基于改进MobileViT模型的毫米波雷达动态手势识别方法
作者:
作者单位:

1.华北水利水电大学 信息工程学院,河南 郑州 450046;2.河南省偏振感知与智能信号处理国际联合实验室,河南 许昌 461000;3.许昌学院 信息工程学院,河南 许昌 461000;4.许昌初心智能电气科技有限公司,河南 许昌 461111

作者简介:

葛志洲(2001-),男,在读硕士研究生,主要研究方向为雷达目标识别.email:16634866230@163.com.
张向群(1978-),女,博士,教授,硕士生导师,主要研究方向为雷达信号处理、毫米波雷达感知.
申佳文(2004-),男,在读本科生,主要研究方向为物联网系统集成与应用、无线通信技术.
杜根远(1974-),男,博士,教授,硕士生导师,主要研究方向为毫米波雷达感知、深度学习.
刘锋涛(1979-),男,学士,高级工程师,主要研究方向为嵌入式系统集成.

通讯作者:

杜根远(1974-),男,博士,教授,硕士生导师,主要研究方向为毫米波雷达感知、深度学习. email:xcdgy@163.com

基金项目:

河南省科技厅科技攻关资助项目(242102210067);河南省重点研发资助项目(241111212500)

伦理声明:



A dynamic hand gesture recognition method of mmWave radar based on improved MobileViT model
Author:
Ethical statement:

Affiliation:

1.School of Information Engineering,North China University of Water Resources and Electric Power,Zhengzhou Henan 450046,China;2.Polarization Perception and Intelligent Signal Processing International Joint Laboratory of Henan Province,Xuchang Henan 461000,China;3.School of Information Engineering,Xuchang University,Xuchang Henan 461000,China;4.Xuchang Chuxin Intelligent Electrical Technology Co.,Xuchang Henan 461111,China

Funding:

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    摘要:

    利用毫米波雷达进行手势识别具有非接触、检测精确度高、不侵犯用户隐私、环境适应性好等优点,在工业人机交互、智能家居等场景具有广泛的应用。但现有毫米波雷达动态手势识别方法存在模型复杂度高,计算成本大,以及识别准确率低、推理速度慢等问题。为此,本文提出基于改进的轻量级MobileViT网络的手势识别方法,在保持高识别准确度的同时降低计算复杂度,以满足嵌入式设备的部署需求。首先,采集动态手势动作的毫米波雷达回波信息,消除设备噪声和背景干扰后,重组数据为采样点数×脉冲数×帧数三维数据矩阵;利用傅里叶变换生成手势动作的距离-时间图像和多普勒-时间图像,将特征图输入到改进后的MobileViT网络模型中进行特征提取和融合,输出手势动作识别结果。实验结果表明,所构建的MobileViT模型参数空间复杂度降低到0.167 M,计算复杂度为0.253 GFLOPs;该方法在12种手势类型的数据集中进行验证,识别准确率为99.31%,证明了该方法的有效性。

    Abstract:

    Gesture recognition using millimeter-wave(mmWave) radar offers advantages such as contact-free operation, high detection accuracy, privacy preservation, and robust environmental adaptability, making it promising for industrial human-machine interaction and smart-home applications. However, existing mmWave-based dynamic-gesture recognition approaches suffer from high model complexity, large computational cost, low accuracy, and slow inference speed. To address these challenges, a lightweight gesture-recognition method is proposed based on an improved MobileViT network that maintains high accuracy while significantly reducing computational complexity for deployment on embedded devices. Firstly, dynamic-gesture echoes are captured with an mmWave radar. After suppressing device noise and background clutter, the data are reorganized into a 3-D matrix(sample points×chirps×frames). Range-time and Doppler-time maps are then generated via Fourier transform and fed into the enhanced MobileViT model for feature extraction and fusion, yielding the final gesture classification. Experimental results show that the proposed MobileViT model has only 0.167 M of parameter space complexity and 0.253 GFLOPs of computational complexity. Evaluated on a 12-class dynamic-gesture dataset, the method achieves 99.31% of recognition accuracy, demonstrating its effectiveness.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

葛志洲,张向群,申佳文,杜根远,刘锋涛.基于改进MobileViT模型的毫米波雷达动态手势识别方法[J].太赫兹科学与电子信息学报,2025,23(8):804~815

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  • 收稿日期:2025-04-07
  • 最后修改日期:2025-05-26
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  • 在线发布日期: 2025-09-01
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