[發明專利]一種三維手勢識別裝置及三維手勢識別方法

有效

• 申請號: 201210565201.7
• 申請日: 2012-12-24
• 公開（公告）號: CN103514437B
• 公開（公告）日: 2017-04-05
• 發明（設計）人: 施建華;邵詩強;陳永灑;鄧益群
• 申請（專利權）人: TCL集團股份有限公司
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/60
• 代理公司: 深圳市君勝知識產權代理事務所(普通合伙)44268
• 代理人: 劉文求,楊宏

技術領域

本發明涉及手勢識別技術，尤其涉及一種三維手勢識別裝置三維手勢識別方法。

背景技術

目前，手勢交互技術已經廣泛應用于人機交互領域，現有技術手勢交互技術主要包括基于單攝像頭的二維手勢識別和基于紅外結構光的攝像頭三維手勢識別，后者如微軟公司的產品kinect。基于單攝像頭的二維手勢識別操作上沒有縱深信息，只能識別比較簡單的二維手勢信息；基于紅外結構光的三維手勢識別實現成本較高，操作精度有一定缺陷。

因此，現有技術還有待改進和發展。

發明內容

鑒于上述現有技術的不足之處，本發明為解決現有技術缺陷和不足，提出一種基于普通紅外攝像頭的三維手勢識別設備及手勢識別方法，可消除環境的干擾，提高手勢識別的可靠性，計算過程簡單，實現成本低。

本發明解決技術問題所采用的技術方案如下：

一種三維手勢識別裝置，用于對手勢進行識別，包括兩個紅外攝像頭、圖像采集單元、紅外發光二極管、紅外發光二極管驅動單元、運算單元和手勢識別單元；所述兩個紅外攝像頭的鏡頭朝上設置，所述圖像采集單元與兩個紅外攝像頭電連接，所述紅外發光二極管驅動單元與紅外發光二極管電連接以驅動紅外發光二極管發光，所述運算單元與圖像采集單元、紅外發光二極管驅動單元、手勢識別單元電連接；所述運算單元控制紅外發光二極管發光為兩個紅外攝像頭攝取的手勢圖像提供背景光，所述圖像采集單元通過兩個紅外攝像頭采集手勢圖像數據，并將手勢圖像數據發送到運算單元進行處理，運算單元獲得手勢圖像數據后發送給手勢識別單元實現三維手勢識別。

所述兩個紅外攝像頭之間的水平距離為6cm。

所述兩個紅外攝像頭的視角夾角為60°。

所述紅外二極管至少為一個。

本發明還提供了一種三維手勢識別方法，基于上述三維手勢識別裝置來實現，其特征在于，包括如下步驟：

將左、右兩個紅外攝像頭水平設置，且攝像頭鏡頭朝上；

所述圖像采集單元通過左、右兩個紅外攝像頭分別獲取兩個紅外攝像頭上方視角范圍內的第一手勢圖像、第二手勢圖像發送至運算單元；

運算單元將第一手勢圖像、第二手勢圖像分別進行圖像二值化處理；

運算單元將二值化處理后的第一手勢圖像、第二手勢圖像分別進行邊緣提取算法得到第一手勢圖像的邊緣圖像、第二手勢圖像的邊緣圖像；

運算單元根據第一手勢圖像的邊緣圖像、第二手勢圖像的邊緣圖像實現手指二維坐標定位；

運算單元將第一手勢圖像的邊緣圖像的二維定位坐標和第二手勢圖像的邊緣圖像的二維定位坐標轉換成三維定位坐標，與預先存儲于手勢識別單元中的手勢模型信息進行匹配識別。

作為進一步改進的方案，手勢操作范圍為兩個紅外攝像頭的視角的交集。

所述二值化算法采用普通閾值分割實現。

所述邊緣提取算法先采用7×7模板的腐蝕算法去除雜散點，然后用7×7模板膨脹恢復原圖，再采用恢復的原圖減去該恢復的原圖經過3×3腐蝕算法后的圖像得到邊緣圖像。

所述二維手指定位采用搜索第一、二手勢圖像中整個手的邊緣輪廓圖像，掃描手部輪廓曲線中的夾角，確定夾角為銳角并且方向垂直向上的為指尖部位，定位出手指的每個指尖所在位置。

所述將第一手勢圖像的邊緣圖像的二維定位坐標和第二手勢圖像的邊緣圖像的二維定位坐標轉換成三維定位坐標是通過雙目視覺算法實現的。

與現有技術相比較，本發明采用了兩個紅外攝像頭來獲取手勢圖像解決了二維手勢識別沒有縱深信息導致手勢識別不準確；紅外發光二極管照明解決了可見光干擾的問題，并且紅外攝像頭的鏡頭朝上設置，能減少攝取到的圖像背景的干擾，不像現有技術攝取的手勢圖像往往會受到人體背景的干擾，能夠通過簡單的計算實現復雜手勢的識別，提高識別的準確率。?

附圖說明

圖1是本發明三維手勢識別裝置的原理結構框圖。

圖2是本發明三維手勢識別裝置具體實施例（僅示出兩個紅外攝像頭和紅外發光二極管）的透視結構示意圖。

圖3是本發明三維手勢識別裝置具體實施例之紅外發光攝像頭的視角結構示意圖。

圖4是本發明三維手勢識別方法的工作流程圖。

圖5是圖4中所指二維手指坐標定位的手指定位結構示意圖。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實施例對本發明進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。