[發(fā)明專利]一種用于搖桿式娃娃機(jī)的單目手勢控制后裝系統(tǒng)、控制方法及改造方法

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• 申請日: 2020-08-28
• 公開（公告）號: CN112069960A
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 杜國銘;于美國;馮大志
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱拓博科技有限公司
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/20;G06F3/01;G07F17/32
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1.一種用于搖桿式娃娃機(jī)的單目手勢控制后裝系統(tǒng)，其特征在于：所述系統(tǒng)包括圖像采集模塊、檢測模塊、轉(zhuǎn)換模塊和電平驅(qū)動模塊；所述圖像采集模塊通過單目RGB攝像頭采集圖像，并進(jìn)行圖像預(yù)處理；所述檢測模塊通過圖像采集模塊輸入圖像，使用檢測模型，計(jì)算出圖像手勢類型和坐標(biāo)；所述轉(zhuǎn)換模塊用于將手勢類型轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的指令，輸出前、后、左、右、停止和抓取指令；所述電平驅(qū)動模塊通過輸入的指令模擬機(jī)械搖桿向娃娃機(jī)主板發(fā)送高低電平信號。

2.一種如權(quán)利要求1所述的用于搖桿式娃娃機(jī)的單目手勢控制后裝系統(tǒng)的控制方法，其特征在于：搖桿式娃娃機(jī)整機(jī)上電后單目手勢控制后裝系統(tǒng)與娃娃機(jī)主機(jī)相互獨(dú)立運(yùn)行，當(dāng)主機(jī)接收到系統(tǒng)輸出的電平信號時，天車執(zhí)行相應(yīng)命令，具體步驟為：

步驟1、上電后，單目手勢控制后裝系統(tǒng)開機(jī)運(yùn)行，娃娃機(jī)主機(jī)開機(jī)運(yùn)行；

步驟2、單目手勢控制后裝系統(tǒng)通過圖像采集模塊采集圖像，并進(jìn)行圖像預(yù)處理；

步驟3、檢測模塊計(jì)算手勢類型，輸出檢測結(jié)果；

步驟4、如檢測模塊未檢測到手勢，調(diào)節(jié)攝像頭亮度；

步驟5、迭代執(zhí)行步驟3及步驟4直至成功檢測到手勢；

步驟6、判斷攝像頭亮度調(diào)節(jié)次數(shù)是否達(dá)到預(yù)設(shè)次數(shù)，如未達(dá)到則進(jìn)行攝像頭亮度調(diào)節(jié)；

步驟7、轉(zhuǎn)換模塊獲取手勢類型和坐標(biāo)，將檢測到的手勢類型轉(zhuǎn)換成6種指令：前、后、左、右、停止、抓取；

步驟8、所述電平驅(qū)動模塊收到指令后，模擬娃娃機(jī)機(jī)械搖桿向娃娃機(jī)主機(jī)發(fā)送指令對應(yīng)的高低電平信號；

步驟9、娃娃機(jī)主機(jī)收到電平信號后，判斷用戶是否投幣；如已投幣，天車執(zhí)行相應(yīng)的電平信號，否則天車無響應(yīng)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于：所述圖像采集模塊包括圖像獲取單元和亮度調(diào)節(jié)單元，所述圖像獲取單元輸出檢測模塊需要的圖像，所述亮度調(diào)節(jié)單元根據(jù)圖像自動設(shè)置攝像頭亮度；

所述圖像獲取單元具體操作步驟為：

步驟1.1、單目RGB攝像頭獲取圖像；

步驟1.2、圖像按照給定參數(shù)進(jìn)行圖像縮放操作；

步驟1.3、圖像按照給定參數(shù)進(jìn)行圖像旋轉(zhuǎn)；

步驟1.4、圖像按照給定參數(shù)進(jìn)行裁剪；

所述亮度調(diào)節(jié)單元具體操作步驟為：

步驟1.5、根據(jù)檢測模塊檢測結(jié)果判定調(diào)節(jié)區(qū)域，未檢測到手勢時執(zhí)行步驟1.6，否則執(zhí)行步驟1.7；

步驟1.6、將圖像按照中心位置裁剪，執(zhí)行步驟1.8；

步驟1.7、將圖像按照檢測到的手勢中心進(jìn)行裁剪；

步驟1.8、根據(jù)檢測區(qū)域內(nèi)明亮的像素與總像素比例進(jìn)行判斷，比例大于閾值執(zhí)行步驟1.10，否則執(zhí)行步驟1.9；

步驟1.9、大于閾值攝像頭亮度減小；

步驟1.10、小于閾值攝像頭亮度增加。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于：所述檢測模塊具體操作步驟為：

步驟2.1、確定檢測區(qū)域，檢測區(qū)域是一個動態(tài)變化區(qū)域，根據(jù)上一幀檢測結(jié)果進(jìn)行調(diào)整；

步驟2.2、利用檢測模型進(jìn)行檢測；

步驟2.3、如果檢測模型檢測到結(jié)果，則不進(jìn)行校驗(yàn)，直接執(zhí)行步驟2.6；否則執(zhí)行步驟2.4；

步驟2.4、對圖像進(jìn)行裁剪；

步驟2.5、使用校驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行校驗(yàn)；

步驟2.6、輸出檢測結(jié)果。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于：所述確定檢測區(qū)域具體為：

步驟2.7、上一幀檢測結(jié)果是空數(shù)據(jù)，執(zhí)行步驟2.8，否則執(zhí)行步驟2.9；

步驟2.8、檢測區(qū)域與輸入圖像尺寸相等，執(zhí)行步驟2.10；

步驟2.9、以上一幀數(shù)據(jù)檢測位置為中心，對輸入圖像進(jìn)行裁剪，裁剪范圍不得超出輸入圖像尺寸；

步驟2.10、檢測區(qū)域確認(rèn)完成。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于：所述轉(zhuǎn)換模塊具體操作步驟為：

步驟3.1、判斷手勢類型；

步驟3.2、手勢類型是手掌，判斷手掌位置；

步驟3.3、手掌位置轉(zhuǎn)換成前、后、左、右、停止指令，執(zhí)行步驟3.5；

步驟3.4、手勢類型是拳頭，轉(zhuǎn)換成抓取指令；

步驟3.5、輸出轉(zhuǎn)換結(jié)果。

7.一種基于權(quán)利要求1所述的用于搖桿式娃娃機(jī)的單目手勢控制后裝系統(tǒng)的整機(jī)改造方法，其特征在于：所述方法包括以下步驟：

步驟1、確定手勢控制區(qū)域，確定攝像頭位置；

步驟2、測量攝像頭距離手勢控制區(qū)域距離，按照安裝參數(shù)調(diào)整攝像頭位置，如果不能滿足安裝距離，更換攝像頭鏡頭，使用短焦鏡頭或長焦鏡頭；

步驟3、安裝單目手勢控制后裝系統(tǒng)所有組件，所述所有組件包括攝像頭模塊、USB延長線、模塊主板和電源線及插頭，攝像頭模塊安裝在娃娃機(jī)上方、模塊主板安裝在娃娃機(jī)控制臺內(nèi)；

步驟4、連接USB延長線，連接電平輸出線，連接電源線；

步驟5、對改造后的娃娃機(jī)進(jìn)行測試。