本實用新型涉及一種智能手環，屬于智能穿戴產品領域，具體涉及一種手部動作識別手環及其附屬套件。使用范圍可以是虛擬現實、增強現實、混合現實、影像現實等場合。

背景技術：

隨著虛擬現實技術的發展，以虛擬現實頭盔為載體的虛擬現實游戲與應用層出不窮，虛擬現實頭盔的使用者對虛擬現實場景內視角的變化與切換往往是通過集成在頭盔內部的傳感器或通過手柄的方式來實現的，而集成這些傳感器和模塊的結果是加重頭盔的重量以及增加佩戴虛擬現實頭盔使用者的搖頭次數，這些會給使用者帶來各種不適，增加眩暈感。

雖然目前國外已經有像leap motion等公司制作出手部動作識別裝置，產品形態往往都是固定不動或者以手套等方式呈現；動作識別裝置不能根據手部移動而移動，必須將手放置在固定裝置的識別空間中，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實場景的沉浸感，不斷地調節手部位置以適應裝置的感知邊界也會增加使用者在操控時的疲勞；而以彎曲變形或是壓力傳感等手套類型的手部動作捕捉設備，則因為使用者在使用過程中必須將手部放置在密閉空間內，散熱及外形不美觀一直都難以被消費者接受。

在虛擬場景中展示物體時，為了追求逼真感，往往需要對現實物體進行三維建模再將其在虛擬空間中進行展示。在照相機時代獲取的是單鏡頭的二維圖像，進入虛擬現實以后，視覺信息的交互將向三維過渡。

在虛擬場景中進行游戲娛樂時，單純依賴手勢進行人物控制、物品抓取、武器使用等動作，很難讓游戲玩家得到真實的沉浸感，進行虛擬場景中的游戲動作需要一套設備對其進行反饋，讓玩家在真實世界能感受到抓取，射擊等操作。

因此，有必要設計一種虛擬現實設備的操控智能手環：通過將傳感和控制集中在智能手環上，減輕虛擬現實頭盔的重量以及減少使用者在使用過程中搖擺頭的次數；通過將裝置固定在手腕，隨手部一起運動，使用者可以實現無感應邊界的手部操控；通過三維成像原理和圖像識別算法，完美捕捉到手部動作。同時，設備還將三維物體掃描建模作為附屬功能，方便對現實世界物體三維數據的提取。

技術實現要素：

針對上述存在的技術問題，本實用新型的目的是提供一種智能手環。

本實用新型采用的技術方案是：

一種智能手環，包括手部動作識別手環及附屬套件。

所述手部動作識別手環包括手環本體以及腕帶，所述手環本體表面設置有LED顯示屏，在手環本體的一側面設置了兩個間隔一定距離的CMOS傳感器，所述兩個CMOS傳感器中間或附近安裝有一顆或多顆LED補光燈，所述LED補光燈可以為白LED補光燈或者紅外LED補光燈。

所述手環本體內部還集成設置有微處理器、存儲器、圖形處理器、陀螺儀傳感單元以及無線通信單元的PCB板，手環本體的另一側面設置有DC-5V充電接口和USB-TypeC接口，所述充電接口既可以為手環內部充電池充電，也可以通過USB轉接頭連接在其他帶有USB端口的設備上持續給手環供電，手環通過USB-TypeC接口與外界進行數據通信。所述腕帶上設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節以適應不同人的手腕；所述手環本體與所述腕帶內部連通，手環本體和腕帶的內部有走線設計；所述腕帶的安裝槽上設置有連接到手環本體的電源接口和數據接口，手環本體通過安裝槽上的電源接口和數據接口為安裝在腕帶上的附屬套件供電和數據通信。

手環本體與外界進行的通信接口并不局限于USB-TypeC標準，還可設置成其他的標準接口；由于USB-TypeC標準也兼具充電功能，手環本體還可以不包含DC-5V充電接口而直接采用USB-TypeC接口同時進行充電和數據傳輸。

手環本體與其他外圍設備通信時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，手部動作識別手環能夠單獨對操作者簡單的手指動作進行識別，通過對簡單的手指動作識別，手部動作識別手環可以作為空中鼠標使用。在不接通其他任何附屬套件的情況下，通過手部動作識別手環的手環本體上的CMOS傳感器對物體拍照能得到物體的三維數據，照片經過手環本體內部的微處理器、存儲器、圖形處理器的處理能夠將三維數據直接顯示在手環本體的LED顯示屏上或發送給其他外圍設備。

所述附屬套件還包括手指動作識別附屬套件和游戲套件。

手指動作識別附屬套件安裝到腕帶上后，將操作者的手掌處于CMOS傳感器感應范圍內，智能手環通過CMOS傳感器采集手指的數據，通過手環本體1內的微處理器對采集到的數據進行整理和分析，配合相應的算法對手指進行三維建模而具有精確的手指識別功 能，能夠為與智能手環連接的虛擬現實、增強現實、混合現實、影像現實等設備提供手部追蹤與控制功能。

將游戲套件安裝在腕帶上后，智能手環能夠為三種以上的游戲場景提供游戲內角色控制功能，增加游戲玩家的臨場感。

所述安裝槽為開口小、底面大的梯形結構凹槽。

本實用新型的有益效果是：通過手環實現空間鼠標功能，通過在手環上接駁手指動作識別附屬套件來實現精確的手指識別功能，通過在手環上接駁游戲套件對游戲內的任務或是劇情發展進行控制。

附圖說明

圖1為本實用新型智能手環的結構示意圖；

圖2為本實用新型智能手環安裝手指動作識別套件的結構示意圖；

圖3為本實用新型智能手環安裝游戲操作套件的結構示意圖。

圖中，手環本體1；腕帶2；安裝槽3；手指動作識別附屬套件4；游戲套件5；充電接口11；手環開關12；USB-TypeC接口13；CMOS傳感器14、15、41、43；LED補光燈16、42；LED顯示器17；功能按鈕51、53、54、55；扳機鍵52；附件電源開關56。

具體實施方式

下面通過具體實施方式結合附圖對本實用新型作進一步詳細說明：

如圖1所示，智能手環包括手部動作識別手環及附屬套件，所述手部動作識別手環包括手環本體1以及腕帶2；所述手環本體1表面設置有LED顯示屏17，手環本體1通過充電口11給手環本體1內部充電電路進行供電，USB-TypeC接口13不接內部充電電路，設計在充電期間不影響手環本體1的正常使用功能，因此，在電量消耗大的使用場合，可以利用外部設備的USB端口通過USB轉接頭對手環本體1及其它附屬套件進行供電。腕帶2上設置有用于安裝附屬套件的安裝槽3，安裝槽3上設置有電源接口和數據接口，所述附屬套件固定在安裝槽3上，其中，手環本體1與腕帶2之間內部連通，其內部有充電線路和數據線路的走線設計，該充電線路和數據線路的一端連接到手環本體1內部，一端連接到安裝槽3的充電接口和數據接口，當在安裝槽3上安裝附屬套件后，手環本體1能夠 為附屬套件進行供電和數據通信。腕帶2采用具有一定剛性的材料制造，且腕帶的大小可調節，以適應不同的操作者手腕大小，保證手環在手部的位置固定，此外，在手環與手部接觸部位采用人體工程學設計，接觸面設計有海綿或是泡沫等材料做成的緩沖區，提高使用者在佩戴時的舒適度。

在不連接任何其他附屬套件的情況下，手部動作識別手環能夠單獨對操作者簡單的手指動作進行識別，手環本體1通過無線或有線的方式連接附近智能設備，如手機、虛擬現實頭盔，個人電腦等，通過對操作者簡單的手指動作進行識別，手部動作識別手環可以作為空中鼠標使用，比如操作者的手指握拳時，手部動作識別手環識別其為“確定”，操作者的手指松開到一定程度時，手部動作識別手環識別其為“取消”，類似的還可以設定一些其他的程序實現其他的功能；在不連接任何其他附屬套件時，手部動作識別手環還能實現采集三維數據，其具體實現過程是：適當向內彎曲手腕，將手環本體1側面的CMOS傳感器14、15對物體拍照能夠得到物體的三維數據并通過LED顯示器17顯示數據，CMOS傳感器根據不同的需要搭配不同的鏡頭，不僅如此，手環本體1還可以實時發送數據給外部設備。

智能手環在配合虛擬現實頭盔中使用時，通過CMOS傳感器14、15可以使操作者在不移動頭部的情況下發現手部所處的位置以及手部周圍的空間影像，準確地在現實空間中找到物體，光線不足的情況下自動開啟LED補光燈16。

如圖2所示，將手指動作識別附屬套件4安裝到腕帶2上，手環本體1通過電源開關12開啟，通過CMOS傳感器41、43對操作者的手指進行識別，在光線不足的情況下自動開啟LED補光燈16補光；通過在LED顯示屏17上操作或使用相應的手指動作來對手環本體1內部的電路功能進行設置，并在LED顯示屏17上顯示操作信息，與操作者進行交互。將手部動作識別附屬附屬套件4固定連接到智能手環腕帶2上的安裝槽3上后，智能手環采集到的手部動作數據相比單獨使用手部動作識別手環采集的手部動作更加詳細與精確。智能手環通過CMOS傳感器采集手部動作的數據后，通過手環本體1內的微處理器對采集到的數據進行整理和分析，配合相應的算法，比如使用雙目立體視覺匹配算法，可以得到最接近真實的手部特別是手指的三維影像，而使智能手環具有精確的手指動作識別功能，能夠為與智能手環連接的虛擬現實、增強現實、混合現實、影像現實等設備提供手部追蹤與控制功能，該功能用途不局限于虛擬現實領域，在增強現實，工業設計，高危作業等領域也有相當大的使用空間。

如圖3所示，將游戲套件5連接到手部動作識別手環腕帶2上的固定槽3上后，智能 手環配合游戲套件5為三種以上的游戲場景提供游戲內角色控制功能，增加游戲玩家的臨場感；游戲套件5內部還設置有充電模塊，可通過充電口進行充電，以滿足長時間的游戲用電需求；功能按鍵設置有發射按鈕51，扳機鍵52，以及分別用中指、無名指、小指操控的其他3個自定義功能鍵，為了防止勿觸，上述3個自定義功能鍵采用靠近手柄與中指、無名指、小指對應的流線型凹槽內部，需要伸長對應的手指到一定程度才能摁壓到相應按鍵，手握部分整體采用人體工程學的流線型設計，減輕操作時的不適與局部肌肉疲憊。

以上所述的僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對于本領域的技術人員來說，在不脫離本實用新型結構的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些也應該視為本實用新型的保護范圍，這些都不會影響本實用新型實施的效果和專利的實用性。