别的过程示意图，在当前实施例中，采用了附着在手腕处不同位置的四个传感器s1、s2、s3、s4在五个不同时刻t0、t1、t2、t3、t4分别进行了光强度信息的采集。如图2所示，以在t0时刻采集到的光强度作为基准光强度，即100％光强度，然后对t0、t1、t2、t3、t4采集的光强度进行计算，得到t0、t1、t2、t3、t4光强度相对于基准光强度的百分比，并最终得到光强度变化曲线。从图中光强度变化曲线可以看出，s1、s2、s4采集得到的光强度随时间逐渐降低，因此，s1、s2、s4的光强度变化曲线呈现递减的趋势，相反，s3采集得到的光强度随时间逐渐增加，因此，s3的光强度变化曲线呈现递增的趋势，最终，结合传感器s1、s2、s3、s4的光强度变化情况，对手部姿态进行识别。

[0048] 由于光强度变化信息是由随时间变化的光强度信息生成的，用户的细微动作变化过程导致的光强度变化，例如手指的微动过程，均能够被姿态数据采集模块1150精确地采集，并由信息处理装置1200生成光强度变化信息后进行姿态识别处理，因此，本发明实施例提供的姿态识别系统对用户姿态的识别更加精确有效，能够实现对连续微小动作的捕捉识别，且不受摄像头等其他外设的限制，成本低、易于在多种穿戴设备上应用。

[0049] 如图3所示，是终端在光学传感器一侧的俯视结构示意图。终端1100设置有外壳1101，外壳1101的一侧设置有凸出部1102，凸出部1102上设置有透明窗口1103，光学传感器设置在凸出部内，光发射器1104与光接收器1105位于外壳内的电路板上。光发射器1104发出的光通过透明窗口1103再经由皮肤反射至光接收器1105。

[0050] 可以理解的是，光学传感器可以具有一组光发射器与光接收器，也可以具有多组光发射器与光接收器，光发射器与光接收器无需一一对应。同时，光发射器可以根据环境、皮肤等情况调节生成不同颜色的光。光发射器与光接收器的设置位置与设置方向也可以根据实际需要灵活调整，图3的设置方式仅为示例性说明。

[0051] 图4是终端的剖面结构示意图。在一实施例中，终端直接通过粘贴部1109粘贴在用户的皮肤表面，粘贴部1109围绕凸出部1102设置，用于提供粘合能力，为了使粘贴效果更佳牢固，粘贴部1109的厚度不小于凸出部的高度，这样在实际使用中，设置在凸出部1102内的光学传感器能够更加靠近皮肤，使采集的光强度信息更加准确，且不会因为凸出部1102高于粘贴部1109而导致粘贴不牢固。同时，凸出部1102的外缘形成便于粘贴部1109固定的区域，使粘贴部1109的粘贴更加方便。

[0052] 图5a、5b分别示出了凸出部1102的两种具体结构。

[0053] 在一实施例中，如图5a所示，凸出部1102是凸台结构，凸台的高度为0.1mm至3mm，这种结构能够使透明窗口更加紧密的贴合在用户的皮肤表面，使测量效果更加准确。

[0054] 在一实施例中，如图5b所示，凸出部1102是弧面结构，弧面的高度为0.1mm至3mm，这种结构表面没有棱角，更加平滑，用户贴肤的感受更好，在一些面积较小的关节部位更加适用。

[0055] 图6是本发明实施例提供的姿态识别系统中的终端在与光学传感器相对一侧的外壳结构示意图。在一实施例中，如图所示，终端的壳体1101上设置有用于标识方向的凹槽1106，以及用于标识终端工作状态的指示灯1107，终端内部具有用于与外部通信的通信接口模块1108。用户在使用时，凹槽1106能够起到提示方向的作用，设置在终端外壳表面的指示灯1107能够使用户一目了然地观察到终端的实际工作状态。

[0056] 值得说明的是，凹槽1106与指示灯1107的设置数量、方向、大小、位置均可随实际需要进行调整，图中仅为示例性说明。通信接口模块1108可以是无线通信模块，例如WI FI模块、蓝牙模块等，也可以是有线通信模块，例如USB接口模块、TypeC接口模块等。

[0057] 在一实施例中，姿态识别系统还具有用于采集角速度信息的惯性传感器，此时，信息处理装置能够根据光强度变化信息和角速度信息进行姿态识别处理。

[0058] 在一实施例中，姿态识别系统还具有用于采集加速度信息的惯性传感器，此时，信息处理装置能够根据光强度变化信息和加速度信息进行姿态识别处理。

[0059] 在一实施例中，姿态识别系统还具有用于采集角速度信息和加速度信息惯性传感器，此时，信息处理装置能够根据根据光强度变化信息、角速度信息和加速度信息进行姿态识别处理。

[0060] 在一些实施例中，往往涉及AR游戏控制、VR游戏控制等应用场景，如图7所示，是用户穿戴示意图，此时需要游戏用户全身穿戴设置有传感器的终端1100，以实现对全身姿态的数据采集与姿态识别，这种应用场景下，不便于将多个独立的终端通过粘贴的方式附着在用户身上，因此，可采用护臂形状的穿戴衣物，或者是一件可以紧身穿着的衣物，将多个终端安装在穿戴衣物上，再穿戴在用户手肘、臂关节、胸腔、腿部、腿关节等各个位置。

[0061] 在图8对应的实施例中，展示出了姿态识别系统的另一种结构，该姿态识别系统具有附着带1301，附着带1301上设置有多个可以容纳终端的容纳袋1302，容纳袋靠近用户身体的一侧，设置有窗口，当终端安装于所述容纳袋内时，终端的姿态数据采集模块可以通过窗口采集光强度信息，附着带1301的两端具有能够扣合的连接结构1303，连接结构1303可以是挂钩或者是魔术贴。使用者可以将终端分别放入容纳袋1302中，并将整个附着带1301穿戴在身上，实现对姿态的识别。图9示出了附着带靠近皮肤一侧的结构，从靠近皮肤一侧可以看出，安装在容纳袋1302内的终端的透明窗口1103可以没有遮挡地直接采集光强度信息。

[0062] 在一些实施例中，多个终端之间设置为电连接，这种连接结构能够满足以下应用场景的需要，例如需要实现多个终端之间信息的传输，或者需要由附着带上的控制器对多个终端进行统一控制，或者需要通过附着带对多个终端进行统一充电。图10示出了可以与附着带电连接的终端的结构示意图，如图所示，终端设置有外壳1101、透明窗口1103、第一触点1110、凹槽1111。图11是实施例中终端的剖面示意图，如图所示，终端内设置有电路板1112，终端的外壳1101底部设置有光发射器1104与光接收器1105。图12示出了能够与上述终端相匹配的附着带结构，当终端安装在附着带的容纳袋内时，第一触点与容纳袋内的第二触点1304相接触，实现了终端与附着带的电连接，而多个第二触点1304之间通过导线
1305连接，实现了多个终端的电连接。

[0063] 由于用户需要穿戴安装有终端的附着带进行动作，因而终端与附着带之间需要稳定的电连接，在图13对应的实施例中，示出了一种附着带点触点与导线之间的结构。如图所示，第二触点1304与导线1305之间设置有弹簧1306，当第一触点与第二触点1304接触时，对第二触点1304施加的外部压力能够压紧弹簧1306，使其与导线1305保持紧密连接。为了指引并保持附着带与终端在正确位置接触，附着带上的凸起1307与终端上的凹槽相互配合，实现稳固的连接。

[0064] 需要说明的是，第一触点与内部电路之间也可设置弹簧，这样当第一触点被施加外部压力时，能够与内部电路保持紧密连接。在一些实施例中，第一触点与第二触点均设置有弹簧，使两个触点在接触时，保持更加稳定的电连接。

[0065] 本领域技术人员知晓，虽然此实施例仅展示了使用弹簧作为弹性件进行连接，但是任何在压缩体积或长度时能进行电导通的弹性件均可以用于本发明实施例提供的姿态识别系统，图13的设置方式仅为示例性说明。

[0066] 值得说明的是，导线1305的材质可以根据实际需求调整，导线的材质可以为导电纤维、金属丝、软硬结合的PCB板或者是与穿戴衣物表面材料相适应的其他导电涂层材料。

[0067] 值得说明的是，导线1305可以通过注塑硬框结构与附着带相连接，也可以通过软硬结合的PCB板与附着带相连接。

[0068] 在图14对应的实施例中，示出了电路板1112的结构示意图，电路板1112上设置有电源管理单元、USB接口模块、惯性传感器模块、处理器、光学前端及数据采集模块、无线芯片以及其他被动元件，光学前端及数据采集模块中包括光学传感器等光学器件，这些光学器件与其他功能模块集成于同一电路板1112。这些光学器件集成在电路板1112上面向外壳透明窗口的一侧，而其他电子元件可集成在电路板1112同侧或另一侧。

[0069] 本实施例提供的姿态识别系统，还可以与其他电子设备配合，实现对其他电子设备的控制，电子设备包括但不限于：手机、穿戴设备、无人驾驶飞行器、计算机、平板电脑、电视机、冰箱、汽车、智能锁等。

[0070] 本实施例提供的姿态识别系统，还可以与其他显示设备配合，例如在VR游戏场景中，或者在电影CG技术中，将使用者的动作捕捉识别出来，实时显示在屏幕上，使穿戴者或者监控者能够实时观察到穿戴者的具体动作，对动作或姿态进行监督与矫正。

[0071] 本实施例提供的姿态识别系统，还可以通过对使用者姿态的识别，对使用者的动作或姿态进行长期监测，例如通过监控使用者的睡眠动作情况，了解使用者的睡眠情况与睡眠质量。

[0072] 本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD‑ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。

[0073] 以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本发明权利要求所限定的范围内。