一種能夠識別手勢的無人機及其識別方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無人機及計算機視覺相結(jié)合的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種能夠識別手勢的無人機及其識別方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中的無人機有很多種類型，其不同的無人機各自的應(yīng)用范圍也非常廣泛，以旋翼無人機為例，其是一種可垂直起降的飛行器，這種飛行器具有體積小、重量輕、飛行穩(wěn)定、價格低廉、可進(jìn)行懸停等諸多優(yōu)點，有非常良好的應(yīng)用和研宄價值。由于無人機上沒有搭載飛行員，因此其飛行控制多采用遙控來實現(xiàn)。
[0003]目前通用的遙控方法有定制的手持遙控器和通用移動終端(如:平板電腦和手機等)。這種方法的優(yōu)點是能夠?qū)o人機實現(xiàn)精準(zhǔn)、實時控制，可靠性較高；缺點是增加額外成本且不利于攜帶，在出現(xiàn)硬件故障時，會出現(xiàn)“提控歸”現(xiàn)象。因此有必要在不增加現(xiàn)有無人機硬件成本的基礎(chǔ)上，研宄新的無人機控制方法，作為獨立的無人機遙控解決方案或者現(xiàn)有遙控方法的有益輔助。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)中的無人機控制需要額外的硬件設(shè)備，導(dǎo)致成本高步不便于攜帶的技術(shù)問題，本發(fā)明公開了一種能夠識別手勢的無人機及其識別方法。
[0005]本發(fā)明的具體實現(xiàn)方式如下:
一種能夠識別手勢的無人機，其具體包括設(shè)置在無人機上的圖像獲取裝置、圖像處理模塊、手勢識別模塊和手勢翻譯器；所述圖像獲取裝置用于獲取視角范圍內(nèi)的圖像；所述圖像處理模塊根據(jù)獲取到的圖像判斷圖像中是否存在人，當(dāng)圖像中存在人的時候，啟動手勢識別模塊；所述手勢識別模塊根據(jù)圖像中人的手勢以及事先建立的人的手勢運動模型，識別出圖像中人的手勢；所述手勢翻譯器將圖像中的人的手勢翻譯為無人機的控制命令，并發(fā)送給無人機。
[0006]更進(jìn)一步地，上述圖像處理模塊包括預(yù)處理模塊和特征提取模塊，所述預(yù)處理模塊用于對輸入的圖像進(jìn)行分割、邊緣檢測和角點檢測，然后將結(jié)果送入特征提取模塊；所述特征提取模塊首先對預(yù)處理后的圖像中的人臉進(jìn)行特征提取，確定人臉位置后進(jìn)一步確定頭肩的坐標(biāo)，然后以頭肩坐標(biāo)為參考，提取上肢特征，并利用訓(xùn)練好的手勢運動模型對輸入圖像進(jìn)行手勢識別。
[0007]更進(jìn)一步地，采用非線性分類器對待檢測圖像進(jìn)行手勢識別，利用離線訓(xùn)練好的手勢運動模型對輸入圖像進(jìn)行手勢識別，然后將手勢識別的結(jié)果發(fā)送給手勢翻譯器。
[0008]更進(jìn)一步地，上述手勢翻譯器用于建立手勢與控制命令之間的映射關(guān)系，從而將手勢翻譯成無人機的控制命令，其首先建立手勢字典，該字典定義了手勢與控制命令間的對應(yīng)關(guān)系，當(dāng)有新的手勢識別結(jié)果輸入時，手勢翻譯器隨即查找手勢字典，并將查找結(jié)果輸出到無人機，完成手勢遙控行為。
[0009]更進(jìn)一步地，上述圖像獲取裝置通過云臺安裝在無人機上，所述云臺帶動圖像獲取裝置向任意角度旋轉(zhuǎn)，以獲取到用戶的手勢。
[0010]更進(jìn)一步地，上述無人機還包括切換開關(guān)，所述切換開關(guān)用于切換無人機當(dāng)前的被控制方式，所述被控制方式包括遙控器遙控控制和/或者移動終端遙控控制和/或者手勢遙控控制。
[0011]本發(fā)明還公開了一種能夠識別手勢的無人機的識別方法，其具體包括以下的步驟:步驟一、根據(jù)人的手勢建立人的手勢運動識別模型，并訓(xùn)練該手勢運動識別模型；步驟二、設(shè)置在無人機上的圖像獲取裝置獲取視角范圍內(nèi)的圖像，并判斷該圖像中是否存在人，是則啟動手勢識別的步驟，否則繼續(xù)獲取視角范圍內(nèi)的圖像；步驟三、根據(jù)步驟二獲取到的圖像中人的手勢以及事先建立的手勢運動識別模型，識別出圖像中人的手勢；步驟四、將圖像中的人的手勢翻譯為無人機的控制命令，并發(fā)送給無人機。
[0012]更進(jìn)一步地，上述圖像獲取裝置通過云臺安裝在無人機上，所述云臺帶動圖像獲取裝置向任意角度旋轉(zhuǎn)，以獲取到用戶的手勢。
[0013]更進(jìn)一步地，當(dāng)圖像獲取裝置獲取到人的手勢后，根據(jù)人在圖像中的位置變化，調(diào)整云臺的旋轉(zhuǎn)角度，以控制該圖像獲取裝置的視角始終面向控制該無人機的人。
[0014]更進(jìn)一步地，上述無人機還包括切換開關(guān)，所述切換開關(guān)用于切換無人機當(dāng)前的被控制方式，所述被控制方式包括遙控器遙控控制和/或者移動終端遙控控制和/或者手勢遙控控制。
[0015]通過采用以上的技術(shù)方案，本發(fā)明具有以下的有益效果:本發(fā)明通過在無人機上設(shè)置圖像獲取裝置(比如攝像頭或者相機或者高速相機等等)，可以實時獲取視角范圍內(nèi)的圖像，并分析該圖象中是否存在人的控制手勢，是，則識別出后翻譯為無人機的控制命令，從而通過人的手勢對無人機進(jìn)行控制，使得不需要攜帶其他的控制硬件，方便了用戶的使用，降低了用戶的購置成本。將手勢識別引入到無人機控制中，可獨立對無人機進(jìn)行控制或作為遙控裝置的輔助。不但可降低無人機硬件成本，還可增加無人機的操控樂趣，增強人與無人機的互動。使用非線性分類器對手勢特征進(jìn)行離線訓(xùn)練和在線識別，提高了手勢識別的成功率。
【附圖說明】
[0016]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實施例，因此不應(yīng)被看作是對范圍的限定，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。
[0017]圖1為無人機的手勢檢測的功能模塊圖。
[0018]圖2為基于手勢的無人機控制方法實施流程圖。
【具體實施方式】
[0019]為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，很顯然，下文所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設(shè)計。因此，以下對在附圖中提供的本發(fā)明的實施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實施例。基于本發(fā)明的實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0020]本發(fā)明公開了一種能夠識別手勢的無人機，其具體包括設(shè)置在無人機上的圖像獲取裝置、圖像處理模塊、手勢識別模塊和手勢翻譯器；所述圖像獲取裝置用于獲取實時的視角范圍內(nèi)的圖像；所述圖像處理模塊根據(jù)獲取到的圖像判斷圖像中是否存在人，當(dāng)圖像中存在人的時候，啟動手勢識別模塊，否則繼續(xù)獲取實時的視角范圍內(nèi)的圖像；所述手勢識別模塊根據(jù)圖像中人的手勢以及事先建立的人的手勢運動模型，識別出圖像中人的手勢；所述手勢翻譯器將圖像中的人的手勢翻譯為無人機的控制命令，并發(fā)送給無人機。本發(fā)明通過在無人機上設(shè)置圖像獲取裝置(比如攝像頭)，實時獲取處于攝像頭視角范圍內(nèi)的圖像，并分析該圖象中是否存在人的控制手勢，是，則識別出后翻譯為無人機的控制命令，從而通過人的手勢對無人機進(jìn)行控制，使得不需要攜帶其他的控制硬件，方便了用戶的使用，降低了用戶的購置成本。將手勢識別引入到無人機控制中，可獨立對無人機進(jìn)行控制或作為遙控裝置的輔助。不但可降低無人機硬件成本，還可增加無人機的操控樂趣，增強人與無人機的互動。使用非線性分類器對手勢特征進(jìn)行離線訓(xùn)練和在線識別，提高了手勢識別的成功率。
[0021]其中圖像處理模塊包括預(yù)處理模塊和特征提取模塊，所述預(yù)處理模塊用于對輸入的圖像(比如視頻圖像)進(jìn)行分割、邊緣檢測和角點檢測等操作，然后將結(jié)果送入特征提取模塊，所述特征提取模塊首先對預(yù)處理后的圖像中的人臉進(jìn)行特征提取，確定人臉位置后進(jìn)一步確定頭肩的坐標(biāo)；然后以頭肩坐標(biāo)為參考，提取上肢特征，并利用訓(xùn)練好的手勢運動模型對輸入圖像進(jìn)行手勢識別。在進(jìn)行手勢識別時，可以利用非線性分類器對待檢測圖像進(jìn)行手勢識別，利用離線訓(xùn)練好的手勢運動模型對輸入圖像進(jìn)行手勢識別，然后將手勢識別的結(jié)果發(fā)送給手勢翻譯器。所述的手勢翻譯器就是建立手勢動作與控制命令之間的映射關(guān)系，從而將手勢動作翻譯成無人機的控制命令。首先建立手勢字典，該字典定義了手勢動作與控制命令間的一一對應(yīng)關(guān)系。當(dāng)有新的手勢識別結(jié)果輸入時，手勢翻譯器隨即查找手勢字典，并將查找結(jié)果輸出到無人機的飛控裝置，完成手勢遙控行為。
[0022]圖1為無人機的手勢檢測的功能模塊圖。其包括離線的手勢運動模型訓(xùn)練過程，其首先輸入多個離線圖像，再將離線圖像進(jìn)行預(yù)處理和手勢特征提取，然后進(jìn)行非線性分類，得到手勢運動模型的手勢運動模型。當(dāng)檢測到人的控制手勢時，通過非線性分類器匹配手勢運動模型，匹配出該控制手勢的類型，然后發(fā)送給手勢翻譯器翻譯為對應(yīng)的控制指令以控制無人機的動作。
[0023]更進(jìn)一步地，上述圖像獲取裝置通過云臺安裝在無人機上，所述云臺帶動圖像獲取裝置向任意角度旋轉(zhuǎn)，以獲取到用戶的控制手勢。通過云臺帶動攝像頭向任意的角度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，不停地搜索視角范圍內(nèi)的人，以得到人的控制手勢。
[0024]更進(jìn)一步地，上述無人機還包括切換開關(guān)，所述切換開關(guān)用于切換無人機當(dāng)前的被