[發(fā)明專利]基于父子分類器的實時性手勢識別方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910362030.X
• 申請日: 2019-04-30
• 公開（公告）號: CN110084209B
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發(fā)明（設計）人: 曹宗杰;王麗瑩;崔宗勇
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G06V40/20
• 分類號: G06V40/20;G06K9/00;G06K9/62;G06V10/764
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 孫一峰

本發(fā)明屬于人機交互技術領域，涉及一種基于父子分類器的實時性手勢識別方法。本發(fā)明充分利用了手勢類別之間的內(nèi)在聯(lián)系和傳感器的自身性能，提出一種具有兩級結構的父子分類器：首先父類分類器根據(jù)手勢的低級特征對手勢進行粗分類，得到手勢的父類標簽；然后子類分類器通過檢測運動位移曲線的極值點對父類手勢進一步細分，得到帶有不同操作意圖的子類手勢類別。這種分類方法不同于傳統(tǒng)的手勢識別分類器的分類模式，而是將待分類樣本分為兩個識別階段分別進行分類，這可以顯著提高手勢分類的準確度，同時可以實時識別手勢。

技術領域

本發(fā)明屬于人機交互技術領域，涉及一種基于父子分類器的實時性手勢識別方法。

背景技術

隨著人機交互熱潮的到來，非接觸式應用的研發(fā)成了一種新的研究熱點。數(shù)據(jù)顯示，手勢是作為人機交互語言中最常用的一種身體部位。精細手勢(指只有手指運動的手勢)更符合人體工學和日常操作的便捷性，在如智能手機、平板電腦等小型電子設備上由于近距離操控的習慣性，使得精細手勢在人機交互方面的研究更顯得尤為重要，但是受傳感器本身性能的限制，精細手勢的識別問題一直都沒有很好的解決方案。在實時性識別的問題上，由于手在運動過程中手的形狀和運動速度隨著時間在不斷發(fā)生變化，一組連續(xù)時間序列下的手勢變化才能完整的表達出一種手勢的含義，因此根據(jù)一組動態(tài)手勢中某個時刻或某個短時間序列片段進行實時判定整個動態(tài)手勢的類別依然是目前研究的技術難題。

現(xiàn)如今，在人機交互領域手勢識別主要依靠四種傳感器：光學傳感器、數(shù)據(jù)手套、超聲波傳感器和雷達。光學傳感器由于計算機視覺技術的迅速發(fā)展和其本身價格相對低廉的特性被廣泛應用在手勢識別領域中，但是光學傳感器受周圍光線影響嚴重，在黑暗的條件下甚至無法提供準確的手勢特征信息，這些都限制了它在高精度手勢識別問題中的應用。數(shù)據(jù)手套是一種在手套上安裝磁場感應器或加速度器的一種裝置，用戶通過穿戴這種數(shù)據(jù)手套來進行隔空控制相應的設備，它能夠提供精準的數(shù)據(jù)信息，但是裝置的復雜性限制了用戶在操作過程中的舒適度和靈活度。超聲波傳感器是通過聲波在手勢運動過程中產(chǎn)生的多普勒頻移實現(xiàn)手勢識別的一種方式，它在成本上相對低廉但是識別精度很低，很難應用在精細手勢的識別問題上。雷達因其全天候、全天時、不受外界光線影響的特點并且具有一定的穿透能力，逐漸從軍用走向了民用。

目前被人們廣泛使用的手勢類型是有限的，人們通常將一組手勢的兩個不同方向的運動賦予不同的操作意圖。目前應用在手勢識別的分類方法都是將這些具有不同操作意圖的手勢直接送入一個分類器，而不考慮手勢類別之間的內(nèi)在聯(lián)系。動態(tài)的精細手勢為了做到實時感知，這需要樣本在短時間內(nèi)攜帶大量的信息，而現(xiàn)有的方法是采用多個傳感器融合的方式提高短時的特征表達能力，但這在實際應用中要設計到多個傳感器之間的配準問題并且會增加信號處理的復雜度。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述存在的問題或不足，為了克服傳統(tǒng)傳感器敏感于環(huán)境光線的問題以及對于精細動態(tài)手勢識別上的感知延遲問題，本發(fā)明提出了一種基于父子分類器的實時性精細手勢識別方法。本發(fā)明充分考慮到了手勢類別之間的聯(lián)系，并充分發(fā)揮了雷達的測距特性，其對環(huán)境中光線的魯棒性也很好的克服了普通傳感器中所面臨的問題。

本發(fā)明由以下步驟實現(xiàn)，其識別流程算法見附圖1。

步驟1：自定義6組父類手勢，共12種子類手勢：

(1)左右滑動：

向左滑：在x-y平面上，食指對著雷達并從右向左滑動；

向右滑：在x-y平面上，食指對著雷達并從左向右滑動。

(2)上下滑動：

向上滑：在x-y平面上，食指與雷達平行，從下到上滑動；

向下滑：在x-y平面上，食指與雷達平行，從上到下滑動。

(3)按鍵：

按下按鈕：在y-z平面上，食指對著雷達，從上到下滑動；