CN112204501A

CN112204501A - 可穿戴式姿势识别装置及相关的操作方法和系统

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Publication number: CN112204501A
Application number: CN201980028911.6A
Authority: CN
Inventors: 陈维达
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-02-28
Filing date: 2019-02-27
Publication date: 2021-01-08
Also published as: US11705748B2; US20200409470A1; WO2019165972A1; EP3759577A4; EP3759577A1

Abstract

一种可穿戴式姿势识别装置，包括多个电极、信号发生器，以及信号处理器，多个电极被布置为布置在穿戴者的身体部位上，信号发生器被布置为向多个电极中的至少一个提供信号，以用于将相应的激励信号传输到穿戴者的身体部位，信号处理器被布置为处理由其余电极中的至少一个接收作为相应的激励信号的结果的相应的响应信号，以用于确定用于姿势识别的电阻抗断层图。

Description

可穿戴式姿势识别装置及相关的操作方法和系统

技术领域

本发明涉及可穿戴式姿势识别装置及其相关的操作方法和系统。

背景技术

随着由消费者对具有进阶功能的便携式装置的渴望而推动的科技的快速发展，近年来，可穿戴式装置在消费市场上变得非常受欢迎。

通常，可穿戴式电子装置可以穿戴在用户的身体的任何部位上，同时提供一个或多个功能。例如，数字手表可以佩戴在用户的手腕上以显示时间，智能眼镜可以作为便携式手机和相机佩戴在用户的头部上等。

一些现有的可穿戴式电子装置可以借助于该装置的惯性测量单元(IMU)来提供姿势识别功能。通过使用IMU检测运动和旋转，可穿戴式电子装置的运动可被检测并用于推断用户的运动。但是，这种姿势识别功能通常很粗略，容易出错，并因此不可靠。

仍然需要能够提供具有合理的准确度的精细的姿势识别功能的可穿戴式电子装置，以用于延伸的应用。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种使用可穿戴式姿势识别装置的姿势识别的方法，其包括：将多个电极布置在穿戴者的身体部位上；将信号提供到多个电极中的至少一个，以用于将相应的激励信号传输到穿戴者的身体部位；以及处理由其余电极中的至少一个接收的作为相应的激励信号的结果的相应的响应信号，以用于确定用于姿势识别的电阻抗断层图。激励信号可通过身体部位衰减。

电极可以是接触式的，其被布置为在穿戴了可穿戴式姿势识别装置时接触穿戴者的身体部位，或者它们可以是非接触式的，其未被布置为在穿戴了可穿戴式姿势识别装置时接触穿戴者的身体部位。

在第一方面的一个实施例中，该方法还包括在可穿戴式姿势识别装置与外部电子装置和服务器中的一个或两个之间通信信息和数据。

在第一方面的一个实施例中，该方法还包括基于由信号处理器处理的信号，重建电阻抗断层图。该重建可在可穿戴式姿势识别装置处，外部电子装置或服务器处，或两者处执行。

在第一方面的一个实施例中，该方法还包括将重建的电阻抗断层图与数据库中的预定电阻抗断层图进行比较以确定匹配，其中，预定电阻抗断层图各自对应于相应的姿势；以及基于确定的匹配，确定与重建的电阻抗断层图相关联的姿势。该比较和确定可在可穿戴式姿势识别装置处，外部电子装置或服务器处，或两者处执行。

在第一方面的一个实施例中，该方法还包括使用从通信模块接收到的信号和重建的电阻抗断层图中的一个或两个，基于机器学习方法训练数据库。该训练可在可穿戴式姿势识别装置处，外部电子装置或服务器处，或两者处执行。

在第一方面的一个实施例中，该方法还包括基于确定的姿势确定响应。该确定可在可穿戴式姿势识别装置处，外部电子装置或服务器处，或两者处执行。

在第一方面的一个实施例中，该方法还包括将指示确定的响应的信号传输到要被控制的装置或系统以影响其操作。该传输可从可穿戴式姿势识别装置，或从外部电子装置或服务器进行。

在第一方面的一个实施例中，该通信是无线的。

在第一方面的一个实施例中，服务器包括云计算服务器，并且外部电子装置包括移动电话，计算机或平板电脑。

在第一方面的一个实施例中，多个电极被布置为同时作为传输电极和接收电极操作。

在第一方面的一个实施例中，该方法还包括选择多个电极中的至少一个作为传输电极，并选择其余电极中的至少一个作为接收电极。该传输和接收可以多个不同的电极配置重复，即，在将不同的电极用于传输电极和接收电极的情况下重复。

在第一方面的一个实施例中，多个电极是带的形式，其彼此间隔开。可替代地，电极可以是点、销、针等的形式。

在第一方面的一个实施例中，该方法还包括确定可穿戴式姿势识别装置的运动以影响电阻抗断层图的确定。例如，如果确定了可穿戴式姿势识别装置的运动过度或太突然，则可以丢弃来自电极的信号。

在第一方面的一个实施例中，该方法还包括检测穿戴者的生理信号以影响电阻抗断层图的确定。例如，如果确定了生理信号的运动过度异常，则可以丢弃来自电极的信号。

在第一方面的一个实施例中，可穿戴式姿势识别装置被布置为腕戴式以用于识别手部姿势。手部姿势可以指手指，手腕，手掌等的运动(平移，旋转等)。可穿戴式姿势识别装置可被布置为穿戴在不同的身体部位上，以用于识别另一身体部位的姿势或运动。

根据本发明的第二方面，提供了一种使用可穿戴式姿势识别装置的姿势识别系统，其包括：多个电极，其被布置为布置在穿戴者的身体部位上；用于向多个电极中的至少一个提供信号的装置，以用于将相应的激励信号传输到穿戴者的身体部位；以及用于处理由其余电极中的至少一个接收作为相应的激励信号的结果的相应的响应信号的装置，以用于确定用于姿势识别的电阻抗断层图。激励信号可通过身体部位衰减。

在第二方面的一个实施例中，该系统还包括用于在可穿戴式姿势识别装置与外部电子装置和服务器中的一个或两个之间通信信息和数据的装置。

在第二方面的一个实施例中，该系统还包括用于基于由信号处理器处理的信号重建电阻抗断层图的装置。该重建可在可穿戴式姿势识别装置处，外部电子装置或服务器处，或两者处执行。

在第二方面的一个实施例中，该系统还包括用于将重建的电阻抗断层图与数据库中的预定电阻抗断层图进行比较以确定匹配，其中，预定电阻抗断层图各自对应于相应的姿势；以及基于确定的匹配，确定与重建的电阻抗断层图相关联的姿势的装置。该比较和确定可在可穿戴式姿势识别装置处，外部电子装置或服务器处，或两者处执行。

在第二方面的一个实施例中，该系统还包括用于基于确定的姿势确定响应的装置。该确定可在可穿戴式姿势识别装置处，外部电子装置或服务器处，或两者处执行。

在第二方面的一个实施例中，该系统还包括用于使用从通信模块接收到的信号和重建的电阻抗断层图中的一个或两个，基于机器学习方法训练数据库的装置。该训练可在可穿戴式姿势识别装置处，外部电子装置或服务器处，或两者处执行。

在第二方面的一个实施例中，该系统还包括用于将指示确定的响应的信号传输到要被控制的装置或系统以影响其操作的装置。该传输可从可穿戴式姿势识别装置，或从外部电子装置或服务器进行。

在第二方面的一个实施例中，该通信是无线的。

在第二方面的一个实施例中，服务器包括云计算服务器，优选地由软件和硬件的组合实现，并且外部电子装置包括移动电话，计算机或平板电脑。

在第二方面的一个实施例中，多个电极被布置为同时作为传输电极和接收电极操作。

在第二方面的一个实施例中，该系统还包括用于选择多个电极中的至少一个作为传输电极，并选择其余电极中的至少一个作为接收电极的装置。该传输和接收可以多个不同的电极配置重复，即，在将不同的电极用于传输电极和接收电极的情况下重复。

在第二方面的一个实施例中，多个电极是带的形式，其彼此间隔开。可替代地，电极可以是点、销、针等的形式。

在第二方面的一个实施例中，该系统还包括用于确定可穿戴式姿势识别装置的运动以影响电阻抗断层图的确定的装置。例如，如果确定了可穿戴式姿势识别装置的运动过度或太突然，则可以丢弃来自电极的信号。

在第二方面的一个实施例中，该系统还包括用于检测穿戴者的生理信号以影响电阻抗断层图的确定的装置。例如，如果确定了生理信号的运动过度异常，则可以丢弃来自电极的信号。

在第二方面的一个实施例中，可穿戴式姿势识别装置被布置为腕戴式以用于识别手部姿势。手部姿势可以指手指，手腕，手掌等的运动(平移，旋转等)。

根据本发明的第三方面，提供了一种可穿戴式姿势识别装置，其包括：多个电极，其被布置为布置在穿戴者的身体部位上；信号发生器，其被布置为向多个电极中的至少一个提供信号，以用于将相应的激励信号传输到穿戴者的身体部位；以及信号处理器，其被布置为处理由其余电极中的至少一个接收作为相应的激励信号的结果的相应的响应信号，以用于确定用于姿势识别的电阻抗断层图。激励信号可通过身体部位衰减。

在第三方面的一个实施例中，可穿戴式姿势识别装置还包括通信模块，通信模块被布置为在可穿戴式姿势识别装置与外部电子装置和服务器中的一个或两个之间通信信息和数据。

在第三方面的一个实施例中，通信模块被布置为将由信号处理器处理的信号传输到外部电子装置或服务器，以用于确定用于姿势识别的电阻抗断层图。

在第三方面的一个实施例中，外部电子装置或服务器被布置为：基于从通信模块接收的信号重建电阻抗断层图。

在第三方面的一个实施例中，外部电子装置或服务器被布置为：将重建的电阻抗断层图与数据库中的预定电阻抗断层图进行比较以确定匹配，其中，预定电阻抗断层图各自相应于相应的姿势；以及基于确定的匹配，确定与重建的电阻抗断层图相关联的姿势。

在第三方面的一个实施例中，外部电子装置或服务器被布置为：基于确定的姿势确定响应。

在第三方面的一个实施例中，外部电子装置或服务器还被布置为：使用从通信模块接收的信号和重建的电阻抗断层图中的一个或两个，基于机器学习方法训练数据库。

在第三方面的一个实施例中，外部电子装置或服务器还被布置为将指示确定的响应的信号传输到要被控制的装置或系统以影响其操作。

在第三方面的一个实施例中，外部电子装置或服务器还被布置为向可穿戴式姿势识别装置传输指示确定的响应的信号。

在第三方面的一个实施例中，通信模块被布置为从外部电子装置或服务器接收：指示基于确定的电阻抗断层图确定的姿势的信号，或指示基于确定的电阻抗断层图确定的响应的信号。

在第三方面的一个实施例中，通信模块包括无线通信模块。无线通信模块优选地包括LTE，Wi-Fi，NFC，紫蜂等通信模块。

在第三方面的一个实施例中，外部电子装置包括移动电话，计算机或平板电脑。

在第三方面的一个实施例中，服务器包括云计算服务器，优选地由软件和硬件的组合实现。

在第三方面的一个实施例中，多个电极被布置为同时作为传输电极和接收电极操作。例如，电极A可以在时间t作为传输电极操作，并且在时间t+Δt作为接收电极操作。

在第三方面的一个实施例中，可穿戴式姿势识别装置还包括多路复用器，其被布置为选择多个电极中的至少一个作为传输电极并且选择其余电极中的至少一个作为接收电极。

在第三方面的一个实施例中，多个电极是带的形式，其彼此间隔开。可替代地，电极可以是点、销、针等的形式。

在第三方面的一个实施例中，多个电极大体相等地彼此间隔开。

在第三方面的一个实施例中，可穿戴式姿势识别装置还包括柔性主体，其被布置为由穿戴者穿戴，并且多个电极布置在柔性主体上。优选地，柔性主体被布置成通过固有的弹性而适配在穿戴者上。

在第三方面的一个实施例中，可穿戴式姿势识别装置还包括以下中的一个或多个：显示器；一个或多个致动器或触敏显示器，以用于接收来自穿戴者的输入；以及电源。电源优选地是可再充电电源，并且可选地被布置为被感应充电。

在第三方面的一个实施例中，可穿戴式姿势识别装置还包括IMU，其被布置成确定可穿戴式姿势识别装置的运动，以影响电阻抗断层图的确定。

在第三方面的一个实施例中，可穿戴式姿势识别装置还包括一个或多个生物传感器，其被布置为检测穿戴者的生理信号，以影响电阻抗断层图的确定。该一个或多个生物传感器包括以下中的任何一个：血氧水平传感器；脉搏率传感器；压力传感器；温度传感器；心率传感器；以及肌电图检测器。

在第三方面的一个实施例中，可穿戴式姿势识别装置还包括GPS模块，其被布置为确定可穿戴式姿势识别装置的位置。确定的位置可以可选地用于影响电阻抗断层图的确定。

在第三方面的一个实施例中，可穿戴式姿势识别装置还包括麦克风，或类似的语音输入装置，其与处理器可操作地连接以用于处理接收的声音。在一个示例中，该布置使该装置能够被语音控制。在又一示例中，该布置使用户的语音能够转换为在该装置的显示器屏幕上显示的文本。

在第三方面的一个实施例中，可穿戴式姿势识别装置还包括槽或座，其被布置为接收sim卡，数据卡等，以用于延伸该装置的存储或功能(例如，通信和连接)。

在第三方面的一个实施例中，可穿戴式姿势识别装置被布置为腕戴式以用于识别手部姿势。手部姿势可以指手指，手腕，手掌等的运动(平移，旋转等)。

根据本发明的第四方面，提供了一种姿势识别系统，其包括：根据第一方面的可穿戴式姿势识别装置，以及外部电子装置和服务器中的一个或两个，其被布置成与可穿戴式姿势识别装置进行数据通信。

在第四方面的一个实施例中，外部电子装置和服务器是根据第二方面的外部电子装置和服务器。

在第四方面的一个实施例中，该系统还包括充电器，其用于为可穿戴式姿势识别装置充电。充电器可以是被布置成为可穿戴式姿势识别装置无线充电的无线充电器。

附图说明

现在将通过示例的方式参考附图描述本发明的实施例，其中：

图1是示出根据本发明的一个实施例的使用可穿戴式姿势识别装置来实现的姿势识别方法的流程图；

图2是根据本发明的一个实施例的腕带形式的可穿戴式姿势识别装置的示意图；

图3A是根据本发明的一个实施例的手表形式的可穿戴式姿势识别装置的正视图；

图3B是图3A的可穿戴式姿势识别装置的后视图

图4是根据本发明的一个实施例的可穿戴式姿势识别装置的功能框图；

图5是根据本发明的一个实施例的云计算服务器形式的服务器的功能框图；

图6是根据本发明的一个实施例的用于图2的可穿戴式姿势识别装置的充电器的示意图；

图7是根据本发明的一个实施例的被布置为与图2至图3B的可穿戴式姿势识别装置一起使用的环附件的示意图；

图8A是根据本发明的一个实施例的结合可穿戴式姿势识别装置的系统；

图8B是根据本发明的一个实施例的结合可穿戴式姿势识别装置的系统；

图8C是根据本发明的一个实施例的结合可穿戴式姿势识别装置的系统；以及

图8D是根据本发明的一个实施例的结合可穿戴式姿势识别装置的系统。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的一个实施例的使用可穿戴式姿势识别装置来实现的姿势识别方法100。该方法开始于步骤102，其中可穿戴式姿势识别装置由用户穿戴。可穿戴式姿势识别装置包括被布置为布置在用户的身体部位上的电极。在优选的实施方式中，该身体部位可以是手腕。电极可以是接触式或非接触式的。

在步骤104，信号被提供到电极中的至少一个，以用于将相应的激励信号传输到穿戴者的身体部位。该激励信号可能会在通过穿戴者的身体部位时衰减。所提供的信号可包括30kHz至50kHz的波形。激励信号可具有不同的频率，相位，幅度等的组合。例如，激励信号可以由具有(1)不同的形状：方波，矩形波，三角波，梳状波，正弦波等；不同的扫描频率或幅度：线性调频功能等；(2)不同的调制：幅度调制或频率调制；或(4)它们的任何组合的波形形成。在一个示例中，电极中的一个被布置为将激励信号传输到穿戴者的身体部位。在另一示例中，两个电极被布置为同时将各自的激励信号传输到穿戴者的身体部位。该两个信号可以具有相同或不同的特性。激励信号可能会在通过用户时衰减。

在步骤106中，未用于传输的其余电极中的一个或多个可以接收作为相应的激励信号的结果的响应信号。在一个示例中，该激励可通过用户的身体部位并由其余电极中的一个或多个接收(picked up)。对于不同的电极，接收响应信号的时间可以不同。

优选地，使用用作传输电极和接收电极的不同电极来重复步骤104和步骤106，以获得关于由用户的身体部位提供的响应的更多信息。在一个示例中，相同的电极甚至可以重复传输和接收。

在步骤104和步骤106中获得足够的数据或信息之后，或者在步骤104和步骤106中完成激励周期之后，该方法进行到步骤108，在步骤108中，基于接收和处理的信号重建电阻抗断层图。该重建可以在可穿戴式姿势识别装置处执行，或者可以在与可穿戴式姿势识别装置可操作地连接的服务器或外部电子装置处执行。

然后，在步骤110中，将重建的电阻抗断层图与数据库中的预定电阻抗断层图进行比较，以确定匹配。更具体地，将重建的电阻抗断层图与数据库中的预定电阻抗断层图进行比较，以确定哪个预定电阻抗断层图最类似于重建的电阻抗断层图。数据库可被提供到可穿戴式姿势识别装置，或服务器或外部电子装置，或两者。在一个实施例中，可使用经处理的信号和重建的电阻抗断层图基于机器学习方法来训练数据库。通过训练，数据库可被训练以提高比较速度和准确性。

在步骤112中，基于所确定的匹配，确定与重建的电阻抗断层图相关联的姿势。该确定可以基于从该数据库或单独的数据库的查找，该查找将不同的预定电阻抗断层图与预定姿势相关联。

在步骤114中，基于所确定的姿势，确定响应。例如，可以通过查找将不同的预定姿势与预定响应相关联的数据库来确定该响应。本实施例中的响应可以是影响外部电子装置或系统的操作的控制信号，或者可以是在外部电子装置或系统上产生结果的信号。在步骤116中，指示所确定的响应的信号被传输到要被控制的装置或系统，以影响该装置或系统的操作。

图2示出了根据本发明的一个实施例的腕带200形式的可穿戴式姿势识别装置。腕带200包括布置成由穿戴者佩戴的柔性主体202。优选地，柔性主体202被布置成通过固有的弹性而适配在穿戴者上。柔性主体202因此可以适于由具有不同手腕尺寸的用户佩戴。

在腕带200的内表面上布置有可同时作为传输电极和接收电极操作的多个电极204。电极204是彼此间隔开的带的形式。在本实施例中，电极204大体相等地间隔开。然而，在一些实施例中，这不是必需的。电极204的数量可以是大于2的任何数量。电极204可以由铜，铝或金属合金制成。显示器206布置在腕带200的外表面上。显示器206可以是触敏的，以为用户提供与腕带200进行交互(向腕带200提供输入)的装置。将在下面进一步详细描述腕带200的各种内部结构。

图3A和图3B示出了根据本发明的一个实施例的手表300形式的可穿戴式姿势识别装置。手表300包括提供显示的表盘302。柔性表带303连接至表盘。优选地，在至少一个表带的开口端处设置有扣环或连接器305，以允许手表被佩戴。在表带303的内表面上布置有可同时作为传输电极和接收电极操作的多个电极304。手表300还包括用于接收用户输入的致动器308。致动器308可以是拨盘，按钮，滑动件等的形式。将在下面进一步详细描述手表300的各种内部结构。

图4示出了根据本发明的一个实施例的可穿戴式姿势识别装置400的功能框图。图2至图3B中的腕带200和手表300可以包括与图4所示的配置相似或相同的配置。

装置400包括被布置为布置在穿戴者的身体部位上的电极410。电极410可以与图2至图3B所示的电极204、304相同。电极410可各自适于同时作为传输电极和接收电极操作。多路复用器404被布置为以选择电极410中的至少一个作为传输电极并且选择其余电极中的至少一个作为接收电极。多路复用器可以由处理器406控制，以实现预定的电极激励方案，以在不同的情况下选择不同的电极410作为传输电极。

信号发生器402(例如波形发生器的形式)被布置为向被选择为传输电极的一个或多个电极提供波形信号，以用于将相应的激励信号传输至穿戴者的身体部位。在操作中，信号发生器402可以向不同的传输电极提供不同的波形信号，并且它可以同时向多个传输电极传输波形信号。在传输激励信号时，其余电极410中的一个或多个可以被选择为接收电极以接收作为相应的激励信号的结果的响应信号。

作为处理器406的一部分的信号处理器408被布置为处理由其余电极中的至少一个接收作为相应的激励信号的结果的相应的响应信号，以用于确定用于姿势识别的电阻抗断层图。信号处理器可执行各种信号处理，包括模拟数字转换(ADC)，数字模拟转换(DAC)，噪声抑制，信噪比(SNR)提升，滤波等。由信号处理器处理的数据可以通过通信模块传输到外部电子装置或服务器，以用于进一步处理，或者可以由处理器406进一步处理。该进一步处理包括优选地使用图1中的方法步骤108至步骤116中的一个或多个来确定用于姿势识别的电阻抗断层图。

在本实施例中，可以使用一个或多个微控制单元(MCU)，控制器，中央处理器(CPU)，逻辑门部件，集成电路(IC)等来实现处理器。在一个实施例中，处理器还被布置为处理与所确定的姿势相关联的信号和数据，与所确定的姿势相关联的所确定的响应等。

装置400还包括存储器模块414。存储器模块414可以包括易失性存储器单元(例如随机存取存储器(RAM))，非易失性单元(例如只读存储器(ROM)，可擦可编程只读存储器(EPROM)，带电可擦可编程只读存储器(EEPROM)和闪存)或两者。存储器模块414可以用于存储用于操作装置的程序代码和指令。优选地，存储器模块414还可以存储由信号处理器408或处理器406处理的数据。

显示器或指示器412可设置在装置400中。显示器412可以是有机发光二极管(OLED)显示器，发光二极管(LED)显示器，液晶显示器(LCD)显示器。显示器412可以是触敏的以接收用户输入。在一些实施例中，装置400可以包括例如LED形式的指示器。

装置400还可以包括一个或多个致动器416，其被布置成接收来自用户的输入。致动器416可以是任何形式和数量的按钮，拨动开关，滑动开关，按压开关，拨盘等。用户可以使用致动器416来打开或关闭装置400。用户可使用致动器416来向装置400输入数据。

电源420可以布置在装置400中，以用于为各个模块供电。电源可以包括锂基电池。电源420优选地是可再充电电源。在一个示例中，可再充电电源可以通过诸如设置在装置上的充电端口的有线装置来充电。可替代地，可再充电电源可以通过感应无线充电。

装置400包括通信模块418，通信模块418被布置为在可穿戴式姿势识别装置400与外部电子装置和服务器中的一个或两个之间通信信息和数据。外部电子装置可以是移动电话，计算机或平板电脑。服务器可以是云计算服务器，其优选地由软件和硬件的组合来实现。通信模块可以是有线通信模块，无线通信模块或两者。在具有无线通信模块的实施例中，模块418优选地包括蓝牙模块，特别是低能耗蓝牙模块。然而，在其他实施例中，无线通信模块可以替代地或还包括长期演进(LTE)通信，Wi-Fi通信，近场通信(NFC)，紫蜂(ZigBee)通信模块。

在本发明的一个实施例中，通信模块418被布置为将由信号处理器处理的信号传输到外部电子装置或服务器，以用于确定用于姿势识别的电阻抗断层图。通信模块418还可被布置为从外部电子装置或服务器接收：指示基于所确定的电阻抗断层图来确定的姿势的信号，或指示基于所确定的电阻抗断层图来确定的响应的信号。

本领域技术人员将理解，可以使用不同的硬件，软件或两者的组合来实现图4所示的模块。而且，该装置可以包括额外的模块或包括更少的模块(一些被省略)。尽管没有清楚地示出，但是装置400中的各个模块直接或间接地可操作地彼此连接。

图5示出了根据本发明的一个实施例的云计算服务器形式的服务器500，其被布置为与图2至图4的装置200、装置300和装置400一起操作。

服务器500被布置为直接或间接地通过外部电子装置与装置200、装置300、装置400通信数据。在一个实施例中，服务器500被布置为从装置200、装置300、装置400接收由信号处理器408处理的信号，以用于确定用于姿势识别的电阻抗断层图。在另一实施例中，服务器500被布置为从与装置200、装置300、装置400可操作地连接的外部电子装置接收由信号处理器408处理的信号，以用于确定用于姿势识别的电阻抗断层图。

服务器500包括图像重建模块502，图像重建模块502被布置为基于从装置200、装置300、装置400的通信模块接收的信号来重建电阻抗断层图。该重建可以包括执行反投影，SNR提升，伪影校正，图像校正，配准，融合，归一化等。

服务器500还包括图像识别模块504，图像识别模块504被布置为将重建的电阻抗断层图与数据库512中的预定电阻抗断层图进行比较以确定匹配。数据库中的预定电阻抗断层图各自对应于相应的姿势。图像识别模块504确定与重建的电阻抗断层图最相似的预定电阻抗断层图。在一个示例中，图像识别模块504可以确定不存在匹配，在这种情况下，可以将响应提供给装置200、装置300、装置400，或者与装置200、装置300、装置400可操作地连接的外部电子装置。

基于由图像识别模块提供的确定的匹配结果，姿势确定模块508确定与重建的电阻抗断层图相关联的预定姿势。预定姿势及与其相关联的预定电阻抗断层图可由用户使用外部电子装置上的应用程序来设置，并存储在服务器中。

服务器还包括响应确定模块510，响应确定模块510被布置为基于所确定的姿势来确定响应。与相应的姿势相关联的响应是预定的，例如由用户使用外部电子装置上的应用程序来设置，并且存储在服务器中。响应确定模块510可以将指示所确定的响应的信号传输到要被控制的装置或系统以影响其操作。可替代地，响应确定模块510可以将指示所确定的响应的信号传输到装置200、装置300、装置400，其又将控制信号提供给要被控制的装置或系统以影响其操作。

优选地，服务器500包括训练模块506，其基于从通信模块接收的信号，使用机器学习方法学习重建的电阻抗断层图，匹配结果等。训练模块506相应地训练数据库512以提高匹配准确性和速度。

本领域技术人员将理解，服务器500中的一个或多个模块可以在装置200、装置300、装置400上，在连接到装置200、装置300、装置400的外部电子装置上或在两者上实现。

图6示出了在本发明的一个实施例中用于装置200的充电器900。充电器900具有主体，该主体具有平坦的基座900B和两个大体半球形的侧面900L，900R。环形狭槽900S布置在两个半球形侧面900L，900R之间，以用于接收装置200。用于将装置200固定到充电器狭槽900S的装置可以包括机械锁，磁性锁等。在一个示例中，装置200包括磁性锁构件，并且充电器包括在狭槽900S中的相应磁性锁构件，其可将装置200锁定和对准在狭槽900S中。主体的两侧上的是通用串行总线(USB)端口，其用于通过电缆从外部电子装置接收数据/电源，或将数据/电源传输到外部电子装置。在其他实施例中，USB端口可由其他标准的数据/电源端口(例如，闪电端口)代替。充电器900可以结合或者可以是下面进一步详细描述的信息处理系统。

图7示出了环1000，其被布置为与装置200、装置300一起操作以提高装置200、装置300的测量准确性或功能。环1000的尺寸可以合适地设置为戴在用户的手指上。在一个实施例中，环1000可以具有与装置200、装置300的构造类似的构造。环1000可以被布置为使用蓝牙，近场通信或其他无线通信协议与装置200、装置300进行通信。环可包括电极，其用作参考点或如装置200、装置300上的电极一样操作，以提供改进的姿势识别准确性。在一些实施例中，环1000可以结合或者可以是下面进一步详细描述的信息处理系统。

图8A至图8D示出了根据本发明的一个实施例的结合可穿戴式姿势识别装置200、可穿戴式姿势识别装置300的各种系统。系统800A至系统800B包括可穿戴式姿势识别装置200、可穿戴式姿势识别装置300，移动电话形式的外部电子装置700，具有与服务器500的结构相似或相同的结构的服务器500A至服务器500D，以及要基于识别的姿势被控制的系统或装置10。系统800C至系统800D包括除外部电子装置700之外的所有这些部件。在这些实施例中，要基于识别的姿势被控制的系统或装置10可以是任何计算系统，例如，智能电话控制模块，智能家居控制模块，计算机等。

在图8A中的系统800A的实施例中，在系统800A中的装置200、装置300检测响应于由电极提供的激励信号而接收的响应信号。装置200、装置300将处理的信号传输到智能电话700，并且因此传输到服务器500A。装置200、装置300与电话700之间的通信链路X可以是无线通信链路，诸如蓝牙通信链路。电话700和服务器500A之间的通信链路Y可以是无线通信链路，例如蜂窝通信链路。在该示例中，服务器500A可以被布置为处理从装置200、装置300传输的处理的信号，以用于：电阻抗断层图的重建，与重建的电阻抗断层图相关联的姿势的确定，基于确定的姿势的响应的确定等。服务器500A可以执行一个或多个这些步骤，并经由链路X和链路Y将结果传输到装置200、装置300或电话700，以用于执行其余的步骤。在该实施例中，服务器500A向装置200、装置300传输指示确定的响应的信号，装置200、装置300又经由通信链路Z向要被控制的装置或系统10提供控制信号，以影响该装置或系统的操作。该通信链路优选地是无线通信链路。

图8B中的系统800B的实施例与图8A的相同，不同之处在于指示确定的响应的信号由服务器500B经由通信链路W直接传输到要控制的装置。在该实施例中，优选地，在装置200、装置300与要被控制的装置10之间不需要直接连接。

图8C中的系统800C的实施例与图8A的相同，不同之处在于智能电话700被省略。在该实施例中，装置200、装置300通过通信链路P与服务器500C直接通信。通信链路P优选地是无线通信链路，诸如蜂窝或Wi-Fi通信链路。服务器500C在确定结果时将结果传输到装置200、装置300，以允许装置200、装置300经由通信链路Q向要被控制的系统或装置10提供控制信号。通信链路Q优选地是无线通信链路。

图8D中的系统800D的实施例与图8C的相同，不同之处在于指示确定的响应的信号由服务器500D经由通信链路R直接传输到要被控制的装置，通信链路R优选地是无线的。在该实施例中，优选地，在装置200、装置300与要被控制的装置10之间不需要直接连接。

在图5至图8D中的服务器500，服务器500A至服务器500D，充电器900，环附件1000，以及外部电子装置700可以使用一个或多个以下的示例性信息处理系统来实现。信息处理系统可以具有不同的配置，并且它通常包括接收，存储和执行适当的计算机指令或代码所必需的合适的部件。信息处理系统的主要部件是处理单元和存储器单元。处理单元是诸如CPU，MCU等的处理器。存储器单元可以包括易失性存储器单元(例如RAM)，非易失性单元(例如ROM，EPROM，EEPROM和闪存)或两者。可选地，信息处理系统还包括一个或多个输入装置，例如键盘，鼠标，手写笔，麦克风，触觉输入装置(例如，触摸屏)和视频输入装置(例如，相机)。信息处理系统可以进一步包括一个或多个输出装置，诸如显示器，扬声器，磁盘驱动器和打印机中的一个或多个。显示器可以是液晶显示器，发光显示器或可以是触敏的或可以不是触敏的任何其他合适的显示器。信息处理系统还可以包括一个或多个磁盘驱动器，其可以包括固态驱动器，硬盘驱动器，光盘驱动器和/或磁带驱动器。合适的操作系统可以安装在信息处理系统中，例如，在磁盘驱动器上或信息处理系统的存储器单元204中。存储器单元和磁盘驱动器212可以由处理单元操作。信息处理系统200还优选地包括通信模块，其用于与一个或多个其他计算装置(诸如服务器、个人计算机、终端、无线或手持式计算装置)建立一个或多个通信链路(未示出)。通信模块可以是调制解调器、网络接口卡(NIC)、集成网络接口、射频收发器、光端口、红外端口、USB连接或其他接口。通信链路可以是有线的或无线的，其用于传送命令、指令、信息和/或数据。优选地，处理单元、存储器单元，以及可选地输入装置、输出装置、通信模块和磁盘驱动器通过总线、外设组件互连(PCI)(诸如高速外设组件互连(PCI Express))，通用串行总线(USB)和/或光纤总线结构彼此连接。在一个实施例中，这些部件中的一些可通过诸如因特网或云计算网络的网络连接。外部电子装置可以是移动电话，计算机或平板电脑。服务器可以是云计算服务器，其优选地通过软件和硬件的组合来实现。

本发明的上述实施例中的可穿戴式姿势识别装置和系统可直接或通过服务器与不同的系统和装置连接，以用于控制这些系统和装置。示例性应用包括：

(8)智能手机控制

识别的姿势可以用于控制智能电话的操作。例如，握拳会锁定手机屏幕，触发手机捕获图像等。

(9)智能家居控制

识别的姿势可以用于控制智能电话的操作。例如，握拳会关闭灯，拉直两个手指可打开两个灯，三个手指可打开三个灯等。

(10)音乐姿势训练

识别的姿势可以用作音乐家训练程序的一部分，以在各种情况下确定应用的姿势或什至施加的力来辅助例如小提琴训练。

(11)运动姿势训练

识别的姿势可以用作运动训练程序的一部分，以在各种情况下确定应用的姿势或什至施加的力来辅助例如标枪投掷训练。

(12)虚拟现实/增强现实(VR/AR)游戏

识别的姿势可以作为游戏控制(用户输入)用作游戏系统的一部分。

(13)手语翻译

识别的姿势可以用于实时手语翻译。例如，将手语实时转换为计算机屏幕上的文本，

以辅助手语翻译。

(14)快速初步医学筛检

识别的姿势可用于与在其上佩戴有该装置的身体部位相关联的疾病的实时初步医学筛检。在一个特定示例中，该装置可用于腕管综合征(CTS)筛检。CTS是一种常见的医学病症，其通常由腕部的正中神经受压引起，从而导致手和手臂疼痛，麻木和刺痛。CTS现有的临床诊断采用医院中的神经传导检查和超声，这是比较复杂的，并需要漫长的等待时间(由于大量需求，并且医院中相对较少的资源)。在一个示例中，腕带提供了一种便携式成像模式，其具有以高速(<1分钟)捕获腕部的横截面的能力。这样，可以容易地测量腕管内或附近的正中神经的横截面面积以进行评估。

尽管不是必需的，但是参考附图描述的实施例可以被实现为应用程序编程接口(API)或由开发人员使用的一系列库，或者可以包括在另一软件应用程序(诸如终端或个人计算机操作系统或便携式计算装置操作系统)内。总体上，由于程序模块包括有助于执行特定功能的例程，程序，对象，部件和数据文件，因此本领域技术人员将理解，软件应用程序的功能可以分布在多个例程，对象或部件上，以实现与本文所需的功能相同的功能。

还应当理解，在本发明的方法和系统完全由计算系统实现或部分由计算系统实现的情况下，可以利用任何适当的计算系统架构。这将包括独立计算机，网络计算机和专用硬件装置。在使用术语“计算系统”和“计算装置”的情况下，这些术语旨在涵盖能够实现所述功能的计算机硬件的任何适当布置。

本领域技术人员将理解的是，在不脱离如广泛描述的本发明的精神或范围的情况下，可以对具体实施方式中所示的本发明进行多种变化和/或修改。例如，可穿戴式姿势识别装置可以采取不限于图2至图3B所示的形式的各种形式。可穿戴式姿势识别装置不必戴在手腕上，而是可以穿戴在用户身体的任何其他部位上。信号处理可以大体上完全在可穿戴式姿势识别装置上，部分在可穿戴式姿势识别装置上并且部分在服务器或外部电子装置上，或者大体上完全在服务器或外部电子装置上执行。要基于确定的姿势被控制的装置或系统可以是可操作以直接或间接地与可穿戴式姿势识别装置或服务器通信的任何电子装置。可穿戴式姿势识别装置可以进一步包括惯性测量单元(IMU)，IMU被布置为确定可穿戴式姿势识别装置的运动以影响电阻抗断层图的确定。可穿戴式姿势识别装置可以进一步包括一个或多个生物传感器，其被布置为检测穿戴者的生理信号以影响电阻抗断层图的确定。一个或多个生物传感器可以是以下任何一种：血氧水平传感器；脉搏率传感器；心率传感器；以及肌电图(EMG)检测器。可穿戴式姿势识别装置可以进一步包括全球定位系统(GPS)模块，其被布置为确定可穿戴式姿势识别装置的位置。确定的位置可以可选地用于影响电阻抗断层图的确定。因此，本实施例在所有方面都应被认为是说明性的而不是限制性的。

Claims

1.一种使用可穿戴式姿势识别装置的姿势识别的方法，包括：

将多个电极布置在穿戴者的身体部位上；

将信号提供到所述多个电极中的至少一个，以用于将相应的激励信号传输到所述穿戴者的所述身体部位；以及

处理由其余电极中的至少一个接收的作为所述相应的激励信号的结果的相应的响应信号，以用于确定用于姿势识别的电阻抗断层图。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括在所述可穿戴式姿势识别装置与外部电子装置和服务器中的一个或两个之间通信信息和数据。

3.根据权利要求2所述的方法，还包括基于由所述信号处理器处理的所述信号，重建电阻抗断层图。

4.根据权利要求3所述的方法，还包括：

将所述重建的电阻抗断层图与数据库中的预定电阻抗断层图进行比较以确定匹配，其中，所述预定电阻抗断层图各自对应于相应的姿势；以及

基于所述确定的匹配，确定与所述重建的电阻抗断层图相关联的姿势。

5.根据权利要求4所述的方法，还包括：

使用从所述通信模块接收到的所述信号和重建的电阻抗断层图中的一个或两个，基于机器学习方法训练所述数据库。

6.根据权利要求5所述的方法，还包括：

基于所述确定的姿势确定响应。

7.根据权利要求6所述的方法，还包括：

将指示所述确定的响应的信号传输到要被控制的装置或系统以影响其操作。

8.根据权利要求2至7中任一项所述的方法，其中，所述通信是无线的。

9.根据权利要求2至8中任一项所述的方法，其中，所述服务器包括云计算服务器。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中，所述多个电极被布置为同时作为传输电极和接收电极操作。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，还包括：

选择所述多个电极中的至少一个作为传输电极，并选择其余电极中的至少一个作为接收电极。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其中，所述多个电极彼此间隔开。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，还包括确定所述可穿戴式姿势识别装置的运动以影响所述电阻抗断层图的确定。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的方法，还包括检测所述穿戴者的生理信号以影响所述电阻抗断层图的确定。

15.根据权利要求1至14中任一项所述的方法，其中，所述可穿戴式姿势识别装置被布置为腕戴式以用于识别手部姿势。

16.一种可穿戴式姿势识别装置，包括：

多个电极，其被布置为布置在穿戴者的身体部位上；

信号发生器，其被布置为向所述多个电极中的至少一个提供信号，以用于将相应的激励信号传输到所述穿戴者的所述身体部位；以及

信号处理器，其被布置为处理由其余电极中的至少一个接收作为所述相应的激励信号的结果的相应的响应信号，以用于确定用于姿势识别的电阻抗断层图。

17.根据权利要求16所述的可穿戴式姿势识别装置，还包括通信模块，所述通信模块被布置为在所述可穿戴式姿势识别装置与外部电子装置和服务器中的一个或两个之间通信信息和数据。

18.根据权利要求17所述的可穿戴式姿势识别装置，其中，所述通信模块被布置为将由所述信号处理器处理的信号传输到所述外部电子装置或所述服务器，以用于确定用于姿势识别的所述电阻抗断层图。

19.根据权利要求18所述的可穿戴式姿势识别装置，其中，所述外部电子装置或所述服务器被布置为：

基于从所述通信模块接收的信号重建电阻抗断层图。

20.根据权利要求19所述的可穿戴式姿势识别装置，其中，所述外部电子装置或所述服务器被布置为：

将所述重建的电阻抗断层图与数据库中的预定电阻抗断层图进行比较以确定匹配，其中，所述预定电阻抗断层图各自相应于相应的姿势；以及

21.根据权利要求20所述的可穿戴式姿势识别装置，其中，所述外部电子装置或所述服务器被布置为：

基于所述确定的姿势确定响应。

22.根据权利要求21所述的可穿戴式姿势识别装置，其中，所述外部电子装置或所述服务器还被布置为：

使用从所述通信模块接收的信号和所述重建的电阻抗断层图中的一个或两个，基于机器学习方法训练学习模块；

其中，所述学习模块被布置为训练所述数据库。

23.根据权利要求22所述的可穿戴式姿势识别装置，其中，所述外部电子装置或所述服务器还被布置为将指示所述确定的响应的信号传输到要被控制的装置或系统以影响其操作。

24.根据权利要求22所述的可穿戴式姿势识别装置，其中，所述外部电子装置或所述服务器还被布置为向所述可穿戴式姿势识别装置传输指示所述确定的响应的信号。

25.根据权利要求22所述的可穿戴式姿势识别装置，其中，所述通信模块被布置为从所述外部电子装置或所述服务器接收：

指示基于所述确定的电阻抗断层图确定的姿势的信号，或指示基于所述确定的电阻抗断层图确定的响应的信号。

26.根据权利要求17至25中任一项所述的可穿戴式姿势识别装置，其中，所述通信模块包括无线通信模块。

27.根据权利要求26所述的可穿戴式姿势识别装置，其中，所述无线通信模块包括蓝牙模块。

28.根据权利要求17至27中任一项所述的可穿戴式姿势识别装置，其中，所述外部电子装置包括移动电话，计算机或平板电脑。

29.根据权利要求17至28中任一项所述的可穿戴式姿势识别装置，其中，所述服务器包括云计算服务器。

30.根据权利要求16至29中任一项所述的可穿戴式姿势识别装置，其中，所述多个电极被布置为同时作为传输电极和接收电极操作。

31.根据权利要求16至30中任一项所述的可穿戴式姿势识别装置，还包括多路复用器，其被布置为选择所述多个电极中的至少一个作为传输电极并且选择其余电极中的至少一个作为接收电极。

32.根据权利要求16至31中任一项所述的可穿戴式姿势识别装置，其中，所述多个电极是接触式电极。

33.根据权利要求16至31中任一项所述的可穿戴式姿势识别装置，其中，所述多个电极是非接触式电极。

34.根据权利要求16至33中任一项所述的可穿戴式姿势识别装置，其中，所述多个电极大体相等地间隔开。

35.根据权利要求16至34中任一项所述的可穿戴式姿势识别装置，还包括柔性主体，其被布置为由所述穿戴者穿戴，并且所述多个电极布置在所述柔性主体上。

36.根据权利要求35所述的可穿戴式姿势识别装置，其中，所述柔性主体被布置成通过固有的弹性而适配在所述穿戴者上。

37.根据权利要求16至36中任一项所述的可穿戴式姿势识别装置，还包括显示器。

38.根据权利要求16至37中任一项所述的可穿戴式姿势识别装置，还包括一个或多个致动器或触敏显示器，以用于接收来自所述穿戴者的输入。

39.根据权利要求16至38中任一项所述的可穿戴式姿势识别装置，还包括电源。

40.根据权利要求39所述的可穿戴式姿势识别装置，其中，所述电源是可再充电电源。

41.根据权利要求40所述的可穿戴式姿势识别装置，其中，所述可再充电电源被布置为被感应充电。

42.根据权利要求16至41中任一项所述的可穿戴式姿势识别装置，还包括IMU，其被布置成确定所述可穿戴式姿势识别装置的运动，以影响所述电阻抗断层图的确定。

43.根据权利要求16至42中任一项所述的可穿戴式姿势识别装置，还包括一个或多个生物传感器，其被布置为检测所述穿戴者的生理信号，以影响所述电阻抗断层图的确定。

44.根据权利要求43所述的可穿戴式姿势识别装置，其中，所述一个或多个生物传感器包括以下中的任何一个：

血氧水平传感器；

脉搏率传感器；

压力传感器；

温度传感器；

心率传感器；以及

肌电图检测器。

45.根据权利要求16至44中任一项所述的可穿戴式姿势识别装置，其中，所述可穿戴式姿势识别装置被布置为腕戴式以用于识别手部姿势。

46.一种姿势识别系统，包括：

根据权利要求16至45中任一项所述的可穿戴式姿势识别装置；以及

外部电子装置和服务器中的一个或两个，其被布置成与所述可穿戴式姿势识别装置进行数据通信。

47.根据权利要求46所述的姿势识别系统，其中，所述外部电子装置和服务器是根据权利要求19至24、27和28中任一项所述的外部电子装置和服务器。

48.根据权利要求46或47所述的姿势识别系统，还包括充电器，其用于为所述可穿戴式姿势识别装置充电。