專利名稱：一種基于kinect的攝像機(jī)PTZ控制方法、裝置和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及安防技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及基于kinect的攝像機(jī)PTZ控制方法、裝置和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
Kinect是美國(guó)微軟公司于2010年11月4日推出的XB0X360游戲機(jī)體感周邊外設(shè)的正式名稱，起初名為Natal，意味初生。它實(shí)際上是一種3D體感攝影機(jī)，利用即時(shí)動(dòng)態(tài)捕捉、影像辨識(shí)、麥克風(fēng)輸入、語(yǔ)音辨識(shí)、社群互動(dòng)等功能讓玩家擺脫傳統(tǒng)游戲手柄的束縛，通過(guò)自己的肢體控制游戲，并且實(shí)現(xiàn)與互聯(lián)網(wǎng)玩家互動(dòng)，分享圖片、影音信息。PTZ在安防監(jiān)控是Pan/Tilt/Zoom簡(jiǎn)寫，代表云臺(tái)全方位(上下、左右)移動(dòng)及鏡頭變倍、變焦控制。以普通監(jiān)控控制PTZ，一般采用多芯連線，控制器以開關(guān)觸點(diǎn)控制云臺(tái)、鏡頭各個(gè)方向的連接供電，以達(dá)到云臺(tái)移動(dòng)、鏡頭變倍的目的。目前數(shù)字硬盤錄像機(jī)(DVR)控制云臺(tái)及鏡頭則多采用RS485通訊，僅需二線(或二芯帶屏蔽線)即能實(shí)現(xiàn)。傳統(tǒng)的PTZ控制方法，都是通過(guò)專用鍵盤，或在軟件上點(diǎn)擊相應(yīng)的PTZ控制按鈕進(jìn)行PTZ控制，控制方式都要依賴于相應(yīng)的設(shè)備，并進(jìn)行物理的接觸操作，方能實(shí)現(xiàn)PTZ的控制?？刂品绞讲混`活，也不方便，不夠人性化。現(xiàn)在通過(guò)和kinect設(shè)備的融合，通過(guò)人體的手勢(shì)既可以實(shí)現(xiàn)對(duì)PTZ進(jìn)行云臺(tái)控制，不但符合普通人操作習(xí)慣，也可以更直觀的進(jìn)行攝像頭的控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于kinect的攝像機(jī)PTZ控制方法、裝置和系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)通過(guò)人的手勢(shì)即可對(duì)攝像機(jī)的PTZ進(jìn)行云臺(tái)控制，以減少現(xiàn)有技術(shù)中PTZ控制需通過(guò)專用控制鍵盤的弊端。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供一種基于Kinect的攝像機(jī)PTZ控制系統(tǒng)，包括Kinect裝置、監(jiān)控?cái)z像機(jī)。所述Kinect裝置，用于:獲取深度數(shù)據(jù)，從而提取出人體的骨骼點(diǎn)并跟蹤，返回骨骼點(diǎn)的坐標(biāo)信息給計(jì)算機(jī)。所述監(jiān)控?cái)z像機(jī)，用于:安防上的視頻監(jiān)控。本發(fā)明還提供基于隱馬爾科夫模型的動(dòng)作識(shí)別方法，包括:先用大量的動(dòng)作數(shù)據(jù)對(duì)模型進(jìn)行訓(xùn)練，求取各個(gè)合適的參數(shù)值；將動(dòng)作轉(zhuǎn)化為一段時(shí)間內(nèi)的點(diǎn)的軌跡，找出這段軌跡的最佳匹配，確定動(dòng)作含義。優(yōu)選的有，上述方法中，還包括:由上述方案可以看出，本發(fā)明中通過(guò)Kinect跟蹤人體的骨骼點(diǎn)，在一段時(shí)間內(nèi)獲取人體某些骨骼點(diǎn)的移動(dòng)軌跡，根據(jù)這些軌跡找到動(dòng)作的最佳匹配，獲取該動(dòng)作的指令含義，生成相應(yīng)的PTZ控制指令，把PTZ控制指令發(fā)送給攝像機(jī)，從而進(jìn)行PTZ控制。


為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明系統(tǒng)處理信息流程示意圖；圖3為本發(fā)明流程示意圖；圖4為本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。顯然，所描述的實(shí)施例僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。實(shí)施例一，參見圖1，圖2。本發(fā)明提供一種基于kinect的攝像機(jī)PTZ控制方法、裝置和系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括手勢(shì)識(shí)別裝置和PTZ命令轉(zhuǎn)換器，所述手勢(shì)識(shí)別裝置有kinect和動(dòng)作識(shí)別器，所述PTZ命令轉(zhuǎn)換器PZT控制平臺(tái)和攝像機(jī)視頻，其中:所述kinect，用于:捕捉人體動(dòng)作，并轉(zhuǎn)換動(dòng)作為矩陣數(shù)據(jù)，并提供部分簡(jiǎn)單動(dòng)作識(shí)別判斷；所述動(dòng)作識(shí)別器，用于:接受kinect發(fā)送過(guò)來(lái)的手勢(shì)數(shù)據(jù)和初步動(dòng)作判斷結(jié)果，再通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的優(yōu)化和最佳匹配算法，結(jié)合上下動(dòng)作語(yǔ)境，從預(yù)先定義的動(dòng)作庫(kù)中獲取最符合的手勢(shì)命令；所述PZT控制平臺(tái)，用于:獲取手勢(shì)命令數(shù)據(jù)后，根據(jù)攝像機(jī)的實(shí)際支持狀況，發(fā)送對(duì)應(yīng)的操作命令給攝像機(jī)；所述攝像機(jī)視頻，用于:用于實(shí)時(shí)顯示攝像機(jī)的畫面和工作狀態(tài)，包括執(zhí)行的操作提示和各種狀態(tài)數(shù)據(jù)的疊加；上述系統(tǒng)的工作過(guò)程參見圖3，具體包括以下步驟:步驟S301, kinect通過(guò)圖像攝像頭和深度攝像頭捕獲人體動(dòng)作；步驟S302,調(diào)用kinect提供的SDK從kinect中獲取動(dòng)作向量數(shù)據(jù),并作初步動(dòng)作判斷；步驟S303，動(dòng)作識(shí)別器判斷初步識(shí)別的手勢(shì)是否符合預(yù)設(shè)動(dòng)作；步驟S304，動(dòng)作識(shí)別器判斷動(dòng)作合法，則直接轉(zhuǎn)換為手勢(shì)命令；步驟S305，動(dòng)作識(shí)別器根據(jù)手勢(shì)動(dòng)作的速度生成控制命令的步長(zhǎng)；步驟S306，PTZ控制平臺(tái)根據(jù)要操作的攝像機(jī)生成具體的操作命令；步驟S307，PTZ控制平臺(tái)發(fā)送控制命令到指定的攝像機(jī)；步驟S308，攝像機(jī)視頻實(shí)時(shí)展現(xiàn)控制命令的接受和執(zhí)行狀態(tài)。步驟S309，動(dòng)作識(shí)別器判定初步手勢(shì)動(dòng)作無(wú)法識(shí)別，則對(duì)手勢(shì)數(shù)據(jù)進(jìn)行智能修復(fù)；步驟S310，動(dòng)作識(shí)別器對(duì)修復(fù)完的手勢(shì)數(shù)據(jù)再做一次動(dòng)作識(shí)別；步驟S311，動(dòng)作識(shí)別器判定修復(fù)完的數(shù)據(jù)符合預(yù)定動(dòng)作的許可范圍之內(nèi)，并選擇最符合的手勢(shì)命令。步驟S311，動(dòng)作識(shí)別器判定修復(fù)完的數(shù)據(jù)不符合預(yù)定動(dòng)作的許可范圍之內(nèi)，則直接發(fā)送提示數(shù)據(jù)到攝像機(jī)視頻，提示手勢(shì)無(wú)法識(shí)別。本發(fā)明所述系統(tǒng)適合在有一定活動(dòng)場(chǎng)合的室內(nèi)和室外使用。實(shí)施例二，參見圖4。本發(fā)明還提供一種基于模塊化劃分的裝置，包括:動(dòng)作識(shí)別裝置11，用于捕獲人體動(dòng)作并轉(zhuǎn)換為響應(yīng)的控制命令:人體動(dòng)作獲取模塊110,通過(guò)kinect捕捉人體動(dòng)作視頻數(shù)據(jù)；動(dòng)作數(shù)據(jù)化模塊111，將人體動(dòng)作獲取模塊110人體動(dòng)作視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為可以為計(jì)算機(jī)能識(shí)別的向量數(shù)據(jù)；轉(zhuǎn)換控制命令模塊112，用于識(shí)別動(dòng)作數(shù)據(jù)化模塊111的動(dòng)作數(shù)據(jù)為具體的動(dòng)作命令；動(dòng)作識(shí)別模塊113，用于解析動(dòng)作識(shí)別模塊112的動(dòng)作命令為PTZ控制命令；PTZ控制裝置21，用于接受動(dòng)作識(shí)別裝置的控制命令，并控制攝像機(jī):命令接受模塊210，接受動(dòng)作識(shí)別裝置的控制命令；命令轉(zhuǎn)換模塊211，解析命令接受模塊210的命令為對(duì)應(yīng)攝像機(jī)可以識(shí)別的命令格式；命令發(fā)送模塊212，轉(zhuǎn)發(fā)命令轉(zhuǎn)換模塊211的控制命令到指定的攝像機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)攝像機(jī)的控制。由上可見，本發(fā)明提供的一種基于kinect的攝像機(jī)PTZ控制方法、裝置和系統(tǒng)，有以下優(yōu)點(diǎn)。(I)便于控制操作本發(fā)明讓對(duì)攝像機(jī)的PTZ控制只需要簡(jiǎn)單的人體動(dòng)作就可以完成，省去了專用鍵盤或軟件，而且通過(guò)人體動(dòng)作來(lái)控制也使得用戶使用起來(lái)更加自然，用戶體驗(yàn)更好。(2)適用范圍廣只要有Kinect以及相應(yīng)的軟件，就可以對(duì)任意的攝像機(jī)進(jìn)行PTZ控制。(3)可拓展性強(qiáng)由于人體的動(dòng)作有很多，可以各自賦給不一樣的含義，當(dāng)想加一些控制功能的時(shí)候只需要把這個(gè)相應(yīng)的動(dòng)作判斷添加到軟件中即可，無(wú)需更改硬件。(4)操作范圍廣由于Kinect有一個(gè)相對(duì)較大的操作范圍，不必站在某個(gè)操作儀器前，只需要在范圍內(nèi)即可操作。(5)增加了趣味性用身體去控制設(shè)備，這不但讓人眼前一亮，相比起枯燥的鍵盤操作能給使用者帶來(lái)更多的愉悅感。通過(guò)以上的方法實(shí)施例的描述，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到本發(fā)明可借助軟件加必需的通用硬件平臺(tái)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可以通過(guò)硬件，但很多情況下前者是更佳的實(shí)施方式。以上所述僅是本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種基于kinect的攝像機(jī)PTZ控制方法,其特征在于,包括Kinect捕獲人體動(dòng)作，根據(jù)Kinect捕獲人體動(dòng)作分析人體動(dòng)作，從中判斷所述人體動(dòng)作是否符合系統(tǒng)要求； 所述Kinect捕獲人體動(dòng)作，是通過(guò)Kinect獲取深度數(shù)據(jù)，然后通過(guò)算法提取出人體的骨骼點(diǎn)并跟蹤，以坐標(biāo)的形式返回骨骼點(diǎn)位置，根據(jù)骨骼點(diǎn)的軌跡可以分析出人體動(dòng)作； 所述分析人體動(dòng)作，本質(zhì)上是找一段時(shí)間里點(diǎn)的軌跡的最佳匹配，根據(jù)匹配的結(jié)果判斷出動(dòng)作的含義。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括: 用戶操作交互方式，通過(guò)虛擬人物實(shí)時(shí)顯示用戶手勢(shì)動(dòng)作，根據(jù)手勢(shì)含義，提示用戶正在進(jìn)行的控制命令，并通過(guò)視頻畫面，實(shí)時(shí)展現(xiàn)手勢(shì)操作的結(jié)果；如果出現(xiàn)設(shè)備無(wú)法實(shí)現(xiàn)該手勢(shì)對(duì)應(yīng)的控制命令，則提示用戶該設(shè)備無(wú)法實(shí)現(xiàn)該手勢(shì)命令；對(duì)于非規(guī)范化手勢(shì)，通過(guò)智能匹配算法，確定用戶操作指令，若該手勢(shì)匹配率不夠，即手勢(shì)無(wú)法識(shí)別，則提示用戶動(dòng)作無(wú)法識(shí)別。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:動(dòng)作軌跡的最佳匹配； 所述動(dòng)作軌跡的最佳匹配步驟具體為:通過(guò)Kinect實(shí)時(shí)獲取人體骨骼數(shù)據(jù)和深度數(shù)據(jù)，提取出人體手勢(shì)動(dòng)作數(shù)據(jù)，利用智能手勢(shì)動(dòng)作算法，判斷人體手勢(shì)有一定幅度的運(yùn)動(dòng)，并識(shí)別單位時(shí)間內(nèi)該運(yùn)動(dòng)的連續(xù)軌跡，然后通過(guò)智能匹配算法，與預(yù)定好的動(dòng)作數(shù)據(jù)進(jìn)行符合率匹配，更具匹配結(jié)果選擇最佳結(jié)果，若所有動(dòng)作匹配率低于預(yù)定義參數(shù)時(shí)，則選擇無(wú)法匹配，并拋棄改手勢(shì)數(shù)據(jù)；為了針對(duì)不同場(chǎng)合下手勢(shì)動(dòng)作的識(shí)別，事先要先用大量的動(dòng)作數(shù)據(jù)訓(xùn)練，構(gòu)建手勢(shì)動(dòng)作識(shí)別庫(kù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，還包括:人體手勢(shì)動(dòng)作預(yù)設(shè)定規(guī)則； 移動(dòng)攝像頭動(dòng)作，雙手掌豎直于胸前，掌心相對(duì)，同時(shí)同方向移動(dòng)，如同雙手握住攝像頭移動(dòng)； 攝像頭焦距放大，雙手掌豎直于胸前，掌心相對(duì)，兩手同時(shí)反方向緩慢移動(dòng)，擴(kuò)大手掌之間的距離； 攝像頭焦距縮小，單手掌豎直于胸前，掌心相對(duì)，緩慢靠近兩掌，縮小手掌之間的距離； 攝像頭焦點(diǎn)放大，單手掌豎直于胸前，掌心朝前，向前推動(dòng)； 攝像頭焦點(diǎn)縮小，單手掌豎直于胸前，掌心朝前，向后移動(dòng)； 攝像頭光圈放大，單手掌豎直于胸前，掌心朝前，順時(shí)針劃圈； 攝像頭光圈縮小，單手掌豎直于胸前，掌心朝前，逆時(shí)針劃圈； 攝像頭雨刷開啟，單手掌豎直于胸前，掌心朝前，左右來(lái)回反復(fù)移動(dòng)三次； 攝像頭雨刷關(guān)閉，單手掌豎直于胸前，掌心朝前，左右移動(dòng)一個(gè)來(lái)回后，靜止三秒鐘。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于kinect的攝像機(jī)PTZ控制方法、裝置和系統(tǒng)，可以達(dá)到通過(guò)人體動(dòng)作，就可以對(duì)安防監(jiān)控的攝像機(jī)進(jìn)行PTZ控制，不需要復(fù)雜的操作界面，讓視頻監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)攝像機(jī)的PTZ控制操作更簡(jiǎn)易更方便；該方法、裝置和系統(tǒng)包括通過(guò)kinect捕捉人體動(dòng)作，并將人體動(dòng)作向量數(shù)據(jù)輸入到行為識(shí)別軟件，經(jīng)過(guò)相應(yīng)的數(shù)據(jù)優(yōu)化、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和行為判斷后，再把人體動(dòng)作轉(zhuǎn)換成監(jiān)控?cái)z像機(jī)的PTZ控制命令，如上移、下移、左移、右移、畫面放大、畫面縮小、切換預(yù)設(shè)位、啟動(dòng)雨刷等，發(fā)送控制命令到攝像機(jī)進(jìn)行PTZ控制，讓攝像機(jī)執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作，并通過(guò)實(shí)時(shí)視頻畫面實(shí)時(shí)地展現(xiàn)操作結(jié)果。
文檔編號(hào)G06F3/01GK103118227SQ20121048840
公開日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2012年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月16日
發(fā)明者魏建程, 丁保劍, 高峰 申請(qǐng)人:佳都新太科技股份有限公司