一種基于關(guān)節(jié)空間位置數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)3d手勢(shì)識(shí)別方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種基于關(guān)節(jié)空間位置數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)3D手勢(shì)識(shí)別方法，其特征在于，包括以下步驟：通過與計(jì)算機(jī)相連接的體感攝像頭采集并識(shí)別出人體骨骼位置信息，通過人體各關(guān)節(jié)參考點(diǎn)的空間位置數(shù)據(jù)以及體感攝像頭自身姿態(tài)信息，對(duì)人體骨骼位置信息進(jìn)行正向化與歸一化處理；根據(jù)不同的手勢(shì)動(dòng)作，選定不同的關(guān)節(jié)參考點(diǎn)；針對(duì)每個(gè)手勢(shì)的運(yùn)動(dòng)模式特點(diǎn)，根據(jù)判據(jù)順序及判據(jù)順序間的時(shí)間要求進(jìn)行判定；當(dāng)緩存中最新的一段連續(xù)可靠的人體各關(guān)節(jié)參考點(diǎn)的空間位置數(shù)據(jù)符合該手勢(shì)的判據(jù)順序及判據(jù)順序間的時(shí)間要求時(shí)，判定為人體做出該手勢(shì)。本發(fā)明基于體感攝像頭進(jìn)行動(dòng)態(tài)3D手勢(shì)的識(shí)別，方法簡(jiǎn)單實(shí)用精確。
【專利說明】一種基于關(guān)節(jié)空間位置數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)3D手勢(shì)識(shí)別方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及3D手勢(shì)識(shí)別領(lǐng)域，具體說是一種基于關(guān)節(jié)空間位置數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)3D手勢(shì)識(shí)別方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著觸摸屏技術(shù)的不斷推廣，用戶已經(jīng)適應(yīng)并逐漸熟悉了與機(jī)器的互動(dòng)?，F(xiàn)在，人機(jī)互動(dòng)技術(shù)已邁上了更高的臺(tái)階，進(jìn)入了手勢(shì)識(shí)別時(shí)代，不過這也并不是一帆風(fēng)順的。手勢(shì)識(shí)別現(xiàn)已在娛樂及游戲市場(chǎng)出現(xiàn)，然而這種技術(shù)將對(duì)我們的日常生活產(chǎn)生怎樣的影響呢？不妨假想一下，有人坐在沙發(fā)上，只需一揮手就能操控?zé)艄夂碗娨?，或者汽車自?dòng)檢測(cè)附近是否有行人。隨著手勢(shì)識(shí)別技術(shù)支持人機(jī)互動(dòng)的不斷深入發(fā)展，這些及其它功能將很快得以實(shí)現(xiàn)。手勢(shì)識(shí)別技術(shù)長(zhǎng)期以來一直采用2D視覺進(jìn)行研究，但隨著3D傳感器技術(shù)的出現(xiàn)，3D手勢(shì)識(shí)別技術(shù)將得到更多的發(fā)展。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種基于關(guān)節(jié)空間位置數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)3D手勢(shì)識(shí)別方法。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案在于:一種基于關(guān)節(jié)空間位置數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)3D手勢(shì)識(shí)別方法，其特征在于，包括以下步驟:
501:通過與計(jì)算機(jī)相連接的體感攝像頭采集并識(shí)別出人體骨骼位置信息，將采集并識(shí)別出的人體骨骼位置信息連同獲取時(shí)間一并存入緩存，所述人體骨骼位置信息包含人體各關(guān)節(jié)參考點(diǎn)的空間位置數(shù)據(jù)；
502:基于緩存中已有的人體骨骼位置信息對(duì)存入的人體骨骼位置信息進(jìn)行預(yù)處理； S03:通過人體各關(guān)節(jié)參考點(diǎn)的空間位置數(shù)據(jù)以及體感攝像頭自身姿態(tài)信息，對(duì)人體骨骼位置信息進(jìn)行正向化與歸一化處理；
504:根據(jù)不同的手勢(shì)動(dòng)作，選定不同的關(guān)節(jié)參考點(diǎn)；
505:選取緩存中最新的一段連續(xù)可靠的人體各關(guān)節(jié)參考點(diǎn)的空間位置數(shù)據(jù)，針對(duì)不同的目標(biāo)手勢(shì)，設(shè)定如下判據(jù):手勢(shì)動(dòng)作區(qū)域、手勢(shì)運(yùn)動(dòng)時(shí)間、目標(biāo)點(diǎn)滯留時(shí)間、目標(biāo)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)距離、目標(biāo)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向；針對(duì)每個(gè)手勢(shì)的運(yùn)動(dòng)模式特點(diǎn)，再根據(jù)判據(jù)順序及判據(jù)順序間的時(shí)間要求進(jìn)行判定；
S06:當(dāng)緩存中最新的一段連續(xù)可靠的人體各關(guān)節(jié)參考點(diǎn)的空間位置數(shù)據(jù)符合該手勢(shì)的判據(jù)順序及判據(jù)順序間的時(shí)間要求時(shí)，判定為人體做出該手勢(shì)。
[0005]在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述步驟S06之后還包括步驟S07:通過這段緩存中存儲(chǔ)的人體骨骼位置信息，選取人體各關(guān)節(jié)參考點(diǎn)的空間位置數(shù)據(jù)計(jì)算每一幀的動(dòng)作發(fā)生點(diǎn)位置；針對(duì)不同的手勢(shì)動(dòng)作獲得目標(biāo)關(guān)節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)路徑，基于不同手勢(shì)的特點(diǎn)，由運(yùn)動(dòng)路徑及動(dòng)作發(fā)生點(diǎn)得到動(dòng)作的意向方向以及意向方向的可靠范圍。
[0006]在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述步驟S07中，如右手揮手動(dòng)作，選取右手出現(xiàn)在左右區(qū)的極左、極右位置以及期間右肘的空間平均位置，計(jì)算三點(diǎn)所成平面的向量作為動(dòng)作意向方向，選取肩膀中點(diǎn)的空間平均位置作為動(dòng)作發(fā)生點(diǎn)，意向的可靠范圍為動(dòng)作發(fā)生點(diǎn)與右手極左極右位置所勾勒出的扇形范圍。
[0007]在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述體感攝像頭為Kinect或華碩Asus Xt1n。
[0008]在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述預(yù)處理具體為:通過臨近幾幀人體骨骼位置信息在空間分布的方差判斷存入的人體骨骼位置信息是否可靠，并對(duì)可靠數(shù)據(jù)的人體各關(guān)節(jié)參考點(diǎn)空間位置數(shù)據(jù)進(jìn)行滑動(dòng)平均處理。
[0009]在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述人體各關(guān)節(jié)參考點(diǎn)包括:肩膀中點(diǎn)、左肩端點(diǎn)、右肩端點(diǎn)、腹部中點(diǎn)、左手腕、左射、右手腕、右射、頭部。
[0010]在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述步驟S04中，如右手揮手動(dòng)作選取右手腕、右肘、右肩端點(diǎn)、肩膀中點(diǎn)、頭部、腹部中點(diǎn)作為參考點(diǎn)。
[0011]本發(fā)明基于體感攝像頭進(jìn)行動(dòng)態(tài)3D手勢(shì)的識(shí)別，方法簡(jiǎn)單實(shí)用精確。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的方法流程圖。
[0013]圖2為本發(fā)明另一實(shí)施例的方法流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0014]為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說明如下，但本發(fā)明并不限于此。
[0015]如圖1所示，本發(fā)明提供一種基于關(guān)節(jié)空間位置數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)3D手勢(shì)識(shí)別方法，包括以下步驟:
501:通過與計(jì)算機(jī)相連接的體感攝像頭采集并識(shí)別出人體骨骼位置信息，將采集并識(shí)別出的人體骨骼位置信息連同獲取時(shí)間一并存入計(jì)算機(jī)緩存，所述人體骨骼位置信息包含人體各關(guān)節(jié)參考點(diǎn)的空間位置數(shù)據(jù)；
502:基于計(jì)算機(jī)緩存中已有的人體骨骼位置信息對(duì)存入的人體骨骼位置信息進(jìn)行預(yù)處理；
503:通過人體各關(guān)節(jié)參考點(diǎn)的空間位置數(shù)據(jù)以及體感攝像頭自身姿態(tài)信息(體感攝像頭重力感應(yīng)器所測(cè)量到的自身姿態(tài)信息如“直立”、“水平”、“橫向”等)，對(duì)人體骨骼位置信息進(jìn)行正向化與歸一化處理；
504:根據(jù)不同的手勢(shì)動(dòng)作，選定不同的關(guān)節(jié)參考點(diǎn)；
505:選取緩存中最新的一段連續(xù)可靠的人體各關(guān)節(jié)參考點(diǎn)的空間位置數(shù)據(jù)，針對(duì)不同的目標(biāo)手勢(shì)，設(shè)定如下判據(jù)及容許誤差:手勢(shì)動(dòng)作區(qū)域、手勢(shì)運(yùn)動(dòng)時(shí)間、目標(biāo)點(diǎn)滯留時(shí)間、目標(biāo)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)距離、目標(biāo)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向等；針對(duì)每個(gè)手勢(shì)的運(yùn)動(dòng)模式特點(diǎn)，再根據(jù)判據(jù)順序及判據(jù)順序間的時(shí)間要求進(jìn)行判定；
S06:當(dāng)緩存中最新的一段連續(xù)可靠的人體各關(guān)節(jié)參考點(diǎn)的空間位置數(shù)據(jù)符合該手勢(shì)的判據(jù)順序及判據(jù)順序間的時(shí)間要求時(shí)，判定為人體做出該手勢(shì)。
[0016]如圖2所示，本發(fā)明另一實(shí)施例中，所述步驟S06之后還包括步驟S07:通過這段緩存中存儲(chǔ)的人體骨骼位置信息，選取人體各關(guān)節(jié)參考點(diǎn)的空間位置數(shù)據(jù)計(jì)算每一幀的動(dòng)作發(fā)生點(diǎn)位置；針對(duì)不同的手勢(shì)動(dòng)作獲得目標(biāo)關(guān)節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)路徑，基于不同手勢(shì)的特點(diǎn)，由運(yùn)動(dòng)路徑及動(dòng)作發(fā)生點(diǎn)得到動(dòng)作的意向方向以及意向方向的可靠范圍。
[0017]所述步驟S07中，如右手揮手動(dòng)作，選取右手出現(xiàn)在左右區(qū)的極左、極右位置以及期間右肘的空間平均位置，計(jì)算三點(diǎn)所成平面的向量作為動(dòng)作意向方向，選取肩膀中點(diǎn)的空間平均位置作為動(dòng)作發(fā)生點(diǎn)，意向的可靠范圍為動(dòng)作發(fā)生點(diǎn)與右手極左極右位置所勾勒出的扇形范圍。
[0018]所述體感攝像頭型號(hào)為Kinect體感攝像頭或華碩Asus Xt1n體感攝像頭。
[0019]所述預(yù)處理具體為:通過臨近幾幀人體骨骼位置信息在空間分布的方差判斷存入的人體骨骼位置信息是否可靠，并對(duì)可靠數(shù)據(jù)的人體各關(guān)節(jié)參考點(diǎn)空間位置數(shù)據(jù)進(jìn)行滑動(dòng)平均處理。
[0020]所述人體各關(guān)節(jié)參考點(diǎn)包括:肩膀中點(diǎn)、左肩端點(diǎn)、右肩端點(diǎn)、腹部中點(diǎn)、左手腕、左射、右手腕、右射、頭部等。
[0021]所述步驟S04中，如右手揮手動(dòng)作選取右手腕、右肘、右肩端點(diǎn)、肩膀中點(diǎn)、頭部、腹部中點(diǎn)作為參考點(diǎn)。
[0022]所述步驟S05和步驟S06中，如右手揮手動(dòng)作，手勢(shì)動(dòng)作區(qū)域的判斷為右手腕在右肘上方1/3個(gè)臂展長(zhǎng)度，以豎直向上為對(duì)稱軸，左區(qū)為右肘橫坐標(biāo)向左8公分，右區(qū)為右肘橫坐標(biāo)向右8公分，當(dāng)右手橫坐標(biāo)出現(xiàn)在左區(qū)-右區(qū)-左區(qū)或右區(qū)-左區(qū)-右區(qū)，且每次切換的時(shí)間間隔在1秒以內(nèi)，則判定為右手做出揮手手勢(shì)；同時(shí)考慮到人體工學(xué)特點(diǎn)，除豎直向上的對(duì)稱軸外，增加向右偏斜的幾個(gè)對(duì)稱軸以便適應(yīng)用戶動(dòng)作，任一個(gè)對(duì)稱軸下的判定關(guān)系成立則表示右手做出揮手手勢(shì)。
[0023]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于關(guān)節(jié)空間位置數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)3D手勢(shì)識(shí)別方法，其特征在于，包括以下步驟: 501:通過與計(jì)算機(jī)相連接的體感攝像頭采集并識(shí)別出人體骨骼位置信息，將采集并識(shí)別出的人體骨骼位置信息連同獲取時(shí)間一并存入緩存，所述人體骨骼位置信息包含人體各關(guān)節(jié)參考點(diǎn)的空間位置數(shù)據(jù)； 502:基于緩存中已有的人體骨骼位置信息對(duì)存入的人體骨骼位置信息進(jìn)行預(yù)處理； 503:通過人體各關(guān)節(jié)參考點(diǎn)的空間位置數(shù)據(jù)以及體感攝像頭自身姿態(tài)信息，對(duì)人體骨骼位置信息進(jìn)行正向化與歸一化處理； 504:根據(jù)不同的手勢(shì)動(dòng)作，選定不同的關(guān)節(jié)參考點(diǎn)； S05:選取緩存中最新的一段連續(xù)可靠的人體各關(guān)節(jié)參考點(diǎn)的空間位置數(shù)據(jù)，針對(duì)不同的目標(biāo)手勢(shì)，設(shè)定如下判據(jù):手勢(shì)動(dòng)作區(qū)域、手勢(shì)運(yùn)動(dòng)時(shí)間、目標(biāo)點(diǎn)滯留時(shí)間、目標(biāo)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)距離、目標(biāo)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向；針對(duì)每個(gè)手勢(shì)的運(yùn)動(dòng)模式特點(diǎn)，再根據(jù)判據(jù)順序及判據(jù)順序間的時(shí)間要求進(jìn)行判定； S06:當(dāng)緩存中最新的一段連續(xù)可靠的人體各關(guān)節(jié)參考點(diǎn)的空間位置數(shù)據(jù)符合該手勢(shì)的判據(jù)順序及判據(jù)順序間的時(shí)間要求時(shí)，判定為人體做出該手勢(shì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于關(guān)節(jié)空間位置數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)3D手勢(shì)識(shí)別方法，其特征在于:所述步驟S06之后還包括步驟S07:通過這段緩存中存儲(chǔ)的人體骨骼位置信息，選取人體各關(guān)節(jié)參考點(diǎn)的空間位置數(shù)據(jù)計(jì)算每一幀的動(dòng)作發(fā)生點(diǎn)位置；針對(duì)不同的手勢(shì)動(dòng)作獲得目標(biāo)關(guān)節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)路徑，基于不同手勢(shì)的特點(diǎn)，由運(yùn)動(dòng)路徑及動(dòng)作發(fā)生點(diǎn)得到動(dòng)作的意向方向以及意向方向的可靠范圍。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于關(guān)節(jié)空間位置數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)3D手勢(shì)識(shí)別方法，其特征在于:所述步驟S07中，如右手揮手動(dòng)作，選取右手出現(xiàn)在左右區(qū)的極左、極右位置以及期間右肘的空間平均位置，計(jì)算三點(diǎn)所成平面的向量作為動(dòng)作意向方向，選取肩膀中點(diǎn)的空間平均位置作為動(dòng)作發(fā)生點(diǎn)，意向的可靠范圍為動(dòng)作發(fā)生點(diǎn)與右手極左極右位置所勾勒出的扇形范圍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于關(guān)節(jié)空間位置數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)3D手勢(shì)識(shí)別方法，其特征在于:所述體感攝像頭為Kinect或華碩Asus Xt1n0
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于關(guān)節(jié)空間位置數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)3D手勢(shì)識(shí)別方法，其特征在于，所述預(yù)處理具體為:通過臨近幾幀人體骨骼位置信息在空間分布的方差判斷存入的人體骨骼位置信息是否可靠，并對(duì)可靠數(shù)據(jù)的人體各關(guān)節(jié)參考點(diǎn)空間位置數(shù)據(jù)進(jìn)行滑動(dòng)平均處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于關(guān)節(jié)空間位置數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)3D手勢(shì)識(shí)別方法，其特征在于:所述人體各關(guān)節(jié)參考點(diǎn)包括:肩膀中點(diǎn)、左肩端點(diǎn)、右肩端點(diǎn)、腹部中點(diǎn)、左手腕、左射、右手、右射、頭部。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于關(guān)節(jié)空間位置數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)3D手勢(shì)識(shí)別方法，其特征在于:所述步驟S04中，如右手揮手動(dòng)作選取右手腕、右肘、右肩端點(diǎn)、肩膀中點(diǎn)、頭部、腹部中點(diǎn)作為參考點(diǎn)。
【文檔編號(hào)】G06F3/01GK104298358SQ201410589578
【公開日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月29日
【發(fā)明者】曾子轅 申請(qǐng)人:指揮家(廈門)智能科技有限公司