穿戴式頸部動作檢測系統(tǒng)的設(shè)計

盛希寧

(江蘇聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學院常州劉國鈞分院，江蘇 常州 213000)

隨著體感應(yīng)用與穿戴式裝置的不斷發(fā)展，目前市面上已出現(xiàn)將慣性傳感器穿戴于后頸部來達到頸部姿勢提醒及頸部體感互動功能的頸部穿戴式產(chǎn)品[1-4]，但其關(guān)鍵技術(shù)頸部動作慣性感測信號識別的相關(guān)研究至今仍較為缺乏。針對以上問題，提出一種利用慣性傳感器六軸檢測信號進行處理的即時頸部動作識別方法。

1 系統(tǒng)硬件架構(gòu)設(shè)計

系統(tǒng)硬件架構(gòu)如圖1所示。首先，使用微控制器讀取慣性傳感器即三軸加速度傳感器及三軸陀螺儀傳感器所監(jiān)測到的頸部動作信號并進行預(yù)處理。通過藍牙模塊，此信號無線傳輸至手機端的Android應(yīng)用程序，進行頸部動作信號的采集、識別和運算。識別運算部分主要是使用動態(tài)時間校正算法來計算出頸部動作信號與建立的頸部動作信號模型之間的差距，用以度量二者之間的信號相似性，最后再通過最近鄰分類法產(chǎn)生最終的識別結(jié)果。頸部動作信號模型是由使用者在系統(tǒng)初始化階段將本研究所定義的18個頸部動作幀均進行一次建立的。

設(shè)計的穿戴式裝置系統(tǒng)硬件測試實物如圖2所示。GY-80模塊中的三軸加速度傳感器ADXL345和三軸陀螺儀傳感器L3G4200D用于慣性信號檢測，通過杜邦線將嵌入式開發(fā)板DFRduino Fio與六軸慣性傳感器模塊GY-80連接，二者間共有VCC、GND、SCL、SDA四條線，接線如圖3所示。微控制器DFRduino Fio使用輪詢的方式讀取來自傳感器模塊GY-80的六軸(三軸加速度和三軸陀螺儀)信號后先進行信號的前處理，再通過UART串口將已處理的信號發(fā)送，傳輸速率設(shè)定為57 600 bps。……