[發明專利]一種具有圖像識別系統的猜拳機器人及猜拳手勢識別方法

有效

• 申請號: 201310135314.8
• 申請日: 2013-04-18
• 公開（公告）號: CN103240746A
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發明（設計）人: 唐瑭;郭銳;吳季泳;楊桂平
• 申請（專利權）人: 塔米智能科技（北京）有限公司
• 主分類號: B25J11/00
• 分類號: B25J11/00;A63H13/04;G06K9/00
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林;季銳

1.一種具有圖像識別系統的猜拳機器人，包括座體，其特征在于：還包括超聲波傳感器、攝像頭、系統控制主機和猜拳機器人本體，在座體上設置有猜拳機器人本體，在座體上設置有出拳區，猜拳機器人本體的出拳臂伸入到出拳區，在猜拳機器人上設置有拍攝出拳人出拳手勢的攝像頭，在座體上設置有檢測是否有出拳人的超聲波傳感器，所述超聲波傳感器和攝像頭與系統控制主機連接。

2.根據權利要求1所述的一種具有圖像識別系統的猜拳機器人，其特征在于：還包括照明燈，在猜拳機器人設置有向出拳區提供照明的照明燈。

3.根據權利要求2所述的一種具有圖像識別系統的猜拳機器人，其特征在于：還包括音響和觸摸顯示屏，所述音響和觸摸顯示屏分別與系統控制主機相連接。

4.根據權利要求3所述的一種具有圖像識別系統的猜拳機器人，其特征在于：所述出拳臂包括手指、手指拉桿、手臂桿、舵盤、舵機和電機，所述電機通過手臂桿與舵機相連接，所述舵機控制舵盤帶動手指拉桿運動，所述手指拉桿末端連接有手指。

5.根據權利要求4所述的一種具有圖像識別系統的猜拳機器人，其特征在于：還包括電機座、舵機安裝板和底板，所述電機安裝電機座上，所述電機座通過螺栓連接固定在底板上，在舵機安裝板上設置有舵機。

6.根據權利要求5所述的一種具有圖像識別系統的猜拳機器人，其特征在于：所述手臂桿包括手臂搖桿、手臂連桿和主動搖桿，在電機座上安裝有手臂搖桿，手臂搖桿通過手臂連桿與主動搖桿一段鉸接，所述電機與主動搖桿另一端連接。

7.一種出拳人猜拳手勢識別方法，其特征在于：包括以下步驟：

（1）、攝像頭捕獲出拳人的隨機猜拳動作，

（2）、圖像處理平臺將出拳人猜拳動作圖像傳送給系統控制主機中的信息處理器，信息處理器通過內部的圖像識別技術，對出拳人的猜拳動作進行識別。

8.根據權利要求7所述的一種出拳人猜拳手勢識別方法，其特征在于：還包括以下步驟：在步驟（1）和步驟（2）之間設有步驟：

猜拳機器人隨機產生猜拳動作；

在步驟（2）之后依次設有步驟：

信息處理器通過識別出的出拳人猜拳動作與機器人的猜拳動作，得出猜拳結果；

系統控制主機通過信息處理器的猜拳結果，控制音響進行機器人發聲，與出拳人間進行猜拳互動。

9.根據權利要求8所述的一種出拳人猜拳手勢識別方法，其特征在于：所述步驟（2）對出拳人的猜拳動作進行識別包括以下兩種方法：

一、通過貝塞爾曲線根據手指的位置和數量進行判斷；

二、系統控制主機使用預先準備的100組數據進行訓練，然后再將圖像處理平臺得到的手型與訓練結果進行比對，得出判斷。

10.根據權利要求9所述的一種出拳人猜拳手勢識別方法，其特征在于：

一、通過貝塞爾曲線根據手指的位置和數量進行判斷，

1）、貝塞爾曲線表達公式如式（1）：,

B(t)＝(1-t)[(1-t)P₀+tP₁]+t[(1-t)P₁+tP₂],t∈[0,1]

（1）

在公式（1）中，t代表進程參數，控制著節點從起點P₀向終點P₂運動，該公式生成一條連續平滑的曲線，該曲線從P₀點開始，向P₁點運動，最終到達P₂點，P₀,P₁,P₂代表三個特征點，

2）、采用了二階貝塞爾曲線，表達公式如式（2）：,

B(t)＝(1-t)²P₀+2(1-t)tP₁+t²P₂,t∈[0,1]

（2）

在公式（2）中，t代表進程參數，控制著節點從起點P₀向終點P₂運動，P₀,P₁,P₂代表三個特征點，貝塞爾曲線由這些特征點決定；

3）、貝塞爾特征點的選取，根據坐標位置選取特征點，圍繞著人手附近的點，分別用P₀,P₁,P₂和P₂,P₃,P₄作為貝塞爾曲線的特征點，繪制出兩條二階貝塞爾曲線；坐標位置為P₀為P₁為P₂為P₃為P₄為W：手勢圖像的寬，L：手勢圖像的長，

兩條貝塞爾曲線在點P₂相交，形成一條完整的曲線，通過進程參數t的增加和參數n，控制曲線上的點從P₀向P₄移動，判定曲線方程如公式（3）所示：

f(t,n)=(1-t)2P0+2(1-t)tP1+t2P2,t∈[0,1](ifn=0)(1-t)2P2+2(1-t)tP3+t2P4,t∈[0,1](ifn=1)n∈[0,1]]]>

(3)

把步長設為若干個采樣點，當采樣點上的象素點值不等于0時，我們認為該像素點有效，我們將計數器+1，繼續檢測下一個采樣點；當該像素點等于0時，計數器清零，繼續檢測下一個采樣點；在采樣的過程中，如果計數器值count∈[50,200)，就認為識別到了一根手指；如果計數器值count≥200時，我們就認為識別到了手掌；根據這個方法，如果我們辨認出了2根手指，我們就認為手勢為剪刀；如果辨認出4根以上的手指，我們就認為手勢為布；如果辨認出手掌而沒有手指，我們就認為手勢為拳頭。