本實(shí)用新型涉及一種智能手環(huán)，屬于智能穿戴產(chǎn)品領(lǐng)域，具體涉及一種手部動(dòng)作識(shí)別手環(huán)及其附屬套件。使用范圍可以是虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、混合現(xiàn)實(shí)、影像現(xiàn)實(shí)等場(chǎng)合。

背景技術(shù)：

隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展，以虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔為載體的虛擬現(xiàn)實(shí)游戲與應(yīng)用層出不窮，虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔的使用者對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景內(nèi)視角的變化與切換往往是通過集成在頭盔內(nèi)部的傳感器或通過手柄的方式來實(shí)現(xiàn)的，而集成這些傳感器和模塊的結(jié)果是加重頭盔的重量以及增加佩戴虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔使用者的搖頭次數(shù)，這些會(huì)給使用者帶來各種不適，增加眩暈感。

雖然目前國(guó)外已經(jīng)有像leap motion等公司制作出手部動(dòng)作識(shí)別裝置，產(chǎn)品形態(tài)往往都是固定不動(dòng)或者以手套等方式呈現(xiàn)；動(dòng)作識(shí)別裝置不能根據(jù)手部移動(dòng)而移動(dòng)，必須將手放置在固定裝置的識(shí)別空間中，且該空間的邊界使用者無法感知，這樣極大降低了使用者參與虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景的沉浸感，不斷地調(diào)節(jié)手部位置以適應(yīng)裝置的感知邊界也會(huì)增加使用者在操控時(shí)的疲勞；而以彎曲變形或是壓力傳感等手套類型的手部動(dòng)作捕捉設(shè)備，則因?yàn)槭褂谜咴谑褂眠^程中必須將手部放置在密閉空間內(nèi)，散熱及外形不美觀一直都難以被消費(fèi)者接受。

在虛擬場(chǎng)景中展示物體時(shí)，為了追求逼真感，往往需要對(duì)現(xiàn)實(shí)物體進(jìn)行三維建模再將其在虛擬空間中進(jìn)行展示。在照相機(jī)時(shí)代獲取的是單鏡頭的二維圖像，進(jìn)入虛擬現(xiàn)實(shí)以后，視覺信息的交互將向三維過渡。

在虛擬場(chǎng)景中進(jìn)行游戲娛樂時(shí)，單純依賴手勢(shì)進(jìn)行人物控制、物品抓取、武器使用等動(dòng)作，很難讓游戲玩家得到真實(shí)的沉浸感，進(jìn)行虛擬場(chǎng)景中的游戲動(dòng)作需要一套設(shè)備對(duì)其進(jìn)行反饋，讓玩家在真實(shí)世界能感受到抓取，射擊等操作。

因此，有必要設(shè)計(jì)一種虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的操控智能手環(huán)：通過將傳感和控制集中在智能手環(huán)上，減輕虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔的重量以及減少使用者在使用過程中搖擺頭的次數(shù)；通過將裝置固定在手腕，隨手部一起運(yùn)動(dòng)，使用者可以實(shí)現(xiàn)無感應(yīng)邊界的手部操控；通過三維成像原理和圖像識(shí)別算法，完美捕捉到手部動(dòng)作。同時(shí)，設(shè)備還將三維物體掃描建模作為附屬功能，方便對(duì)現(xiàn)實(shí)世界物體三維數(shù)據(jù)的提取。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述存在的技術(shù)問題，本實(shí)用新型的目的是提供一種智能手環(huán)。

本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：

一種智能手環(huán)，包括手部動(dòng)作識(shí)別手環(huán)及附屬套件。

所述手部動(dòng)作識(shí)別手環(huán)包括手環(huán)本體以及腕帶，所述手環(huán)本體表面設(shè)置有LED顯示屏，在手環(huán)本體的一側(cè)面設(shè)置了兩個(gè)間隔一定距離的CMOS傳感器，所述兩個(gè)CMOS傳感器中間或附近安裝有一顆或多顆LED補(bǔ)光燈，所述LED補(bǔ)光燈可以為白LED補(bǔ)光燈或者紅外LED補(bǔ)光燈。

所述手環(huán)本體內(nèi)部還集成設(shè)置有微處理器、存儲(chǔ)器、圖形處理器、陀螺儀傳感單元以及無線通信單元的PCB板，手環(huán)本體的另一側(cè)面設(shè)置有DC-5V充電接口和USB-TypeC接口，所述充電接口既可以為手環(huán)內(nèi)部充電池充電，也可以通過USB轉(zhuǎn)接頭連接在其他帶有USB端口的設(shè)備上持續(xù)給手環(huán)供電，手環(huán)通過USB-TypeC接口與外界進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。所述腕帶上設(shè)置有用于安裝附屬套件的安裝槽，腕帶具有一定的剛性且腕帶大小可調(diào)節(jié)以適應(yīng)不同人的手腕；所述手環(huán)本體與所述腕帶內(nèi)部連通，手環(huán)本體和腕帶的內(nèi)部有走線設(shè)計(jì)；所述腕帶的安裝槽上設(shè)置有連接到手環(huán)本體的電源接口和數(shù)據(jù)接口，手環(huán)本體通過安裝槽上的電源接口和數(shù)據(jù)接口為安裝在腕帶上的附屬套件供電和數(shù)據(jù)通信。

手環(huán)本體與外界進(jìn)行的通信接口并不局限于USB-TypeC標(biāo)準(zhǔn)，還可設(shè)置成其他的標(biāo)準(zhǔn)接口；由于USB-TypeC標(biāo)準(zhǔn)也兼具充電功能，手環(huán)本體還可以不包含DC-5V充電接口而直接采用USB-TypeC接口同時(shí)進(jìn)行充電和數(shù)據(jù)傳輸。

手環(huán)本體與其他外圍設(shè)備通信時(shí)采用無線通信或有線通信。

在不接通其他任何附屬套件的情況下，手部動(dòng)作識(shí)別手環(huán)能夠單獨(dú)對(duì)操作者簡(jiǎn)單的手指動(dòng)作進(jìn)行識(shí)別，通過對(duì)簡(jiǎn)單的手指動(dòng)作識(shí)別，手部動(dòng)作識(shí)別手環(huán)可以作為空中鼠標(biāo)使用。在不接通其他任何附屬套件的情況下，通過手部動(dòng)作識(shí)別手環(huán)的手環(huán)本體上的CMOS傳感器對(duì)物體拍照能得到物體的三維數(shù)據(jù)，照片經(jīng)過手環(huán)本體內(nèi)部的微處理器、存儲(chǔ)器、圖形處理器的處理能夠?qū)⑷S數(shù)據(jù)直接顯示在手環(huán)本體的LED顯示屏上或發(fā)送給其他外圍設(shè)備。

所述附屬套件還包括手指動(dòng)作識(shí)別附屬套件和游戲套件。

手指動(dòng)作識(shí)別附屬套件安裝到腕帶上后，將操作者的手掌處于CMOS傳感器感應(yīng)范圍內(nèi)，智能手環(huán)通過CMOS傳感器采集手指的數(shù)據(jù)，通過手環(huán)本體1內(nèi)的微處理器對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析，配合相應(yīng)的算法對(duì)手指進(jìn)行三維建模而具有精確的手指識(shí)別功 能，能夠?yàn)榕c智能手環(huán)連接的虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、混合現(xiàn)實(shí)、影像現(xiàn)實(shí)等設(shè)備提供手部追蹤與控制功能。

將游戲套件安裝在腕帶上后，智能手環(huán)能夠?yàn)槿N以上的游戲場(chǎng)景提供游戲內(nèi)角色控制功能，增加游戲玩家的臨場(chǎng)感。

所述安裝槽為開口小、底面大的梯形結(jié)構(gòu)凹槽。

本實(shí)用新型的有益效果是：通過手環(huán)實(shí)現(xiàn)空間鼠標(biāo)功能，通過在手環(huán)上接駁手指動(dòng)作識(shí)別附屬套件來實(shí)現(xiàn)精確的手指識(shí)別功能，通過在手環(huán)上接駁游戲套件對(duì)游戲內(nèi)的任務(wù)或是劇情發(fā)展進(jìn)行控制。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型智能手環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型智能手環(huán)安裝手指動(dòng)作識(shí)別套件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實(shí)用新型智能手環(huán)安裝游戲操作套件的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，手環(huán)本體1；腕帶2；安裝槽3；手指動(dòng)作識(shí)別附屬套件4；游戲套件5；充電接口11；手環(huán)開關(guān)12；USB-TypeC接口13；CMOS傳感器14、15、41、43；LED補(bǔ)光燈16、42；LED顯示器17；功能按鈕51、53、54、55；扳機(jī)鍵52；附件電源開關(guān)56。

具體實(shí)施方式

下面通過具體實(shí)施方式結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明：

如圖1所示，智能手環(huán)包括手部動(dòng)作識(shí)別手環(huán)及附屬套件，所述手部動(dòng)作識(shí)別手環(huán)包括手環(huán)本體1以及腕帶2；所述手環(huán)本體1表面設(shè)置有LED顯示屏17，手環(huán)本體1通過充電口11給手環(huán)本體1內(nèi)部充電電路進(jìn)行供電，USB-TypeC接口13不接內(nèi)部充電電路，設(shè)計(jì)在充電期間不影響手環(huán)本體1的正常使用功能，因此，在電量消耗大的使用場(chǎng)合，可以利用外部設(shè)備的USB端口通過USB轉(zhuǎn)接頭對(duì)手環(huán)本體1及其它附屬套件進(jìn)行供電。腕帶2上設(shè)置有用于安裝附屬套件的安裝槽3，安裝槽3上設(shè)置有電源接口和數(shù)據(jù)接口，所述附屬套件固定在安裝槽3上，其中，手環(huán)本體1與腕帶2之間內(nèi)部連通，其內(nèi)部有充電線路和數(shù)據(jù)線路的走線設(shè)計(jì)，該充電線路和數(shù)據(jù)線路的一端連接到手環(huán)本體1內(nèi)部，一端連接到安裝槽3的充電接口和數(shù)據(jù)接口，當(dāng)在安裝槽3上安裝附屬套件后，手環(huán)本體1能夠 為附屬套件進(jìn)行供電和數(shù)據(jù)通信。腕帶2采用具有一定剛性的材料制造，且腕帶的大小可調(diào)節(jié)，以適應(yīng)不同的操作者手腕大小，保證手環(huán)在手部的位置固定，此外，在手環(huán)與手部接觸部位采用人體工程學(xué)設(shè)計(jì)，接觸面設(shè)計(jì)有海綿或是泡沫等材料做成的緩沖區(qū)，提高使用者在佩戴時(shí)的舒適度。

在不連接任何其他附屬套件的情況下，手部動(dòng)作識(shí)別手環(huán)能夠單獨(dú)對(duì)操作者簡(jiǎn)單的手指動(dòng)作進(jìn)行識(shí)別，手環(huán)本體1通過無線或有線的方式連接附近智能設(shè)備，如手機(jī)、虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔，個(gè)人電腦等，通過對(duì)操作者簡(jiǎn)單的手指動(dòng)作進(jìn)行識(shí)別，手部動(dòng)作識(shí)別手環(huán)可以作為空中鼠標(biāo)使用，比如操作者的手指握拳時(shí)，手部動(dòng)作識(shí)別手環(huán)識(shí)別其為“確定”，操作者的手指松開到一定程度時(shí)，手部動(dòng)作識(shí)別手環(huán)識(shí)別其為“取消”，類似的還可以設(shè)定一些其他的程序?qū)崿F(xiàn)其他的功能；在不連接任何其他附屬套件時(shí)，手部動(dòng)作識(shí)別手環(huán)還能實(shí)現(xiàn)采集三維數(shù)據(jù)，其具體實(shí)現(xiàn)過程是：適當(dāng)向內(nèi)彎曲手腕，將手環(huán)本體1側(cè)面的CMOS傳感器14、15對(duì)物體拍照能夠得到物體的三維數(shù)據(jù)并通過LED顯示器17顯示數(shù)據(jù)，CMOS傳感器根據(jù)不同的需要搭配不同的鏡頭，不僅如此，手環(huán)本體1還可以實(shí)時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)給外部設(shè)備。

智能手環(huán)在配合虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔中使用時(shí)，通過CMOS傳感器14、15可以使操作者在不移動(dòng)頭部的情況下發(fā)現(xiàn)手部所處的位置以及手部周圍的空間影像，準(zhǔn)確地在現(xiàn)實(shí)空間中找到物體，光線不足的情況下自動(dòng)開啟LED補(bǔ)光燈16。

如圖2所示，將手指動(dòng)作識(shí)別附屬套件4安裝到腕帶2上，手環(huán)本體1通過電源開關(guān)12開啟，通過CMOS傳感器41、43對(duì)操作者的手指進(jìn)行識(shí)別，在光線不足的情況下自動(dòng)開啟LED補(bǔ)光燈16補(bǔ)光；通過在LED顯示屏17上操作或使用相應(yīng)的手指動(dòng)作來對(duì)手環(huán)本體1內(nèi)部的電路功能進(jìn)行設(shè)置，并在LED顯示屏17上顯示操作信息，與操作者進(jìn)行交互。將手部動(dòng)作識(shí)別附屬附屬套件4固定連接到智能手環(huán)腕帶2上的安裝槽3上后，智能手環(huán)采集到的手部動(dòng)作數(shù)據(jù)相比單獨(dú)使用手部動(dòng)作識(shí)別手環(huán)采集的手部動(dòng)作更加詳細(xì)與精確。智能手環(huán)通過CMOS傳感器采集手部動(dòng)作的數(shù)據(jù)后，通過手環(huán)本體1內(nèi)的微處理器對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析，配合相應(yīng)的算法，比如使用雙目立體視覺匹配算法，可以得到最接近真實(shí)的手部特別是手指的三維影像，而使智能手環(huán)具有精確的手指動(dòng)作識(shí)別功能，能夠?yàn)榕c智能手環(huán)連接的虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、混合現(xiàn)實(shí)、影像現(xiàn)實(shí)等設(shè)備提供手部追蹤與控制功能，該功能用途不局限于虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域，在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)，工業(yè)設(shè)計(jì)，高危作業(yè)等領(lǐng)域也有相當(dāng)大的使用空間。

如圖3所示，將游戲套件5連接到手部動(dòng)作識(shí)別手環(huán)腕帶2上的固定槽3上后，智能 手環(huán)配合游戲套件5為三種以上的游戲場(chǎng)景提供游戲內(nèi)角色控制功能，增加游戲玩家的臨場(chǎng)感；游戲套件5內(nèi)部還設(shè)置有充電模塊，可通過充電口進(jìn)行充電，以滿足長(zhǎng)時(shí)間的游戲用電需求；功能按鍵設(shè)置有發(fā)射按鈕51，扳機(jī)鍵52，以及分別用中指、無名指、小指操控的其他3個(gè)自定義功能鍵，為了防止勿觸，上述3個(gè)自定義功能鍵采用靠近手柄與中指、無名指、小指對(duì)應(yīng)的流線型凹槽內(nèi)部，需要伸長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的手指到一定程度才能摁壓到相應(yīng)按鍵，手握部分整體采用人體工程學(xué)的流線型設(shè)計(jì)，減輕操作時(shí)的不適與局部肌肉疲憊。

以上所述的僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些也應(yīng)該視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，這些都不會(huì)影響本實(shí)用新型實(shí)施的效果和專利的實(shí)用性。