[發明專利]基于視覺的嵌入式手勢識別系統裝置

在審

• 申請號: 201611055923.2
• 申請日: 2016-11-25
• 公開（公告）號: CN106802713A
• 公開（公告）日: 2017-06-06
• 發明（設計）人: 柳舒懷;張子華;路博;徐劍鋒
• 申請（專利權）人: 上海航空電器有限公司
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01
• 代理公司: 中國航空專利中心11008
• 代理人: 張毓靈

技術領域

本發明屬于人機交互技術，具體涉及一種基于視覺的嵌入式手勢識別系統裝置。

技術背景

鍵盤、鼠標作為傳統的手部交互方式，具有精度高，響應速度快的特點，但其局限性也是明顯的。

由于必須采用接觸式操作、不能自由定制交互方式，鍵盤和鼠標給靈活自由的手部操控帶來了一定的限制，且空間占用較大，在空間限制明顯的場合(如機艙、駕駛艙等)不利于布局和實施，因此鍵盤和鼠標已經不能滿足手部交互多樣性的需求，于此考慮，提出一種可定制的，基于視覺的手部交互系統。

發明內容

本發明的目的是：提供一種使用方便、操作簡單、穩定性高的非接觸式手部交互系統，使使用者無需接觸任何物理設備就可完成控制和操作。

為了實現上述目的，本發明的技術方案是：一種基于視覺的嵌入式手勢識別系統裝置，其包括攝像頭模塊1、FPGA芯片2、時鐘模塊3、存儲模塊4以及DSP處理器5，攝像頭模塊1通過系統總線連接FPGA芯片2，FPGA芯片2一路經控制總線與DSP處理器5連接，另一路通過數據總線經存儲模塊4連接DSP處理器，時鐘模塊3分別連接FPGA芯片2、存儲模塊4、DSP處理器5，DSP處理器5輸出連接外部上位機6。

所述FPGA芯片2包括順次連接的攝像頭控制模塊7、緩存模塊8、圖形與處理模塊9、主存控制模塊10、DSP控制模塊11。

所述攝像頭模塊與存儲模塊之間還設置有用于接口匹配的緩存主存橋接模塊。

所述DSP處理器包括順次連接的FPGA同步模塊12、存儲器接口模塊13、圖形匹配模塊14、手掌定位模塊15、指尖定位模塊16、上位機通訊模塊17，其中，FPGA同步模塊12連接FPGA芯片，上位機通訊模塊17與外部上位機通訊連接。

所述圖形匹配模塊14包括順次連接的極坐標變化模塊、直方圖計算模塊、協方差計算模塊以及累積模塊。

所述手掌定位模塊15包含順次連接的最大輪廓計算模塊和最大內切圓計算模塊。

所述指尖定位模塊16包含順次連接的半徑計算模塊和圓截法指尖標記模塊。

所述的基于視覺的嵌入式手勢識別系統裝置，其特征在于，由FPGA芯片進行圖像數據的實時采集和預處理工作，經緩存模塊、緩存主存橋接模塊將數據保存至主存模塊，并由DSP處理器同步地將主存模塊的圖像數據讀出，順次經由DSP處理器內部的圖形匹配模塊、手掌定位模塊和指尖定位模塊的處理，將處理結果發送至上位機，從而采用非接觸式的隔空操作完成手勢識別任務。

本發明的技術效果是：本發明基于視覺的嵌入式手勢識別系統裝置使用方便、操作簡單、穩定性高，使用者無需接觸任何物理設備就可完成控制和操作，顛覆以往的鍵盤、鼠標形式，完全解放了雙手操作，實現了隔空手勢操作，能夠為特殊場景(如機艙，駕駛室)下工作的人員帶來便利。另外，如用戶需要還可臨時增加手勢交互控制的方法，只要在Flash存儲中燒入或擦除手勢模板數據并少量修改程序即可，極好的滿足了用戶交互式多樣性操作的需求。

附圖說明

以下將結合附圖和實施例對本發明作進一步的說明。

圖1為本發明基于視覺的嵌入式手勢識別系統裝置的結構示意圖；

圖2為本發明FPGA芯片的結構示意圖；

圖3為本發明DSP處理器的結構示意圖，

其中，1-攝像頭模塊、2-FPGA芯片、3-時鐘模塊、4-存儲模塊、5-DSP處理器、6-上位機、7-攝像頭控制模塊、8-緩沖模塊、9-圖形與處理模塊、10-主存控制模塊、11-DSP控制模塊、12-FPGA同步模塊、13-存儲器接口模塊、14-圖形匹配模塊、15-手掌定位模塊、16-指尖定位模塊、17-上位機通訊模塊。

具體實施方式

請參閱圖1，其為本發明基于視覺的嵌入式手勢識別系統裝置的結構示意圖。所述基于視覺的嵌入式手勢識別系統裝置包括攝像頭模塊1、FPGA芯片2、時鐘模塊3、存儲模塊4以及DSP處理器5，攝像頭模塊1通過系統總線連接FPGA芯片2，FPGA芯片2一路經控制總線與DSP處理器5連接，另一路通過數據總線經存儲模塊4連接DSP處理器5，時鐘模塊3分別連接FPGA芯片2、存儲模塊4、DSP處理器5，DSP處理器5輸出連接外部上位機6。

請參閱圖2，所述FPGA芯片2包括順次連接的攝像頭控制模塊7、緩存模塊8、圖形與處理模塊9、主存控制模塊10、DSP控制模塊11。