基于視頻圖像手勢識(shí)別的非接觸式解鎖方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于生物特征識(shí)別領(lǐng)域，尤其涉及一種基于視頻圖像手勢識(shí)別的非接觸式 解鎖方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 基于機(jī)器視覺的人體動(dòng)作和手勢識(shí)別是實(shí)現(xiàn)新一代人機(jī)交互系統(tǒng)所不可缺少的 一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。手勢控制一般可分為接觸式手勢控制和非接觸式手勢控制，接觸式手勢 控制包括手機(jī)等智能移動(dòng)終端上使用的觸摸屏，用戶可以在觸摸屏顯示界面上進(jìn)行人機(jī)交 互。基于機(jī)器視覺的非接觸式手勢控制，是實(shí)現(xiàn)新一代人機(jī)交互系統(tǒng)所不可缺少的一項(xiàng)關(guān) 鍵技術(shù)，其應(yīng)用日益廣泛。通過在設(shè)備上安裝視覺采集裝置，實(shí)時(shí)獲取并識(shí)別用戶的手勢控 制信號(hào)，從而達(dá)到良好的人機(jī)交互。
[0003]目前越來越多的家庭娛樂設(shè)備和電子產(chǎn)品采用非接觸式手勢控制作為人機(jī)交互 方式。一方面，在非接觸式手勢控制系統(tǒng)中，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)用戶的肢體動(dòng)作做出相應(yīng)的響應(yīng)， 用戶無意的一個(gè)手勢動(dòng)作可能會(huì)導(dǎo)致控制系統(tǒng)的誤操作。因此，在非接觸式控制系統(tǒng)中也 需要具備手勢控制的鎖定和解鎖功能。另一方面，對(duì)于一些大屏幕的電子設(shè)備，如智能電視 等，不適合使用接觸式手勢解鎖，用戶體驗(yàn)也不好，而非接觸式手勢解鎖，可以彌補(bǔ)這一不 足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明提供了一種基于視頻圖像手勢識(shí)別的非接觸式解鎖方法及裝置。
[0005] 本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0006] -種基于視頻圖像手勢識(shí)別的非接觸式解鎖裝置的解鎖方法，包括以下步驟：
[0007] 步驟（1):初始化圖像處理與識(shí)別模塊中手勢庫，預(yù)設(shè)密碼解鎖界面啟動(dòng)的手勢 和解鎖手指軌跡；
[0008] 步驟（2):圖像采集模塊采集與密碼解鎖界面相對(duì)應(yīng)的垂直方向上的圖像信息；
[0009] 步驟（3):圖像處理與識(shí)別模塊獲取步驟（2)中的圖像采集模塊采集的圖像信息， 采用膚色分割的方法來檢測手部區(qū)域；
[0010] 步驟（4):圖像處理與識(shí)別模塊從檢測到的手部區(qū)域中識(shí)別手勢變化，若該變化 的手勢與步驟（1)預(yù)設(shè)的密碼解鎖界面的啟動(dòng)手勢匹配，則密碼解鎖界面啟動(dòng)，進(jìn)入步驟 (5);若不匹配，則密碼解鎖界面不啟動(dòng)；所述手勢變化為由手掌變?yōu)槿^或由拳頭變?yōu)槭?掌；
[0011] 步驟（5):指尖及其運(yùn)動(dòng)軌跡檢測模塊從檢測到的手部區(qū)域中識(shí)別指尖，并跟蹤 指尖在解鎖界面上的運(yùn)動(dòng)軌跡，與步驟（1)中預(yù)設(shè)的解鎖手指軌跡對(duì)比；
[0012] 若匹配，則所述的基于視頻圖像手勢識(shí)別的非接觸式解鎖裝置由鎖定狀態(tài)變更到 解鎖狀態(tài)；若不匹配，則解鎖裝置維持不變。
[0013] 所述步驟（3)中圖像處理與識(shí)別模塊檢測手部區(qū)域的過程為：
[0014] 步驟（3. 1):對(duì)圖像采集模塊所采集的圖像進(jìn)行提取膚色區(qū)域并設(shè)定閾值將圖像 二值化；
[0015] 步驟（3. 2):對(duì)二值化后的圖像進(jìn)行中值濾波和形態(tài)學(xué)操作，用于消除噪聲的干 擾；
[0016] 步驟（3. 3):對(duì)于去噪后的二值圖像進(jìn)行連通域查找，并計(jì)算每個(gè)連通域的面積， 提取的兩個(gè)面積最大的連通域；
[0017] 若連通域的面積小于預(yù)設(shè)閾值，則該連通域非手部區(qū)域，將小于該閾值的連通域 內(nèi)的像素值置零；
[0018] 步驟（3. 4):在提取的兩個(gè)面積最大的連通域中，采用人臉檢測算法進(jìn)行人臉檢 測；若存在人臉，將人臉區(qū)域所對(duì)應(yīng)的連通域內(nèi)的像素值置零。
[0019] 所述步驟（3. 1)中圖像采集模塊所采集的圖像為RGB圖像。
[0020] 所述步驟（3. 1)中將圖像二值化的過程為：
[0021] 將圖像采集模塊所采集的圖像轉(zhuǎn)換到Y(jié)CbCr空間，提取Cb和Cr分量并設(shè)定閾值 將圖像二值化，其中140〈Cr〈200并且80〈Cb〈200。
[0022] 所述步驟（3. 2)中的形態(tài)學(xué)操作，包括膨脹和腐蝕。
[0023] 所述步驟（3. 3)中兩個(gè)面積最大的連通域分別為手的區(qū)域和臉部區(qū)域。
[0024] 所述步驟（3. 4)中的人臉檢測算法采用基于Adaboost的人臉檢測算法。
[0025] 所述步驟（4)中圖像處理與識(shí)別模塊檢測手部區(qū)域手勢變化具體過程為：
[0026] 步驟（4. 1):計(jì)算步驟（3)所獲取的手部區(qū)域的二值化圖像中心；
[0027] 步驟（4. 2):間隔行掃描手部區(qū)域的二值化圖像的中心以上的區(qū)域；
[0028] 步驟（4. 3):設(shè)置行掃描次數(shù)h，掃描間隔為n=height/h;其中，height表示二 值化手勢圖像的中心以上的區(qū)域的高度；
[0029] 步驟（4. 4):記錄每一行從像素值從0到255和255到0的跳變即像素值從0跳 變到255時(shí)開始，到255跳變到0為止，表示有一根手指；
[0030] 步驟（4. 5):統(tǒng)計(jì)每行平均變化的手指個(gè)數(shù)，若手指個(gè)數(shù)大于等于n這表示檢測到 了手掌；若平均手指個(gè)數(shù)為〇,這表示檢測到了拳頭；n表示系統(tǒng)設(shè)定的手掌閾值，大于該閾 值表示檢測到了手掌，n表示1，2, 3, 4, 5;其中，兩個(gè)手指間的間隔大于10個(gè)像素；
[0031] 步驟（4. 6):在檢測到手勢由手掌變?yōu)槿^或由拳頭變?yōu)槭终频臅r(shí)候啟動(dòng)解鎖界 面。
[0032] 所述步驟（5)中指尖及其運(yùn)動(dòng)軌跡檢測模塊檢測手部區(qū)域中指尖的具體過程為：
[0033] 確定手部區(qū)域的中心，計(jì)算中心到手部邊緣的平均距離u;確定手部區(qū)域中心上 部距離中心的最遠(yuǎn)點(diǎn)的位置，以及該點(diǎn)與中心點(diǎn)之間的距離d;
[0034] 若d與平均距離u之比大于1. 6,表示該位置為指尖所在位置。
[0035] 所述手部區(qū)域中心（.H)的計(jì)算公式為：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于視頻圖像手勢識(shí)別的非接觸式解鎖裝置的解鎖方法，其特征在于，該解鎖 方法，包括以下步驟： 步驟（1):初始化圖像處理與識(shí)別模塊中手勢庫，預(yù)設(shè)密碼解鎖界面啟動(dòng)的手勢和解 鎖手指軌跡； 步驟（2):圖像采集模塊采集與密碼解鎖界面相對(duì)應(yīng)的垂直方向上的圖像信息； 步驟⑶：圖像處理與識(shí)別模塊獲取步驟⑵中的圖像采集模塊采集的圖像信息，采用 膚色分割的方法來檢測手部區(qū)域； 步驟（4):圖像處理與識(shí)別模塊從檢測到的手部區(qū)域中識(shí)別手勢變化，若該變化的手 勢與步驟（1)預(yù)設(shè)的密碼解鎖界面的啟動(dòng)手勢匹配，則密碼解鎖界面啟動(dòng)，進(jìn)入步驟（5); 若不匹配，則密碼解鎖界面不啟動(dòng)；所述手勢變