[發明專利]基于像素分類器和橢圓擬合的指尖點提取方法

在審

• 申請號: 201510336117.1
• 申請日: 2015-06-17
• 公開（公告）號: CN105046199A
• 公開（公告）日: 2015-11-11
• 發明（設計）人: 郭雙雙;潘志庚;張明敏;羅江林
• 申請（專利權）人: 吉林紀元時空動漫游戲科技股份有限公司
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00
• 代理公司: 吉林長春新紀元專利代理有限責任公司 22100
• 代理人: 王怡敏

1.一種基于像素分類器和橢圓擬合的指尖點提取方法，其特征在于：利用OpenNI提供的手心點坐標，將手區域分割出來，然后利用貝葉斯膚色模型去除非膚色區域，提取精確的手區域；定義了一種像素分類器將手指區域聚類，然后提取手指區域的輪廓，最后采用最小二乘法進行橢圓擬合，將橢圓長軸兩端點中距離手心點最遠的那個點為指尖點；具體步驟如下：

（1）手區域分割；

（2）貝葉斯膚色模型提取精確的手區域；

（3）對提取的精確手區域進行基于像素分類器的方法提取手指區域，然后形態學去噪，對手指區域提取輪廓，對輪廓進行橢圓擬合，提取指尖點。

2.根據權利要求1所述的基于像素分類器和橢圓擬合的指尖點提取方法，其特征在于：所述的步驟（1）手區域分割的步驟是：

（1.1）二維方向的分割：以OpenNI跟蹤的手心點為中心，在二維方向上設定一個包含手區域的矩形；

（1.2）深度方向的分割：二維方向的分割會包含背景，所以深度方向上將背景剔除掉，以手心點的深度值為參考，前后設定一個深度范圍，再此深度范圍內的物體被分割出來；這樣有效的將背景去除。

3.根據權利要求1所述的基于像素分類器和橢圓擬合的指尖點提取方法，其特征在于：所述的步驟（2）貝葉斯膚色模型提取精確的手區域是：分割出的手區域比較粗糙，所以要用膚色模型去除那些非膚色區域，提取精確的手區域；采用YCbCr顏色空間來構建膚色模型，其原因是它的離散性與人的視覺感知的同一性，亮度和色度分離以及膚色聚集區域緊湊；在YCbCr顏色空間中，亮度信息用單個分量Y來表示，彩色信息用兩個色差分量Cb和Cr來存儲，Cb表示藍色色度，Cr表示紅色的色度；具體步驟是：

（2.1）創建膚色模型

首先，采集一些手的膚色圖片，然后每張圖片圖像處理軟件制作相應的二進制掩碼圖；掩碼圖中，用0表示非膚色，1表示膚色；

在制作完樣本圖像后，將樣本的彩色圖像從RGB顏色空間轉化為YCrCb顏色空間，因為與亮度分量相比，皮膚色調與色度分量關系更大，所以選擇YCrCb空間的Cr和Cb分量的貝葉斯分布；利用這些轉化后的YCrCb和其對應的掩碼圖，然后建立膚色模型；建立膚色模型的過程就是建立膚色直方圖和非膚色直方圖的過程，如果掩碼圖某個像素為1，表示是該像素是手區域，相對應的YCrCb圖像的該像素的[Cr][Cb]分量在直方圖的高度加1個單位；如果掩碼圖的某像素為0，表示該像素不是手區域，相對應的YCrCb圖像的該像素的不是膚色，該像素的[Cr][Cb]分量在非膚色直方圖中的高度加1個單位；

（2.2）貝葉斯膚色計算

根據直方圖提供的數據，再利用貝葉斯分類器計算每個[Cr][Cb]分量是膚色的概率；概率大于60%被認為為膚色，并在相應的數據結構中記錄下；給定任意圖像，將其轉換為YCbCr顏色空間，通過查找表，得到該圖像的哪些像素為膚色，哪些像素為非膚色，將膚色像素點顯示為白色，非膚色顯示為黑色，這樣得到提取膚色后的二值圖像。

4.根據權利要求1所述的基于像素分類器和橢圓擬合的指尖點提取方法，其特征在于：所述的步驟（3）中提取指尖點的步驟是：

（3.1）基于像素分類方法提取指尖區域

根據指尖的幾何特點，定義一個正方形作為像素分類器，根據手區域與正方形交點的個數，對像素進行分類；

（3.2）指尖點的提取

指尖點提取分兩步：一、提取手指區域，然后形態學去噪，對手指區域提取輪廓；二、用最小二乘法對輪廓進行橢圓擬合，求得指尖點。

5.根據權利要求1或4所述的基于像素分類器和橢圓擬合的指尖點提取方法，其特征在于：將得到的提尖點中的食指指尖點和手心點的連成直線，根據直線與坐標軸的夾角定義了食指指向的手勢，并應用到虛擬漫游和增強現實場景中。