基于Leap Motion的非接觸式計(jì)算機(jī)操控方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及人機(jī)交互技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，是一種基于Leap Mot1n的非接觸式計(jì)算機(jī)操控方法。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)上來說，常規(guī)的計(jì)算機(jī)操控方法是通過操控具體的交互設(shè)備如鍵盤、鼠標(biāo)或者手寫筆來進(jìn)行相應(yīng)的操作。優(yōu)點(diǎn)是簡單易上手，能完成精確的輸入，但特別依賴于相應(yīng)的交互設(shè)備，缺少便攜性和直觀的使用反饋。隨著技術(shù)的發(fā)展，近幾年新出現(xiàn)并得到廣泛應(yīng)用的計(jì)算機(jī)操控方法，如觸摸操控，將設(shè)備集成到計(jì)算機(jī)中，便攜性得到很大的提升，但是仍需要通過直接接觸來進(jìn)行操控。
[0003]隨著體感技術(shù)的發(fā)展和成熟，將體感技術(shù)應(yīng)用于計(jì)算機(jī)輸入領(lǐng)域已得以實(shí)現(xiàn)，為人類提供了更加舒適和自然的計(jì)算機(jī)輸入方式。Kinect和Leap Mot1n是目前體感輸入領(lǐng)域的兩個(gè)主流品牌，在操作者無需手持任何感應(yīng)道具的前提下，通過攝像頭和傳感器捕捉、識別操作者的動作。但Kinect精度低，而LeapMot1n可彌補(bǔ)Kinect的精度問題，它是一個(gè)檢測手勢運(yùn)動的傳感器，動作跟蹤精度精確到0.01mm，精確度是Kinect的100倍，然而，目前的體感技術(shù)主要應(yīng)用于游戲領(lǐng)域，可感應(yīng)和識別游戲者的實(shí)際動作，以控制游戲中角色的相應(yīng)動作，可以為游戲者帶來較好的游戲體驗(yàn)。
[0004]中國專利文獻(xiàn)CN201410188979.X，申請日2014年05月06日，專利名稱為“手勢識別方法及裝置，以及一種Leap Mot1n體感控制系統(tǒng)”，公開了一種手勢識別方法及裝置，以及一種Leap Mot1n體感控制系統(tǒng)，可以構(gòu)建適用于Leap Mot1n的三維模型操作手勢庫，以及相應(yīng)的手勢識別方法，并提高手勢識別的準(zhǔn)確率，保證三維操作中模型變換的連貫性和穩(wěn)定性。
[0005]中國專利文獻(xiàn)CN201410306480.4，申請日2014年06月30日，專利名稱為“基于Leap Mot1n控制的三維筆刷實(shí)時(shí)生成網(wǎng)格模型的方法”，公開了一種基于Leap Mot1n控制的三維筆刷實(shí)時(shí)生成網(wǎng)格模型的方法，可以通過Leap Mot1n捕獲的手部位置和三維筆刷的幾何參數(shù)捕捉筆刷移動過程中的體數(shù)據(jù)，并將動態(tài)體數(shù)據(jù)進(jìn)行網(wǎng)格模型可視化。但是基于Leap Mot1n的非接觸式計(jì)算機(jī)操控方法目前還未見報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種基于Leap Mot1n的非接觸式計(jì)算機(jī)操控方法，通過Leap Mot1n檢測人體動作來識別用戶意圖，完成對計(jì)算機(jī)的操控。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是:
[0008]—種基于Leap Mot1n的非接觸式計(jì)算機(jī)操控方法，包括以下步驟:S1:LeapMot1n通過紅外LED和灰階camera的方式采集數(shù)據(jù)，通過算法處理后生成相應(yīng)的手部數(shù)據(jù)；S2:通過處理Leap Mot1n采集到的手部數(shù)據(jù)，以不同的判定標(biāo)準(zhǔn)和識別方法得到兩類不同的手勢，自然手勢和軌跡手勢；S3:匹配計(jì)算機(jī)操作；S4:執(zhí)行計(jì)算機(jī)操作。
[0009]所述步驟SI中的手部數(shù)據(jù)包括三維空間坐標(biāo)、手部向量和骨骼模型。
[0010]所述步驟S2包括S21:自然手勢識別方法；S22:軌跡手勢識別方法。
[0011]所述步驟S21包括:S211:定時(shí)提取關(guān)鍵幀數(shù)據(jù)；S212:判斷坐標(biāo)相對位置和方向向量；S213:匹配自然手勢；S214:是否匹配到預(yù)設(shè)的自然手勢。
[0012]所述步驟S214匹配預(yù)設(shè)的自然手勢，執(zhí)行步驟S3的操作，所述步驟214不匹配預(yù)設(shè)的自然手勢，執(zhí)行步驟S211的操作。
[0013]所述步驟S22包括:S221:緩存多幀數(shù)據(jù)；S222:獲取某段時(shí)間內(nèi)軌跡特征；S223:匹配軌跡手勢；S224:是否匹配到預(yù)設(shè)的軌跡手勢。
[0014]所述步驟S224匹配預(yù)設(shè)的軌跡手勢，執(zhí)行步驟S3的操作，所述步驟224不匹配預(yù)設(shè)的軌跡手勢，執(zhí)行步驟S221的操作。
[0015]所述步驟S222將步驟S221中的多幀數(shù)據(jù)坐標(biāo)點(diǎn)集的擬合結(jié)果提取到特征值，且對數(shù)據(jù)的擬合處理采用最小二分法擬合。
[0016]本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)在于:
[0017]1、本發(fā)明的一種基于Leap Mot1n的非接觸式計(jì)算機(jī)操控方法，采用Leap Mot1n控制器(Leap Mot1n Controller)作為傳感器，通過檢測人體動作來識別用戶意圖，完成對計(jì)算機(jī)的操控。相比傳統(tǒng)方法:使用的媒介從具體的接觸式發(fā)展到抽象的非接觸式，不需要直接接觸設(shè)備，通過檢測人體動作來進(jìn)行信息輸入，整個(gè)操控過程變得更為自由；
[0018]2、Leap Mot1n擁有高精度、高刷新率等優(yōu)點(diǎn)，滿足對精度和刷新率有要求的操作，體積小，成本低，能很好的集成到計(jì)算機(jī)中；
[0019]3、用戶能自由的在多種環(huán)境下使用，用戶只需要做出一個(gè)簡單的手勢動作即可實(shí)現(xiàn)對計(jì)算機(jī)的操控；
[0020]4、第一次將體感技術(shù)應(yīng)用在對計(jì)算機(jī)設(shè)備系統(tǒng)級的操控上，彌補(bǔ)了 Kinect延遲較高和無法很好的進(jìn)行近距離精確識別等缺點(diǎn)；
[0021]5、全平臺支持且能很好的與現(xiàn)有應(yīng)用兼容；
[0022]6、基于三維空間的操控方式使用戶能不被束縛在有限的二維空間上；可操控的空間變大，與人類所處的操控環(huán)境是一致的，是虛擬世界的現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)。
【附圖說明】
[0023]附圖1為本發(fā)明的一種基于Leap Mot1n的非接觸式計(jì)算機(jī)操控方法的流程圖。
[0024]附圖2為Leap Mot1n采集的原始數(shù)據(jù)和處理后的骨骼模型圖。
[0025]附圖3為自然手勢“0K”的識別方法和判定標(biāo)準(zhǔn)圖。
[0026]附圖4為擬合前后的數(shù)據(jù)對比圖。
[0027]附圖5為計(jì)算機(jī)操控軟件手勢識別圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明提供的【具體實(shí)施方式】作詳細(xì)說明。
[0029]實(shí)施例1
[0030]請參照圖1，圖1本發(fā)明的一種基于Leap Mot1n的非接觸式計(jì)算機(jī)操控方法的流程圖。一種基于Leap Mot1n的非接觸式計(jì)算機(jī)操控方法，所述的非接觸式計(jì)算機(jī)操控方法包括以下步驟:
[0031]SI:Leap Mot1n通過紅外LED和灰階camera的方式采集數(shù)據(jù)，通過算法處理后生成相應(yīng)的手部數(shù)據(jù)；其中手部數(shù)據(jù)包括三維空間坐標(biāo)、手部向量和骨骼模型。如圖2所示，圖2為Leap Mot1n采集的原始數(shù)據(jù)和處理后的骨骼模型圖。
[0032]S2:通過處理Leap Mot1n采集到的手部數(shù)據(jù)，以不同的判定標(biāo)準(zhǔn)和識別方法得到兩類不同的手勢，自然手勢和軌跡手勢；
[0033]S3:匹配