本發(fā)明涉及特征識(shí)別解鎖領(lǐng)域，特別涉及一種基于手勢識(shí)別的非接觸式解鎖系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

基于機(jī)器視覺的人體動(dòng)作和手勢識(shí)別是實(shí)現(xiàn)新一代人機(jī)交互系統(tǒng)所不可缺少的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。手勢控制一般可分為接觸式手勢控制和非接觸式手勢控制，接觸式手勢控制包括手機(jī)等智能移動(dòng)終端上使用的觸摸屏，用戶可以在觸摸屏顯示界面上進(jìn)行人機(jī)交互?；跈C(jī)器視覺的非接觸式手勢控制，是實(shí)現(xiàn)新一代人機(jī)交互系統(tǒng)所不可缺少的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，其應(yīng)用日益廣泛。通過在設(shè)備上安裝視覺采集裝置，實(shí)時(shí)獲取并識(shí)別用戶的手勢控制信號(hào)，從而達(dá)到良好的人機(jī)交互。

目前越來越多的家庭娛樂設(shè)備和電子產(chǎn)品采用非接觸式手勢控制作為人機(jī)交互方式。一方面，在非接觸式手勢控制系統(tǒng)中，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)用戶的肢體動(dòng)作做出相應(yīng)的響應(yīng)，用戶無意的一個(gè)手勢動(dòng)作可能會(huì)導(dǎo)致控制系統(tǒng)的誤操作。因此，在非接觸式控制系統(tǒng)中也需要具備手勢控制的鎖定和解鎖功能。另一方面，對(duì)于一些大屏幕的電子設(shè)備，如智能電視等，不適合使用接觸式手勢解鎖，用戶體驗(yàn)也不好，而非接觸式手勢解鎖，可以彌補(bǔ)這一不足。

公開于該背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在增加對(duì)本發(fā)明的總體背景的理解，而不應(yīng)當(dāng)被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種基于手勢識(shí)別的非接觸式解鎖系統(tǒng)及方法，其能夠獲取規(guī)定手勢變化進(jìn)行解鎖。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明一方面，提供了一種基于手勢識(shí)別的非接觸式解鎖系統(tǒng)，包括：顯示模塊，其用于顯示密碼解鎖界面；圖像采集模塊，其用于采集與所述密碼解鎖界面相對(duì)應(yīng)的垂直方向上的圖像信息；圖像處理與識(shí)別模塊，其用于根據(jù)所述圖像信息獲取手部區(qū)域，并根據(jù)所述手部區(qū)域識(shí)別手勢的變化，若變化的手勢與預(yù)設(shè)的密碼解鎖界面的啟動(dòng)手勢匹配，若匹配則密碼解鎖界面啟動(dòng)；若不匹配，則密碼解鎖界面不啟動(dòng)；以及軌跡跟蹤模塊，其用于當(dāng)密碼解鎖界面啟動(dòng)后，根據(jù)所述手部區(qū)域獲取指尖的位置，并跟蹤所述指尖在密碼解鎖界面的運(yùn)動(dòng)軌跡，將該運(yùn)動(dòng)軌跡與預(yù)存的解鎖軌跡相比，若匹配則解鎖裝置由鎖定狀態(tài)變更到解鎖狀態(tài)，若不匹配，則解鎖裝置的狀態(tài)維持不變。

優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，所述手勢的變化為由手掌變?yōu)槿^或由拳頭變?yōu)槭终啤?/p>

優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，所述密碼解鎖界面為九宮格圖案。

優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，根據(jù)所述手部區(qū)域獲取指尖的位置的方法為：確定手部區(qū)域的中心，計(jì)算中心到手部邊緣的平均距離u，然后確定手部區(qū)域上部距離手部區(qū)域中心的最遠(yuǎn)點(diǎn)的位置，以及該點(diǎn)與中心點(diǎn)之間的距離d；若d與平均距離u之比大于2，表示該點(diǎn)位置為指尖所在位置。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明另一方面，提供了一種基于手勢識(shí)別的非接觸式解鎖方法，包括：在密碼解鎖界面的垂直方向上進(jìn)行手勢變化；采集與所述密碼解鎖界面相對(duì)應(yīng)的圖像信息；根據(jù)所述圖像信息獲取手部區(qū)域，并根據(jù)所述手部區(qū)域識(shí)別手勢的變化，若變化的手勢與預(yù)設(shè)的密碼解鎖界面的啟動(dòng)手勢匹配，若匹配則密碼解鎖界面啟動(dòng)；若不匹配，則密碼解鎖界面不啟動(dòng)；以及當(dāng)密碼解鎖界面啟動(dòng)后，根據(jù)所述手部區(qū)域獲取指尖的位置，并跟蹤所述指尖在密碼解鎖界面的運(yùn)動(dòng)軌跡，將該運(yùn)動(dòng)軌跡與預(yù)存的解鎖軌跡相比，若匹配則解鎖裝置由鎖定狀態(tài)變更到解鎖狀態(tài)，若不匹配，則解鎖裝置的狀態(tài)維持不變。

優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，所述手勢的變化為由手掌變?yōu)槿^或由拳頭變?yōu)槭终啤?/p>

優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，所述密碼解鎖界面為九宮格圖案。

優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，根據(jù)所述手部區(qū)域獲取指尖的位置的方法為：確定手部區(qū)域的中心，計(jì)算中心到手部邊緣的平均距離u，然后確定手部區(qū)域上部距離手部區(qū)域中心的最遠(yuǎn)點(diǎn)的位置，以及該點(diǎn)與中心點(diǎn)之間的距離d；若d與平均距離u之比大于2，表示該點(diǎn)位置為指尖所在位置。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

本發(fā)明能夠快速準(zhǔn)確的在視頻圖像中定位手部區(qū)域；用于后續(xù)操作，既可以用于手手勢識(shí)別，也可以用于手勢跟蹤；不需要采用機(jī)器學(xué)習(xí)的方法進(jìn)行學(xué)習(xí)，計(jì)算量小，識(shí)別速度快。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明基于手勢識(shí)別的非接觸式解鎖系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。

圖2是根據(jù)本發(fā)明基于手勢識(shí)別的非接觸式解鎖方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)描述，但應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明的保護(hù)范圍并不受具體實(shí)施方式的限制。

除非另有其它明確表示，否則在整個(gè)說明書和權(quán)利要求書中，術(shù)語“包括”或其變換如“包含”或“包括有”等等將被理解為包括所陳述的元件或組成部分，而并未排除其它元件或其它組成部分。

圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的基于手勢識(shí)別的非接觸式解鎖系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：顯示模塊1、圖像采集模塊2、圖像處理與識(shí)別模塊3以及軌跡跟蹤模塊4；顯示模塊1用于顯示密碼解鎖界面，密碼解鎖界面優(yōu)選為九宮格圖案；圖像采集模塊2用于采集與密碼解鎖界面相對(duì)應(yīng)的垂直方向上的圖像信息；圖像處理與識(shí)別模塊3用于根據(jù)圖像信息獲取手部區(qū)域，并根據(jù)手部區(qū)域識(shí)別手勢的變化，手勢的變化優(yōu)選為由手掌變?yōu)槿^或由拳頭變?yōu)槭终疲幌抻诖?，也可為左右晃?dòng)的手掌等；若變化的手勢與預(yù)設(shè)的密碼解鎖界面的啟動(dòng)手勢匹配，若匹配則密碼解鎖界面啟動(dòng)；若不匹配，則密碼解鎖界面不啟動(dòng)；軌跡跟蹤模塊4用于當(dāng)密碼解鎖界面啟動(dòng)后，根據(jù)手部區(qū)域獲取指尖的位置，并跟蹤指尖在密碼解鎖界面的運(yùn)動(dòng)軌跡，將該運(yùn)動(dòng)軌跡與預(yù)存的解鎖軌跡相比，若匹配則解鎖裝置由鎖定狀態(tài)變更到解鎖狀態(tài)，若不匹配，則解鎖裝置的狀態(tài)維持不變。

如圖2所示，該實(shí)施例中基于手勢識(shí)別的非接觸式解鎖系統(tǒng)的方法包括以下步驟：

步驟S10：初始化圖像處理與識(shí)別模塊中的手勢庫，預(yù)設(shè)密碼解鎖界面的啟動(dòng)手勢和解鎖軌跡；

步驟S20：在密碼解鎖界面的垂直方向上進(jìn)行手勢變化；

步驟S30：采集與密碼解鎖界面相對(duì)應(yīng)的圖像信息；

步驟S40：根據(jù)圖像信息獲取手部區(qū)域，并根據(jù)手部區(qū)域識(shí)別手勢的變化，若變化的手勢與預(yù)設(shè)的密碼解鎖界面的啟動(dòng)手勢匹配，若匹配則密碼解鎖界面啟動(dòng)；若不匹配，則密碼解鎖界面不啟動(dòng)；

步驟S50：當(dāng)密碼解鎖界面啟動(dòng)后，根據(jù)手部區(qū)域獲取指尖的位置，并跟蹤指尖在密碼解鎖界面的運(yùn)動(dòng)軌跡，將該運(yùn)動(dòng)軌跡與預(yù)存的解鎖軌跡相比，若匹配則解鎖裝置由鎖定狀態(tài)變更到解鎖狀態(tài)，若不匹配，則解鎖裝置的狀態(tài)維持不變。

步驟S50中，手部區(qū)域獲取指尖的位置的方法為：確定手部區(qū)域的中心，計(jì)算中心到手部邊緣的平均距離u，然后確定手部區(qū)域上部距離手部區(qū)域中心的最遠(yuǎn)點(diǎn)的位置，以及該點(diǎn)與中心點(diǎn)之間的距離d；若d與平均距離u之比大于2，表示該點(diǎn)位置為指尖所在位置。

在該實(shí)施例中，步驟S40中根據(jù)圖像信息獲取手部區(qū)域的過程為：

步驟S401：對(duì)所采集的圖像進(jìn)行提取膚色區(qū)域并設(shè)定閾值將圖像二值化；其中，圖像采集模塊所采集的圖像為RGB圖像；

將圖像二值化的過程為：將圖像采集模塊所采集的圖像轉(zhuǎn)換到Y(jié)CbCr空間，提取Cb和Cr分量并設(shè)定閾值將圖像二值化，其中140<Cr<200并且80<Cb<200；

步驟S402：對(duì)二值化后的圖像進(jìn)行中值濾波和形態(tài)學(xué)操作，用于消除噪聲的干擾；其中，形態(tài)學(xué)操作包括膨脹和腐蝕；

步驟S403：對(duì)于去噪后的二值圖像進(jìn)行連通域查找，并計(jì)算每個(gè)連通域的面積，提取的兩個(gè)面積最大的連通域；兩個(gè)面積最大的連通域分別為手的區(qū)域和臉部區(qū)域；

若連通域的面積小于預(yù)設(shè)閾值，則該連通域非手部區(qū)域，將小于該閾值的連通域內(nèi)的像素值置零；

步驟S404：在提取的兩個(gè)面積最大的連通域中，采用基于Adaboost的人臉檢測算法進(jìn)行人臉檢測；若存在人臉，將人臉區(qū)域所對(duì)應(yīng)的連通域內(nèi)的像素值置零，若不存在人臉，則為手部區(qū)域。

綜上，本發(fā)明能夠快速準(zhǔn)確的在視頻圖像中定位手部區(qū)域；用于后續(xù)操作，既可以用于手手勢識(shí)別，也可以用于手勢跟蹤；不需要采用機(jī)器學(xué)習(xí)的方法進(jìn)行學(xué)習(xí)，計(jì)算量小，識(shí)別速度快。

前述對(duì)本發(fā)明的具體示例性實(shí)施方案的描述是為了說明和例證的目的。這些描述并非想將本發(fā)明限定為所公開的精確形式，并且很顯然，根據(jù)上述教導(dǎo)，可以進(jìn)行很多改變和變化。對(duì)示例性實(shí)施例進(jìn)行選擇和描述的目的在于解釋本發(fā)明的特定原理及其實(shí)際應(yīng)用，從而使得本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)并利用本發(fā)明的各種不同的示例性實(shí)施方案以及各種不同的選擇和改變。本發(fā)明的范圍意在由權(quán)利要求書及其等同形式所限定。