[發明專利]一種提高Kinect傳感器體感識別精度的方法

在審

• 申請號: 201810033357.8
• 申請日: 2018-01-15
• 公開（公告）號: CN108415553A
• 公開（公告）日: 2018-08-17
• 發明（設計）人: 張博文;趙勇
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01;G06K9/00;G06K9/40
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種提高Kinect傳感器對人體手臂關節信息體感識別精度的方法及其數據處理方法，使用一定大小的矩形平面鏡置于操作者側面合適位置和角度，使得Kinect傳感器能夠同時采集到操作者的原象和通過平面鏡反射的鏡像。經過中值濾波并計算權值、坐標轉換和加權平均，將兩套關節信息融合為一套。本發明操作方便，計算簡單，僅需要使用一面平面鏡，提高了Kinect傳感器對操作者手臂關節信息識別的精度及實時采集數據的穩定性，為使用Kinect傳感器進行機械臂的體感控制打下了良好的數據基礎。

技術領域

本發明涉及人機交互領域，具體涉及一種提高單個Kinect傳感器對操作者手臂關節信息識別精度的方法及其數據處理算法；

背景技術

由于Kinect傳感器可以識別多個用戶的關節信息，因而在體感游戲、體感控制等領域受到廣泛關注。近年來Kinect傳感器在機械臂體感控制的應用上受到關注，一些研究者提出了使用Kinect采集手臂關節信息并用于控制機械臂的方法，即使用Kinect傳感器提取操作者關節坐標，經過計算得到關節角或末端位姿矩陣映射作為控制信息發送給機械臂。但是，由于Kinect對手臂關節信息識別精度較低，尤其是在單個Kinect的情況下，因此計算得到的控制信息精度較低，不穩定，易出現波動，一般只能用于試驗演示，無法用于實際控制工作。而使用多臺Kinect傳感器進行采集又會出現硬件設施復雜、不便配置等缺點。因此，需要設計一種操作簡單，易于實現，可以提高單個Kinect傳感器對人體手臂關節信息識別精度的方法。

本發明使用Windows平臺的Kinect SDK獲取數據流，使用Kinect V2傳感器作為采集設備。

發明內容

本發明為解決上述技術問題而提供一種使用方便、操作簡單，能夠顯著提高Kinect傳感器對人體手臂關節信息提取精度的方法，及其數據處理算法。

本發明為解決上述技術問題所采取的技術方案是：

一種體感測量方法：假設操作者使用右臂進行體感控制，使操作者位于Kinect傳感器中軸線一側，操作者右側面正對Kinect傳感器，在操作者正前方豎直放置一面矩形平面鏡，將平面鏡置于合適的高度、位置和角度，使得Kinect傳感器可以直接及通過平面鏡獲取完整且處于Kinect傳感器采集范圍內的人體手臂深度信息，且使平面鏡鏡象與原象不相互疊加。

這里作一點說明，Kinect V2傳感器采用了主動式紅外結構光技術進行深度信息的提取，這也是可以使用平面鏡采集深度圖像的原因，但是在采用該方法時，操作者在原象和鏡象中都被Kinect傳感器采集到的重疊部分，由于Kinect結構光干涉從而產生噪聲點，降低成像質量，可以采用基于時域的去噪方法或基于振動的方法來消除噪聲點，由于已有相關專利和論文發表，本發明對此不作討論，默認使用經過去噪處理的深度圖像。

一種數據處理算法：由于Kinect傳感器的多用戶采集功能，可以將鏡象與原象處理為兩個不同的操作者，通過上述方法，可以同時采集到兩套人體關節點位置信息，首先對兩套數據進行中值濾波消除噪聲，同時通過中值濾波前后數據的相對變化量分別求取兩套數據的相應權值；然后進行坐標轉換，通過平移將鏡像坐標轉化為原象坐標；最后對兩套數據進行加權平均，得到一套相對準確的關節相對位置信息，為下一步的機械臂操縱打下良好基礎。

本發明通過簡單的利用平面鏡的方式，使用單個Kinect傳感器采集到兩套操作者體感信息，并使用濾波方法將兩套體感信息合并，提高了單個Kinect傳感器對操作者手臂信息的采集精度及實時采集數據的穩定性，解決了使用Kinect進行體感控制機械臂時采集到的關節角精度低、易跳動的問題。

附圖說明

圖1是使用平面鏡提高體感識別精度俯視示意圖。

圖2是使用平面鏡提高體感識別精度側面示意圖。

圖3是Kinect坐標系方向。