[發(fā)明專利]基于手勢智能感知和人機(jī)協(xié)同機(jī)制的人機(jī)猜拳方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710432455.4
• 申請日: 2017-06-09
• 公開（公告）號: CN107329564B
• 公開（公告）日: 2020-05-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馮志全;周曉燕;喬宇;艾長勝;魏軍;李映君
• 申請（專利權(quán)）人: 濟(jì)南大學(xué)
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01;G06K9/00
• 代理公司: 北京中濟(jì)緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 張紅軍

本發(fā)明公開了一種基于手勢智能感知和人機(jī)協(xié)同機(jī)制的人機(jī)猜拳方法。首先將Kinect獲得圖像序列經(jīng)過分割、膚色建模提取出人手，然后通過提出的SCDDF識別算法提取手勢特征，再與事先建立好的手勢庫中模板進(jìn)行匹配，最終識別出用戶手勢。在此基礎(chǔ)上，將虛擬界面運(yùn)用到人機(jī)猜拳游戲中使用戶可以更加方便自然地體驗(yàn)人機(jī)猜拳游戲的樂趣；結(jié)合人機(jī)猜拳游戲，本文還提出人機(jī)協(xié)同機(jī)制，使整個游戲更加順暢自然；在手勢識別方面，本文融合DDF算法和性狀上下文特征描述子算法，提出SCDDF算法，經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，新的識別算法較之前的DDF算法識別正確率提高了10.8％。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于手勢智能感知和人機(jī)協(xié)同機(jī)制的人機(jī)猜拳方法。

背景技術(shù)

石頭、剪刀、布”起源于中國，然后傳到日本，韓國等地，隨著亞歐貿(mào)易的不斷發(fā)展它傳到了歐洲，到了近現(xiàn)代逐漸風(fēng)靡世界。在中國，大江南北的小孩兒都是玩著“石頭、剪子、布”的游戲長大的。

通過手勢的人機(jī)交互是與機(jī)器溝通的最直觀的方式之一,實(shí)時手勢檢測也毫無疑問是最近科學(xué)界的一個熱點(diǎn)。無論在哪一款人機(jī)交互的應(yīng)用中，手勢識別都是至關(guān)重要的，現(xiàn)在幾種國內(nèi)外手勢識別以及結(jié)合手勢識別的基于體感設(shè)備的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢：

首先，Kinect是近幾年火爆流行的一種3D體感攝像機(jī)，它能夠及時的捕捉動態(tài)圖像，并且能夠獲取圖像的深度信息。體感設(shè)別Kinect的應(yīng)用，使得游戲不再單純的只是為了娛樂，而更加被賦予了更多的功能，比如讓學(xué)生學(xué)會用肢體語言來學(xué)習(xí)，開啟了一個新的教育時代。很多老年人對于目前觸摸屏，鍵盤的使用學(xué)習(xí)使用很是費(fèi)勁，而Kinect可以使得老年人也能玩體驗(yàn)一把現(xiàn)代游戲的同時，通過肢體的活動進(jìn)行鍛煉等等。

早期的手勢識別研究主要采用彩色攝像頭來捕獲手勢數(shù)據(jù)，有一種基于手形輪廓特征進(jìn)行手勢識別的方法，但是該算法計算量比較大，不適合實(shí)時的手勢識別應(yīng)用。還有一種利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行手勢識別的方法，該方法通過邊緣檢測提取樣本幾何矩特征和輪廓特征，然后利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對手勢進(jìn)行識別，但是該方法對靜態(tài)手勢的識別較低。還有一種基于微軟的深度攝像設(shè)備傳感器且能實(shí)時的識別人體動態(tài)手勢的系統(tǒng)框架，但這種方法只能由簡單的動態(tài)手勢產(chǎn)生的軌跡來識別簡單的手勢，對于具體手勢識別率很低。還有一種復(fù)雜背景下利用空間分布特征對手勢進(jìn)行識別的方法。但是彩色圖像容易受到光照變化以及復(fù)雜背景的影響，而深度圖像可以有效的克服光照以及復(fù)雜背景的影響。

但以上的識別方法或者基于Kinect的應(yīng)用可能都或多或少存在著這樣的問題：識別率不夠高，不是實(shí)時的識別，或者沒有人機(jī)協(xié)同機(jī)制，或者是對于無意義的手勢的干擾沒有有效的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容

為解決以上技術(shù)上的不足，本發(fā)明提供了一種識別效率高，有效解決無意義手勢干擾的基于手勢智能感知和人機(jī)協(xié)同機(jī)制的人機(jī)猜拳方法。

本發(fā)明是通過以下措施實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明的一種基于手勢智能感知和人機(jī)協(xié)同機(jī)制的人機(jī)猜拳方法，包括以下步驟：

步驟a，計算機(jī)隨機(jī)播放三種出拳手勢動畫，用戶位于計算機(jī)的手勢可識別范圍內(nèi)；

步驟b，用戶將手抬起并做出出拳手勢，計算機(jī)以人手為中心在其周圍自動構(gòu)建一個虛擬界面，當(dāng)人手處在虛擬界面內(nèi)時，確定該手勢有效，計算機(jī)檢測到有效手勢的同時，計算機(jī)停止播放動畫并且隨機(jī)彈出三種手勢動畫的一種；

步驟c，計算機(jī)對手勢進(jìn)行識別，手勢識別的結(jié)果與計算機(jī)隨機(jī)出拳結(jié)果進(jìn)行勝負(fù)判定。

在步驟b中，構(gòu)建虛擬界面后通過判斷操作者身體重心是否移動來確定虛擬界面是否需要移動刷新，包括以下步驟：

步驟1：通過Kinect獲取人手在三維空間內(nèi)的坐標(biāo)，連續(xù)記錄5幀人手的三維坐標(biāo)，判斷是否相對靜止，若靜止記錄人手重心點(diǎn)坐標(biāo)P，進(jìn)行步驟2，否則繼續(xù)判斷；