基于近程电容传感器的3D交互技术研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61902252
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    23.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0209.计算机图形学与虚拟现实
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

In the application of human-computer interaction, capacitive proximity sensor has the advantages of low-cost (it can be made by any conductive materials), design flexibility, high durability and stability, and it is insensitive to light and complex background. However, its short detection range and poor accuracy of 3D location limit its wide application. Therefore, we propose a combine method of operation model of determinant sensing configuration and BP feed-forward neural network approach. Two or more rows/columns of electrodes of the sensor array are used to sense the hand motion to increase the detection range of the sensor array because of the increased sensing area of the working electrodes. Then, the 14 determinant capacitive sensors are employed for hand detection at the same time. The measurement capacitances and the current coordinates are used as the input and output of the BP neural network approach to train the BP natural network model. The model with the optimized parameters, which is trained by the large sample of different hand shapes, is used to evaluate the position of the unknown hand. The approach with multi-input enables a high accuracy of 3D location. Thus, the contradiction between detection range and positioning accuracy is solved. At last, we use the sparse representation to recognize 3D natural interaction gesture. The proposed approach enables full spatial and rotation invariance and provides high recognition rate. In the project, we propose a whole method for interaction operation. The method based-on capacitive proximity sensors is very suitable for human-computer interaction applications in the future, such as exhibition hall, smart home, etc. Meanwhile, the 3D location approach can be widely used for 3D location and distance measurement.
近程电容传感器因成本低(导电体即可制作)、设计灵活、稳定性与耐用性好及不受光线与复杂背景影响,在人机交互应用中具有一定优势,但其探测距离近、三维定位精度差也制约了更广泛的应用。因此,我们提出一种行列式敏感配置操作模式与基于BP神经网络算法结合方法。该方法用两或多行/列电极去探测手部运动,通过增加工作电极面积提高探测距离;利用敏感配置的14个行列式传感器对同一时刻手部进行检测,将测量值及与之对应手部空间坐标作为基于BP神经网络的模型输入量和输出量。用不同手型实现建立的大样本训练优化的模型参数,用以评估未知手部的空间坐标,可获得高定位精度。这样解决了探测距离与定位精度的矛盾。最后,我们应用稀疏表示方法对3D自然交互手势识别,该方法可保持手势的空间与旋转不变性,提高手势识别率。本项目中提出一套完整的交互方法,可应用于展厅展示、智能家居等场景,同时,三维空间定位方法可适用广泛的定位与定距应用。

结项摘要

人机交互是近年来人工智能的热点之一,采用最方便和低成本的交互设备和形式更容易获得市场推广与应用。当下流行的基于机器视觉交互,存在成本高、数据量大、受光线与复杂背景影响及隐私泄露隐患等问题。近程电容传感器可以很好地解决以上问题,且具有更灵活的用户个性化设计与无死角安装等优点,在智能家居交互应用中具有显著优势,应用前景广阔。同时其探测距离近、三维定位精度差及交互方式单一等不足也制约了更广泛的应用。为解决了以上问题,本项目的主要研究工作如下:.1. 设计了高灵敏度的信号检测电路,提高了传感器的探测距离;.2. 提出了行列式敏感配置方式,并结合机器学习显著提升了电容传感器阵列的精确定距定位,解决了电极面积与分辨率的矛盾;.3. 实现了基于机器学习的静动态交互手势的识别;.4. 搭建了基于电容传感阵列的人机交互原理样机,验证了方案的实际可行性,为后续项目能真正应用落地提供了理论与实践基础。.在项目开展研究过程中,发表SCI期刊论文3篇,2篇在投,国内外会议论文3篇,授权专利1项,申请专利4项。本项目研究成果可用于智能家居、人体姿态监测等应用场景。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(3)
专利数量(5)
Improving the measurement accuracy of distance and positioning for capacitive proximity detection in human-robot interaction
提高人机交互中电容式接近检测的距离和定位测量精度
  • DOI:
    10.1021/acs.inorgchem.5b02594
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Microsystem Techonlogies
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Yong Ye;Yuting Liu;Weihan Yin;Jiahao Deng;Xiaofeng Zhu
  • 通讯作者:
    Xiaofeng Zhu
Study on the absorption properties of terahertz circularly polarized wave in FPL model fully ionized dusty plasma
FPL模型全电离尘埃等离子体太赫兹圆偏振波吸收特性研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Plasma Science
  • 影响因子:
    1.5
  • 作者:
    Qingqing Deng;Chaoxu Chen;Wei Chen;Lixia Yang;Xiaoqi Hu;Shengye Ye;Zhixiang Huang;Lixin Guo;Yong Ye
  • 通讯作者:
    Yong Ye
A Review on Applications of Capacitive Displacement Sensing for Capacitive Proximity Sensor
电容式接近传感器电容位移传感应用综述
  • DOI:
    10.1109/access.2020.2977716
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    IEEE ACCESS
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Yong Ye;Chiya Zhang;Chunlong He;Xi Wang;Jianjun Huang;Jiahao Deng
  • 通讯作者:
    Jiahao Deng

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其他文献

河口红树林湿地CH4通量的日变化研究 ; Diurnal change of CH4 fluxes from esturine mangrove wetlands
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2024-09-14
  • 期刊:
  • 影响因子:
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  • 作者:
    叶勇;卢昌义;林鹏;谭风仪;黄玉山
  • 通讯作者:
    黄玉山
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    叶勇
终极控制权、现金流量权与企业价值 * —— 基于隐性终极控制论的中国上市公司治理实证研究
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  • 发表时间:
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  • 通讯作者:
    刘波
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  • 发表时间:
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  • 通讯作者:
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  • 通讯作者:
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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