[發明專利]三維空間中多點觸控與捕捉手勢運動的識別方法與系統

有效

• 申請號: 201410144505.5
• 申請日: 2014-04-11
• 公開（公告）號: CN103914152B
• 公開（公告）日: 2017-06-09
• 發明（設計）人: 周光磊
• 申請（專利權）人: 周光磊
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01
• 代理公司: 廣東前海律師事務所44323
• 代理人: 黃桂林

技術領域

本發明涉及一種智能識別系統，基于多攝像頭、利用紅外光照射進行手部姿態與位置的感知的方法，特別涉及一種三維空間中多點觸控與捕捉手勢運動的識別方法與系統。

背景技術

多年來，隨著多媒體技術的普及與發展，人們在對新型人機交互技術進行著不懈的探索。使用肢體、手勢等直觀的方式完成計算機的操縱，成為一個技術熱點。人的手部是一種復雜的執行機制，其靈活度高、表現力豐富且可以完成精細的操作，但這些特性也使其姿態的手部識別與跟蹤成為計算機研究中的重大挑戰。

對手部運動的識別，可以通過多種方法實現，其中來自Nintendo公司的專利US20080291160A1提供了利用紅外傳感器和加速度傳感器捕獲用戶手部位置的方案。此外，現有技術中還有利用數據手套來輔助對手部姿態的識別的方案。這些方案實現了對手部運動的識別，但也存在著各種不足。缺點之一是價格昂貴。來自松下電器產業株式會社的CN1276572A提供了使用攝像頭對手部進行拍照，然后對圖像進行歸一化分析，并將歸一化得到的圖像進行空間投影，并將所得的投影坐標與預先存儲的圖像的投影坐標進行比較。該方法比較直觀，但需要經過復雜的數學計算過程，且無法對手的空間位置進行識別與跟蹤。在手部運動感知領域存在著如何從獲取的圖像中有效的提取出手部的區域的問題，目前的技術存在環境光照條件對攝像頭獲取圖像信息中的手部信息提取存在很大干擾和影響，降低了使用設備的準確程度和方便程度。

目前，市場上存在微軟OmniTouch系統設計的Kinect體感搖控器和Leap motion公司推出的運動控制系統Leap 3D。

Leap motion公司推出運動控制系統Leap 3D，可以追蹤多個物體并識別手勢。當Leap 3D啟動時，即可生成一塊4立方英尺的3D空間，在此空間內的手指動作都會被捕捉到。Leap 3D由一塊USB設備和一套由公司設計的復雜軟件組成，USB設備中裝有標準的傳感器和攝像頭，可以追蹤多個物體并識別手勢。Leap 3D可以識別出在你手中的任何物體并且追蹤它們的動作。

另外，目前市場存在激光鍵盤，這種激光鍵盤的技術原理為投影元件先投影出鍵盤，手指按下投影同時發射出紅外線，當手出來的鍵盤符號時，會阻斷紅外線，造成一個反射信號，這時感知器就會感知到反射信號的對應鍵盤坐標。另外也可以通過計算機視覺的方式，通過圖像來識別；通過攝像頭捕捉鍵盤區域的畫面并進行分析，判斷出鍵盤輸入事件。相對來說計算機視覺的硬件較為簡單，僅僅需要一個攝像頭，但單攝像頭存在識別精度不高的問題。

目前市場上還沒有出現一種人機交互技術可以實現在三維空間中同時進行平面虛擬圖像的多點觸摸、圖像追蹤掃描和空中手勢識別。

發明內容

為克服現有技術中存在的缺點與不足，本發明的首要目的在于提供一種三維空間中多點觸控與捕捉手勢運動的識別系統，能夠通過投影方式顯示電腦中的信息，并實現在三維空間中同時進行平面虛擬圖像的多點觸摸、圖像追蹤掃描和空中手勢識別。

本發明的另一目的在于提供一種三維空間中多點觸控與捕捉手勢運動的識別方法。

本發明的再一目的在于提供上述三維空間中多點觸控與捕捉手勢運動的識別系統的應用。

本發明的目的通過下述技術方案實現：一種三維空間中多點觸控與捕捉手勢運動的識別系統，包括一微型電腦主機、一激光投影儀、第一紅外攝像頭、第二紅外攝像頭、一LED照射燈、一字線型激光發射器和投影平面；所述激光投影儀將微型電腦主機處理內容進行投射產生投影平面；所述一字線型激光發射器的照射平面與投影平面平行；所述第一紅外攝像頭與所述第二紅外攝像頭的視野覆蓋所述投影平面和空中手勢識別區域；

所述投影平面為激光投影儀投射的信息內容在載體平面上形成；

所述載體平面為桌面、墻面或汽車前擋風玻璃面中的一種；也可以是任何平面載體；

所述空中手勢識別區域為第一紅外攝像頭、第二紅外攝像頭及LED照射燈的視野所共同覆蓋的空中區域；

所述第一紅外攝像頭和第二紅外攝像頭與投影平面的距離大于一字線型激光發射器與投影平面的距離；

所述激光投影儀，通過接收微型電腦主機的傳輸，顯示數據或投影平面（虛擬主機界面）投影，將待處理信息投影到投影平面；

所述LED照射燈，提供適宜的光照對空間區域內的手勢增大明暗對比，加強識別目標與背景的亮度校正，便于紅外攝像頭獲取手部圖形信息，同時使設備在光線較暗的環境中也可以使用；