[發明專利]基于測地線距離算法和形態學識別的快速手指分割方法

在審

• 申請號: 201710862159.8
• 申請日: 2017-09-21
• 公開（公告）號: CN107610135A
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發明（設計）人: 程仕燚;王紫萱
• 申請（專利權）人: 程仕燚
• 主分類號: G06T7/11
• 分類號: G06T7/11;G06T7/136;G06T7/155;G06T5/00;G06K9/38;G06K9/62
• 代理公司: 鄭州金成知識產權事務所(普通合伙)41121
• 代理人: 郭增欣

技術領域：

本發明涉及一種手勢處理方法，特別是涉及一種基于測地線距離算法和形態學識別的快速手指分割方法。

背景技術：

隨著VR、AR等新技術的興起，基于用戶體驗的研究成為各行各業保證客戶關系的方法之一，在人機交互的用戶體驗三維動畫建模中，要求基于視覺的手勢識別技術高精確度和高效性。指尖的檢測和提取是一種常用的、技術常見的解決方法。傳統的二維圖像基于膚色的手勢識別受背景和光照等環境因素影響嚴重并且不能解決大部分手指遮擋的問題。而近年興起的基于Kinect的深度信息進行手勢識別的研究可以改善這種狀況，但這種方法計算量大，不能達到很好的實時性。

發明內容：

本發明所要解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供一種高效迅速、成功率高且能夠達到實時分割效果的基于測地線距離算法和形態學識別的快速手指分割方法。

本發明的技術方案是：

1、一種基于測地線距離算法和形態學識別的快速手指分割方法，其特征是：采用手勢的深度圖像作為輸入，運用深度和主方向上的閾值分割進行手部分割；而對于運動模糊和傳感器噪聲，用中值濾波和形態學閉運算進行噪點的濾波和平滑；在進行預處理后，將圖像二值化，對于平面指尖采用二值化后的圖像固定區域內的測地線距離極值來尋找潛在指尖點；最后通過形態學的特征判斷分辨真實指尖，并將符合特征的區域標為手指像素，完成手指分割。

2、根據權利要求1所述的基于測地線距離算法和形態學識別的快速手指分割方法，其特征是：手部分割的步驟是:從離攝像機最近的一點a開始，將實驗得到的手部最大像素深度β作為分割閾值,與a點像素差大于β的像素值都賦為0；這樣的操作基于一個假設：手是離攝像機最近的物體，這樣的假設也經常用于手勢識別，而經過這樣的操作后，仍然有可能留下手臂像素，把剩下的像素當作是三維空間中的點云來進一步分析其特點；用主成分分析PCA算法計算出剩下點云的主方向，再從a點出發沿主方向分割出一個手的長度β，這樣就可以完成大部分非手部像素的去除了；把這樣處理過后的圖像稱作手部圖像。

3、根據權利要求1所述的基于測地線距離算法和形態學識別的快速手指分割方法，其特征是：由于深度圖像的特性，手指圖像會顯示出凸起的特征，采用了一個較為快速的檢測算法來得到潛在指尖：指尖的特點是在二維平面上的人體端點，根據基于測地線距離極值點篩選人體端點的檢測算法可以得到潛在的指尖像素，利用了改進的雙掃描euclidean distance transform算法，來求得手部圖像所有像素點到極值點集合的測地線距離，并用遞歸的方式來不斷擴充極值點集合，從而識別出潛在指尖點。

4、根據權利要求3所述的基于測地線距離算法和形態學識別的快速手指分割方法，其特征是：算法步驟如下：

（1）將分割處的手部圖像進行二值化，并做先膨脹后腐蝕操作得到一個聯通域；

（2）采用distance transform 算法得到手部的大致骨骼圖，并將極值點作為形態學中心，這個形態學中心即是初始的極值點集合；

（3）用geodesic distance transform算法計算手部像素點到極值點集合的測地線距離，得到一張測地線距離圖；

（4）將測地線距離圖中測地線距離最大的點作為新的極值點，并把這個點加入到極值點集合中；

（5）重復上述（3）（4）步驟，不斷更新測地線距離圖；

經過這個處理，已經可以找到大部分的潛在指尖點了，為了達到高效簡便，取檢測出來的前七個作為待篩選的指尖點。

5、根據權利要求1所述的基于測地線距離算法和形態學識別的快速手指分割方法，其特征是：識別真實指尖并分割手指像素：真實手指的特征是瘦長，故利用限制指尖附近像素的長寬比來進行判斷；對手部圖像進行二值化后，分別以各個指尖點為指定點集，同樣可以用geodesic distance transform 算法得到各個潛在指尖的測地線距離圖，然后經過限制距離最大值得到屬于這根潛在手指的像素，并可以改變這個閾值而使手指像素得到“生長”；在這個生長的過程中，不斷估計這段像素的長、寬和長寬比，并將其與一般手指的相應參數進行比較，即可判斷這一段像素是否是真實手指。

6、根據權利要求5所述的基于測地線距離算法和形態學識別的快速手指分割方法，其特征是：關于長和寬的估計按如下方法計算：