[發明專利]一種基于Leap Motion的手指無接觸繪圖方法及系統

有效

• 申請號: 201910232829.7
• 申請日: 2019-03-26
• 公開（公告）號: CN109933206B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 徐琨;呂永帥;梁佳豪;王佩瑤;石旭
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01;G06F3/0484;G06V40/20;G06V10/764;G06K9/62
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 高博

本發明公開了一種基于Leap Motion的手指無接觸繪圖方法及系統，采用SVM算法進行靜態手勢識別，采用靜態手勢和運動追蹤數據約束性條件相結合的方法識別動態手勢，根據識別的靜態手勢和動態手勢判斷用戶手勢動作，應用QT信號槽機制實現識別后的手勢數據與繪畫系統之間的通信，不同的手勢動作對應不同事件，響應不同的處理，再將運動追蹤數據中食指指尖在傳感器觀察坐標系下的位置映射為屏幕坐標系下畫筆的位置，實現圖形和線條的繪制，完成手指無接觸繪圖。本發明具備趣味性以及更加自然的人機交互方式，靈活度與自由度更高，具備良好的互動性；且容易被接受和掌握，尤其適合老人和孩童群體，具有廣泛的應用前景。

技術領域

本發明屬于智能體感繪畫技術領域，具體涉及一種基于Leap Motion的手指無接觸繪圖方法及系統。

背景技術

近年來，隨著計算機軟硬件的發展，越來越多的新科技新技術從科幻小說中走進了人們的生活。智能體感技術作為一門新興技術，一經問世便受到世人的矚目。作為一種新型人機交互模式，體感設備顛覆了人們對計算機輸入設備的認知，相比起鍵盤和鼠標等傳統輸入設備，體感設備融合了計算機領域更多高新技術，為用戶提供了更加方便、更加自由、更加舒適的使用體驗，因而受到許多電子產品愛好者的追捧。許多硬件設備廠商也瞅準了時機，投入大量人力物力用于智能體感設備的開發；基于智能體感設備的應用軟件和游戲開發也吸引了許多軟件行業從業人員的興趣。

所謂體感設備，就是指通過若干傳感器檢測現實場景中實體的位置和運動，并從中提取出計算機能夠識別的信息，進而實現人機交互的電子設備。體感設備按照其原理主要可以分為兩類：慣性感測和光學感測。其中慣性感測設備需要用戶手持游戲手柄以檢測用戶的位置和手掌的運動，光學感測依靠光學傳感器檢測用戶的物理參數，真正實現了“手指無接觸”。

目前，市面上流行的光學感測體感設備主要是微軟公司研發的Kinect和Leap公司研發的Leap Motion。Kinect配合XBOX游戲主機，其有效感應范圍比較大，但精確度有限，適合家庭使用；Leap Motion控制器小巧玲瓏，感應范圍有限，但精確度高，能夠感測人手的每一個關節點，更適合個人使用。目前，Leap Motion已經發展至第四代，可以搭載VR眼鏡使用，用戶帶上特制的頭盔就能夠自由自在徜徉在虛擬世界中，無需任何手柄或手環。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種基于LeapMotion的手指無接觸繪圖方法及系統，有效感應范圍大，識別準確率高。

本發明采用以下技術方案：

一種基于Leap Motion的手指無接觸繪圖方法，其特征在于，采用SVM算法進行靜態手勢識別，采用靜態手勢和運動追蹤數據約束性條件相結合的方法識別動態手勢，根據識別的靜態手勢和動態手勢判斷用戶手勢動作，應用QT信號槽機制實現識別后的手勢數據與繪畫系統之間的通信，不同的手勢動作對應不同事件，響應不同的處理，再將運動追蹤數據中食指指尖在傳感器觀察坐標系下的位置映射為屏幕坐標系下畫筆的位置，實現圖形和線條的繪制，完成手指無接觸繪圖。

具體的，以手指的點擊動作作為動態手勢，應用SVM算法對伸出手指的動作進行識別，然后調用Leap Motion API得到手指指尖的速度，當指尖向正前方的速度大于閾值的時候觸發按下按鈕事件；當指尖向后方運動的速度達到某個閾值時觸發釋放按鈕事件；手指在短時間內按下和彈起判定為單擊事件；手勢識別完成后，按照結果的不同觸發不同的事件做出繪畫響應。