專利名稱：手勢(shì)識(shí)別方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及人機(jī)交互技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種手勢(shì)識(shí)別方法及裝置。
背景技術(shù)：
目前對(duì)文件的操作，局限于鼠標(biāo)和鍵盤，這種操作方式在某些情況下極其不便，例如在演示場(chǎng)合，演講者有可能需要操作多個(gè)文件，可能需要最小化當(dāng)前程序，需要打開下一個(gè)文件并將該文件進(jìn)行最大化操作來重點(diǎn)展示。當(dāng)前鼠標(biāo)的操作雖然可以容易地點(diǎn)擊最大、最小按鈕，但是要求操作者在操作時(shí)依賴于鼠標(biāo)和鍵盤，而不能在任意位置舒適地進(jìn)行人機(jī)交互。當(dāng)前，體感操作識(shí)別技術(shù)作為人類和計(jì)算機(jī)之間全新的交互方式，廣泛應(yīng)用于智能機(jī)器人、計(jì)算機(jī)、游戲機(jī)、手機(jī)、顯示器、自動(dòng)控制系統(tǒng)等各種領(lǐng)域。而隨著多媒體技術(shù)的普及與發(fā)展，人們?cè)趯?duì)這種全新的人機(jī)交互技術(shù)進(jìn)行著不懈的探索，使用手勢(shì)、肢體動(dòng)作等直觀的方式完成人機(jī)交互，已成為一個(gè)技術(shù)熱點(diǎn)。但當(dāng)前的體感操作識(shí)別技術(shù)，無法較快捷有效地識(shí)別出操作者的手勢(shì)，以進(jìn)行人機(jī)交互操作。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問題，本發(fā)明的目的在于提出一種手勢(shì)識(shí)別方法及裝置，以能夠快速準(zhǔn)確地捕獲到操控者的預(yù)設(shè)手勢(shì)，并執(zhí)行預(yù)設(shè)手勢(shì)對(duì)應(yīng)的指令。為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:一種手勢(shì)識(shí)別方法，其特征在于，包括:S1、獲取識(shí)別對(duì)象的三維數(shù)據(jù)；S2、擬合三維數(shù)據(jù)，獲取擬合操作平面，所述擬合操作平面為識(shí)別對(duì)象所在平面的近似平面；S3、獲取三維數(shù)據(jù)在所述擬合操作平面的垂足點(diǎn)云；S4、分別以所述垂足點(diǎn)云中的每一個(gè)垂足點(diǎn)為定位基準(zhǔn)取預(yù)設(shè)大小的窗口，對(duì)所取窗口的內(nèi)部區(qū)域進(jìn)行掃描，根據(jù)掃描結(jié)果標(biāo)記出待分離垂足點(diǎn)，去除所有待分離垂足點(diǎn)后，將剩余垂足點(diǎn)云中彼此連通的區(qū)域歸為同一獨(dú)立區(qū)域，否則為不同獨(dú)立區(qū)域；所述標(biāo)記出待分離垂足點(diǎn)包括，當(dāng)對(duì)所取窗口的內(nèi)部區(qū)域進(jìn)行掃描時(shí)，計(jì)算窗口內(nèi)掃描到的所有垂足點(diǎn)所占區(qū)域面積，判定該區(qū)域面積是否大于窗口面積的一定比例，若是則標(biāo)記窗口內(nèi)取到的所有垂足點(diǎn)為待分離垂足點(diǎn)；S5、分別計(jì)算各獨(dú)立區(qū)域的面積，獲取有效區(qū)域的數(shù)量，所述有效區(qū)域?yàn)槊娣e符合預(yù)設(shè)面積條件的獨(dú)立區(qū)域，當(dāng)所述有效區(qū)域的數(shù)量等于預(yù)設(shè)數(shù)量時(shí)，則判定為捕獲到預(yù)設(shè)手勢(shì)；S6、執(zhí)行所述預(yù)設(shè)手勢(shì)對(duì)應(yīng)的指令。優(yōu)選地，所述預(yù)設(shè)面積條件為不大于6平方厘米且不小于2平方厘米，所述預(yù)設(shè)數(shù)量為I。優(yōu)選地，步驟S4中所述預(yù)設(shè)大小的窗口為各邊長(zhǎng)度不小于1.5厘米且不大于3厘米的正方形窗口。優(yōu)選地，所述預(yù)設(shè)大小的窗口為邊長(zhǎng)為2厘米的正方形窗口。優(yōu)選地，所述步驟S2中對(duì)三維數(shù)據(jù)使用最小二乘法公式進(jìn)行擬合。本發(fā)明還公開了一種手勢(shì)識(shí)別裝置，其特征在于，包括:三維數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取識(shí)別對(duì)象的三維數(shù)據(jù)；操作平面獲取模塊，用于擬合三維數(shù)據(jù)，獲取擬合操作平面，所述擬合操作平面為識(shí)別對(duì)象所在平面的近似平面；垂足點(diǎn)云提取模塊，用于獲取三維數(shù)據(jù)在所述擬合操作平面的垂足點(diǎn)云；分離模塊，用于分別以所述垂足點(diǎn)云中的每一個(gè)垂足點(diǎn)為定位基準(zhǔn)取預(yù)設(shè)大小的窗口，對(duì)所取窗口的內(nèi)部區(qū)域進(jìn)行掃描，根據(jù)掃描結(jié)果標(biāo)記出待分離垂足點(diǎn)，去除所有待分離垂足點(diǎn)后，將剩余垂足點(diǎn)云中彼此連通的區(qū)域歸為同一獨(dú)立區(qū)域，否則為不同獨(dú)立區(qū)域；所述標(biāo)記出待分離垂足點(diǎn)包括，當(dāng)對(duì)所取窗口的內(nèi)部區(qū)域進(jìn)行掃描時(shí)，計(jì)算窗口內(nèi)掃描到的所有垂足點(diǎn)所占區(qū)域面積，判定該區(qū)域面積是否大于窗口面積的一定比例，若是則標(biāo)記窗口內(nèi)取到的所有垂足點(diǎn)為待分離垂足點(diǎn)；手勢(shì)判定模塊，用于計(jì)算各獨(dú)立區(qū)域的面積，獲取有效區(qū)域的數(shù)量，所述有效區(qū)域?yàn)槊娣e符合預(yù)設(shè)面積條件的獨(dú)立區(qū)域，當(dāng)所述有效區(qū)域的數(shù)量等于預(yù)設(shè)數(shù)量時(shí)，則判定為捕獲到預(yù)設(shè)手勢(shì)；手勢(shì)執(zhí)行模塊，用于執(zhí)行所述預(yù)設(shè)手勢(shì)對(duì)應(yīng)的指令。優(yōu)選地，所述預(yù)設(shè)面積條件為不大于6平方厘米且不小于2平方厘米，所述預(yù)設(shè)數(shù)量為I。優(yōu)選地，所述手勢(shì)判定模塊中所述預(yù)設(shè)大小的窗口為各邊長(zhǎng)度不小于1.5厘米且不大于3厘米的正方形窗口。優(yōu)選地，所述預(yù)設(shè)大小的窗口為邊長(zhǎng)為2厘米的正方形窗口。優(yōu)選地，所述操作平面獲取模塊對(duì)所述三維數(shù)據(jù)使用最小二乘法公式進(jìn)行擬合。本發(fā)明通過將識(shí)別對(duì)象三維數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合獲得識(shí)別對(duì)象所在平面的近似平面，再將識(shí)別對(duì)象的三維數(shù)據(jù)映射到該近似平面上得到垂足點(diǎn)云，通過窗口掃描垂足點(diǎn)云以辨識(shí)待分離垂足點(diǎn)，獲取從垂足點(diǎn)云中去除待分離垂足點(diǎn)后的各獨(dú)立區(qū)域，計(jì)算個(gè)獨(dú)立區(qū)域的面積并獲得有效區(qū)域數(shù)量，根據(jù)有效區(qū)域數(shù)量來進(jìn)行手勢(shì)識(shí)別和指令執(zhí)行。由此，本發(fā)明可以快速準(zhǔn)確地識(shí)別手部狀態(tài)，并結(jié)合根據(jù)手部狀態(tài)識(shí)別其對(duì)應(yīng)的指令進(jìn)行執(zhí)行。


圖1是本發(fā)明具體實(shí)施例一所述的手勢(shì)識(shí)別方法的流程圖；圖2a_2c是本發(fā)明具體實(shí)施例進(jìn)行獨(dú)立區(qū)域分離的效果示意圖；圖3是本發(fā)明具體實(shí)施例二所述的手勢(shì)識(shí)別裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一
圖1是本實(shí)施例所述的手勢(shì)識(shí)別方法流程圖。如圖1所示，本實(shí)施例所述的手勢(shì)識(shí)別方法包括:S101、獲取識(shí)別對(duì)象的三維數(shù)據(jù)。在本實(shí)施例的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，所述的識(shí)別對(duì)象可以是人體的手部。在本實(shí)施例的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，所述三維數(shù)據(jù)獲取方法可為:采用現(xiàn)有的三維空間數(shù)據(jù)獲取方法，通過識(shí)別器獲取。例如，可以采用雙目計(jì)算視差，從而計(jì)算三維信息。又例如，可以采用T0F(Time of Flight,光飛行時(shí)間)方法,通過計(jì)算光的反射時(shí)間計(jì)算深度圖獲得識(shí)別對(duì)象的三維數(shù)據(jù)。又例如，可以采用單目的結(jié)構(gòu)光方法，通過計(jì)算匹配深度圖案計(jì)算出深度值，從而獲得識(shí)別對(duì)象的三維數(shù)據(jù)。此處，識(shí)別器可以是現(xiàn)有技術(shù)中任何能在三維空間識(shí)別出三維數(shù)據(jù)的儀器，也可以是3D (Three Dimensional,三維)傳感器或立體攝像機(jī)等。S102、擬合識(shí)別對(duì)象的三維數(shù)據(jù)，獲取擬合操作平面，所述擬合操作平面為識(shí)別對(duì)象所在平面的近似平面。在本實(shí)施例的一個(gè)具體實(shí)施方式
中，當(dāng)識(shí)別對(duì)象為手部時(shí)，所述擬合操作平面為手部所在平面的近似平面。平面方程的一般表達(dá)式為:P (x, Y，z) = Ax+By+Cz+D = O兩邊同除以D可得:P (x, y, z) = ax+by+cz+1 = 0設(shè)測(cè)得的手部的三維數(shù)據(jù)為:(Xi, Yi, Zi) (i = 0,1,2,......，η)，此處獲取的是手部真實(shí)的三維數(shù)據(jù)，在該三維
數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)的坐標(biāo)系下，三維數(shù)據(jù)的數(shù)值單位為厘米。在本實(shí)施例中，根據(jù)此三維數(shù)據(jù)，可以利用最小二乘法公式進(jìn)行擬合:P = 0[—i + + CZi + I] 2=m i n設(shè):
權(quán)利要求
1.一種手勢(shì)識(shí)別方法，其特征在于，包括: 51、獲取識(shí)別對(duì)象的三維數(shù)據(jù)； 52、擬合三維數(shù)據(jù)，獲取擬合操作平面，所述擬合操作平面為識(shí)別對(duì)象所在平面的近似平面； 53、獲取三維數(shù)據(jù)在所述擬合操作平面的垂足點(diǎn)云； 54、分別以所述垂足點(diǎn)云中的每一個(gè)垂足點(diǎn)為定位基準(zhǔn)取預(yù)設(shè)大小的窗口，對(duì)所取窗口的內(nèi)部區(qū)域進(jìn)行掃描，根據(jù)掃描結(jié)果標(biāo)記出待分離垂足點(diǎn)，去除所有待分離垂足點(diǎn)后，將剩余垂足點(diǎn)云中彼此連通的區(qū)域歸為同一獨(dú)立區(qū)域，否則為不同獨(dú)立區(qū)域；所述標(biāo)記出待分離垂足點(diǎn)包括，當(dāng)對(duì)所取窗口的內(nèi)部區(qū)域進(jìn)行掃描時(shí)，計(jì)算窗口內(nèi)掃描到的所有垂足點(diǎn)所占區(qū)域面積，判定該區(qū)域面積是否大于窗口面積的一定比例，若是則標(biāo)記窗口內(nèi)取到的所有垂足點(diǎn)為待分離垂足點(diǎn)； 55、分別計(jì)算各獨(dú)立區(qū)域的面積，獲取有效區(qū)域的數(shù)量，所述有效區(qū)域?yàn)槊娣e符合預(yù)設(shè)面積條件的獨(dú)立區(qū)域，當(dāng)所述有效區(qū)域的數(shù)量等于預(yù)設(shè)數(shù)量時(shí)，則判定為捕獲到預(yù)設(shè)手勢(shì)； 56、執(zhí)行所述預(yù)設(shè)手勢(shì)對(duì)應(yīng)的指令。
2.如權(quán)利要求1所述的 手勢(shì)識(shí)別方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)面積條件為不大于6平方厘米且不小于2平方厘米，所述預(yù)設(shè)數(shù)量為I。
3.如權(quán)利要求1所述的手勢(shì)識(shí)別方法，其特征在于，步驟S4中所述預(yù)設(shè)大小的窗口為各邊長(zhǎng)度不小于1.5厘米且不大于3厘米的正方形窗口。
4.如權(quán)利要求3所述的手勢(shì)識(shí)別方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)大小的窗口為邊長(zhǎng)為2厘米的正方形窗口。
5.如權(quán)利要求1所述的手勢(shì)識(shí)別方法，其特征在于，所述步驟S2中對(duì)三維數(shù)據(jù)使用最小二乘法公式進(jìn)行擬合。
6.一種手勢(shì)識(shí)別裝置，其特征在于，包括: 三維數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取識(shí)別對(duì)象的三維數(shù)據(jù)； 操作平面獲取模塊，用于擬合三維數(shù)據(jù)，獲取擬合操作平面，所述擬合操作平面為識(shí)別對(duì)象所在平面的近似平面； 垂足點(diǎn)云提取模塊，用于獲取三維數(shù)據(jù)在所述擬合操作平面的垂足點(diǎn)云； 分離模塊，用于分別以所述垂足點(diǎn)云中的每一個(gè)垂足點(diǎn)為定位基準(zhǔn)取預(yù)設(shè)大小的窗口，對(duì)所取窗口的內(nèi)部區(qū)域進(jìn)行掃描，根據(jù)掃描結(jié)果標(biāo)記出待分離垂足點(diǎn)，去除所有待分離垂足點(diǎn)后，將剩余垂足點(diǎn)云中彼此連通的區(qū)域歸為同一獨(dú)立區(qū)域，否則為不同獨(dú)立區(qū)域；所述標(biāo)記出待分離垂足點(diǎn)包括，當(dāng)對(duì)所取窗口的內(nèi)部區(qū)域進(jìn)行掃描時(shí)，計(jì)算窗口內(nèi)掃描到的所有垂足點(diǎn)所占區(qū)域面積，判定該區(qū)域面積是否大于窗口面積的一定比例，若是則標(biāo)記窗口內(nèi)取到的所有垂足點(diǎn)為待分離垂足點(diǎn)； 手勢(shì)判定模塊，用于計(jì)算各獨(dú)立區(qū)域的面積，獲取有效區(qū)域的數(shù)量，所述有效區(qū)域?yàn)槊娣e符合預(yù)設(shè)面積條件的獨(dú)立區(qū)域，當(dāng)所述有效區(qū)域的數(shù)量等于預(yù)設(shè)數(shù)量時(shí)，則判定為捕獲到預(yù)設(shè)手勢(shì)； 手勢(shì)執(zhí)行模塊，用于執(zhí)行所述預(yù)設(shè)手勢(shì)對(duì)應(yīng)的指令。
7.如權(quán)利要求6所述的手勢(shì)識(shí)別裝置，其特征在于，所述預(yù)設(shè)面積條件為不大于6平方厘米且不小于2平方厘米，所述預(yù)設(shè)數(shù)量為I。
8.如權(quán)利要求7所述的手勢(shì)識(shí)別裝置，其特征在于，所述手勢(shì)判定模塊中所述預(yù)設(shè)大小的窗口為各邊長(zhǎng)度不小于1.5厘米且不大于3厘米的正方形窗口。
9.如權(quán)利要求8所述的手勢(shì)識(shí)別裝置，其特征在于，所述預(yù)設(shè)大小的窗口為邊長(zhǎng)為2厘米的正方形窗口。
10.如權(quán)利要求6所述的手勢(shì)識(shí)別裝置，其特征在于，所述操作平面獲取模塊對(duì)所述三維數(shù)據(jù)使用最 小二乘法公式進(jìn)行擬合。
全文摘要
本發(fā)明公開了手勢(shì)識(shí)別方法及裝置，所述方法包括獲取識(shí)別對(duì)象的三維數(shù)據(jù)；對(duì)三維數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，獲取擬合操作平面；獲取三維數(shù)據(jù)在所述擬合操作平面的垂足點(diǎn)云；以所述垂足點(diǎn)云中的每一個(gè)垂足點(diǎn)為定位基準(zhǔn)取預(yù)設(shè)大小的窗口，對(duì)所取窗口的內(nèi)部區(qū)域進(jìn)行掃描，根據(jù)掃描結(jié)果標(biāo)記出待分離垂足點(diǎn)，去除所有待分離垂足點(diǎn)后，將剩余垂足點(diǎn)云中彼此連通的區(qū)域歸為同一獨(dú)立區(qū)域；分別計(jì)算各獨(dú)立區(qū)域的面積，獲取有效區(qū)域的數(shù)量，當(dāng)所述有效區(qū)域的數(shù)量滿足預(yù)設(shè)數(shù)量條件時(shí)，則判定為捕獲到預(yù)設(shè)手勢(shì)；執(zhí)行所述預(yù)設(shè)手勢(shì)對(duì)應(yīng)的指令。本發(fā)明還提供了對(duì)應(yīng)一致的裝置。本發(fā)明能夠快速準(zhǔn)確地捕獲到操控者的手勢(shì)，并執(zhí)行預(yù)設(shè)手勢(shì)對(duì)應(yīng)的指令。
文檔編號(hào)G06F3/01GK103150022SQ201310097959
公開日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2013年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月25日
發(fā)明者陳濟(jì)棠 申請(qǐng)人:深圳泰山在線科技有限公司