一種3d手勢(shì)識(shí)別方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于軟件技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種3D手勢(shì)識(shí)別方法的設(shè)計(jì)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科技的迅猛發(fā)展，研究自然和諧的人機(jī)交互技術(shù)HCI (Human-ComputerInteract1n)變得異?；钴S。人機(jī)交互技術(shù)已經(jīng)從以計(jì)算機(jī)為中心逐步轉(zhuǎn)移到以人為中心，是多媒體多種模式的交互技術(shù)，人的交互意圖自然的表示為一個(gè)多維信息矢量，如人在與外界交互中同時(shí)使用手勢(shì)，語(yǔ)言，和眼神等。用戶能否很好的與虛擬環(huán)境(virtualenvironment)產(chǎn)生交互，一個(gè)很重要的研究就是手勢(shì)識(shí)別技術(shù)。
[0003]計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)一直在努力向堪比人類智慧的智能方向發(fā)展，以更好地了解場(chǎng)景。手勢(shì)識(shí)別技術(shù)長(zhǎng)期以來(lái)一直采用2D視覺(jué)進(jìn)行研究，但隨著3D傳感器技術(shù)的出現(xiàn)，其應(yīng)用將日益廣泛并多樣化。由于2D視覺(jué)場(chǎng)景本身存在局限性，手勢(shì)識(shí)別系統(tǒng)必須應(yīng)用其他各種提示信息才能得到包含更有用信息的更好結(jié)果。在可能性信息包含某些動(dòng)作跟蹤時(shí)，單靠2D也很難得到相對(duì)手勢(shì)的結(jié)果。
[0004]3D手勢(shì)識(shí)別方法中一種是基于視頻的手勢(shì)識(shí)別方法，是根據(jù)視頻采集到的信息對(duì)手勢(shì)進(jìn)行分析，從而實(shí)現(xiàn)手勢(shì)識(shí)別的目的。該方法具有設(shè)備簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉的特點(diǎn)，但在手勢(shì)識(shí)別需處理大量的數(shù)據(jù)，過(guò)程復(fù)雜，軟件處理效率低等缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中手勢(shì)識(shí)別技術(shù)過(guò)程復(fù)雜、效率較低的問(wèn)題，提出了一種3D手勢(shì)識(shí)別方法。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種3D手勢(shì)識(shí)別方法，包括以下步驟:
[0007]S1、物理硬件對(duì)用戶手勢(shì)的3D坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集；
[0008]S2、物理硬件對(duì)采集到的3D坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，形成反饋數(shù)據(jù)；
[0009]S3、數(shù)據(jù)處理軟件對(duì)反饋數(shù)據(jù)進(jìn)行識(shí)別處理；
[0010]S4、系統(tǒng)輸出數(shù)據(jù)識(shí)別處理結(jié)果。
[0011]進(jìn)一步地，步驟S2具體為:
[0012]物理硬件將采集到的坐標(biāo)軌跡與系統(tǒng)中設(shè)置的各個(gè)手勢(shì)的標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)軌跡進(jìn)行逐一比對(duì)，將相似的一種或幾種標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)軌跡所對(duì)應(yīng)的手勢(shì)作為初步驗(yàn)證結(jié)果，最后將采集到的3D坐標(biāo)數(shù)據(jù)與初步驗(yàn)證結(jié)果打包，形成反饋數(shù)據(jù)。
[0013]進(jìn)一步地，步驟S3包括以下分步驟:
[0014]S31、數(shù)據(jù)處理軟件過(guò)濾掉反饋數(shù)據(jù)中無(wú)手勢(shì)產(chǎn)生的3D坐標(biāo)數(shù)據(jù)；
[0015]S32、數(shù)據(jù)處理軟件過(guò)濾掉反饋數(shù)據(jù)中超過(guò)系統(tǒng)設(shè)置的有效采集閾值的3D坐標(biāo)數(shù)據(jù)；
[0016]S33、數(shù)據(jù)處理軟件根據(jù)系統(tǒng)設(shè)置的判定優(yōu)先級(jí)對(duì)過(guò)濾后的3D坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行手勢(shì)判定，將滿足所有判定條件且優(yōu)先級(jí)最高的手勢(shì)作為識(shí)別處理結(jié)果；
[0017]S34、數(shù)據(jù)處理軟件判斷識(shí)別處理結(jié)果與反饋數(shù)據(jù)中的初步驗(yàn)證結(jié)果是否相符，若是則進(jìn)入步驟S4，否則返回步驟SI。
[0018]本發(fā)明的有益效果是:
[0019](I)本發(fā)明可以有效的彌補(bǔ)2D視覺(jué)手勢(shì)的在空間效果的上的一些不足。
[0020](2)本發(fā)明可以有效解決視頻手勢(shì)識(shí)別需處理大量的數(shù)據(jù)，過(guò)程復(fù)雜，軟件處理效率低的問(wèn)題，直接根據(jù)三維空間坐標(biāo)進(jìn)行有效的判斷動(dòng)作過(guò)程，使處理更為高效。
[0021](3)本發(fā)明在手勢(shì)動(dòng)作產(chǎn)生時(shí)，首先在物理硬件中對(duì)其進(jìn)行預(yù)判斷，然后再把動(dòng)作可能的結(jié)果交給軟件進(jìn)行處理，最后將軟件處理的結(jié)果與硬件預(yù)判斷的手勢(shì)結(jié)果進(jìn)行印證，進(jìn)一步提高了手勢(shì)動(dòng)作的識(shí)別率。
[0022](4)本發(fā)明在一個(gè)手勢(shì)動(dòng)作可能符合多個(gè)手勢(shì)判定的條件的情況下，通過(guò)物理硬件的預(yù)判斷結(jié)果設(shè)置一個(gè)手勢(shì)判定優(yōu)先級(jí)逐次對(duì)可能符合條件的手勢(shì)進(jìn)行判斷，從而提高判斷的效率和人性化設(shè)置。
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1為本發(fā)明提供的一種3D手勢(shì)識(shí)別方法流程圖。
[0024]圖2為本發(fā)明步驟S3的分步驟流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0026]本發(fā)明提供了一種3D手勢(shì)識(shí)別方法，如圖1所示，包括以下步驟:
[0027]S1、物理硬件對(duì)用戶手勢(shì)的3D坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集。
[0028]這里的物理硬件是指裝有能夠采集用戶手勢(shì)的3D坐標(biāo)數(shù)據(jù)的傳感器(如紅外線傳感器、超聲波傳感器等)，且能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)單處理的硬件系統(tǒng)。
[0029]S2、物理硬件對(duì)采集到的3D坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，形成反饋數(shù)據(jù)。
[0030]物理硬件將采集到的坐標(biāo)軌跡與系統(tǒng)中設(shè)置的各個(gè)手勢(shì)的標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)軌跡進(jìn)行逐一比對(duì)，將相似的一種或幾種標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)軌跡所對(duì)應(yīng)的手勢(shì)作為初步驗(yàn)證結(jié)果，最后將采集到的3D坐標(biāo)數(shù)據(jù)與初步驗(yàn)證結(jié)果打包，形成反饋數(shù)據(jù)。
[0031]S3、數(shù)據(jù)處理軟件對(duì)反饋數(shù)據(jù)進(jìn)行識(shí)別處理。
[0032]如圖2所示，該步驟包括如下分步驟:
[0033]S31、數(shù)據(jù)處理軟件過(guò)濾掉反饋數(shù)據(jù)中無(wú)手勢(shì)產(chǎn)生的3D坐標(biāo)數(shù)據(jù)。
[0034]這里的數(shù)據(jù)處理軟件是指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)能夠?qū)?D坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行過(guò)濾、邏輯驗(yàn)證、識(shí)別處理的操作的軟件。
[0035]無(wú)手勢(shì)產(chǎn)生的3D坐標(biāo)數(shù)據(jù)指在系統(tǒng)設(shè)置的判定時(shí)間閾值Δ t內(nèi)坐標(biāo)值始終不變的3D坐標(biāo)數(shù)據(jù)。
[0036]S32、數(shù)據(jù)處理軟件過(guò)濾掉反饋數(shù)據(jù)中超過(guò)系統(tǒng)設(shè)置的有效采集閾值的3D坐標(biāo)數(shù)據(jù)。
[0037]這里設(shè)物理硬件對(duì)用戶手勢(shì)的3D坐標(biāo)數(shù)據(jù)的有效采集范圍為(0-X_，O-Yniax，O-Znax)，那么，系統(tǒng)則會(huì)設(shè)置相應(yīng)的3D坐標(biāo)數(shù)據(jù)有效采集閾值分別為X?，Yn, Zn(Xn^ X ，Yn^ Ynax,, Zn^ Znax)，當(dāng)反饋數(shù)據(jù)中的3D坐標(biāo)數(shù)據(jù)超過(guò)有效采集閾值時(shí)，系統(tǒng)便會(huì)將其判定為無(wú)效數(shù)據(jù)，進(jìn)而通過(guò)數(shù)據(jù)處理軟件將其過(guò)濾掉。
[0038]S33、數(shù)據(jù)處理軟件根據(jù)系統(tǒng)設(shè)置的判定優(yōu)先級(jí)對(duì)過(guò)濾后的3D坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行手勢(shì)判定，將滿足所有判定條件且優(yōu)先級(jí)最高的手勢(shì)作為識(shí)別處理結(jié)果。
[0039]本發(fā)明實(shí)施例中，定義了三種手勢(shì)，分別為:
[0040](I)非接觸式滑動(dòng)手勢(shì):
[0041]假定在系統(tǒng)設(shè)置的判定時(shí)間閾值Δ t內(nèi)，手勢(shì)的X軸坐標(biāo)滿足(ΚΧΟ?,Υ軸坐標(biāo)滿足o〈Y〈Yji Y軸坐標(biāo)從小到大或從大到小發(fā)生變化，z軸坐標(biāo)滿足始終在一定的區(qū)間范圍內(nèi)，具體為(KZaGGKZni, Zb-Za ^ Zt (Zt為系統(tǒng)設(shè)定的Z軸坐標(biāo)在滑動(dòng)時(shí)的有效寬度值)。
[0042](2)接觸式單擊手勢(shì):
[0043]假定在系統(tǒng)設(shè)置的判定時(shí)間閾值Δ t內(nèi)，手勢(shì)的X軸坐標(biāo)滿足(KXOCni, Y軸坐標(biāo)滿足(KYOni, Z軸坐標(biāo)出現(xiàn)了 Z = O的情況。
[0044](3)非接觸式旋轉(zhuǎn)手勢(shì):
[0045]假定在系統(tǒng)設(shè)置的判定時(shí)間閾值Δ t內(nèi)，Z軸坐標(biāo)滿足始終在一定的區(qū)間范圍內(nèi)，具體為(KZaGGKZni, Zb-Za ^ Zt (Zt為系統(tǒng)設(shè)定的Z軸坐標(biāo)在滑動(dòng)時(shí)的有效寬度值)，X軸坐標(biāo)和Y軸坐標(biāo)共同滿足? X2+Y2彡R22CR1, &分別為手勢(shì)圓識(shí)別內(nèi)外半徑，R !<R2)。
[0046]這里系統(tǒng)會(huì)根據(jù)反饋數(shù)據(jù)中的初步驗(yàn)證結(jié)果設(shè)置相應(yīng)的手勢(shì)判定優(yōu)先級(jí)。
[0047]例如，當(dāng)反饋數(shù)據(jù)中的初步驗(yàn)證結(jié)果為“非接觸式滑動(dòng)手勢(shì)”或“非接觸式旋轉(zhuǎn)手勢(shì)”且“非接觸式滑動(dòng)手勢(shì)”的相似度更大時(shí)，系統(tǒng)便會(huì)設(shè)置手勢(shì)判定優(yōu)先級(jí)為:非接觸式滑動(dòng)手勢(shì) > 非接觸式旋轉(zhuǎn)手勢(shì) > 接觸式單擊手勢(shì)。
[0048]這里假定:
[0049]驗(yàn)證非接觸式滑動(dòng)手勢(shì)狀態(tài)標(biāo)識(shí)為:
[0050]Sd = I表示該動(dòng)作發(fā)生，Sd = O表示該動(dòng)作未發(fā)生。
[0051]驗(yàn)證接觸式單擊手勢(shì)狀態(tài)標(biāo)識(shí)為:
[0052]St = I表示該動(dòng)作發(fā)生，St = O表示該動(dòng)作未發(fā)生。
[0053]驗(yàn)證非接觸式旋轉(zhuǎn)手勢(shì)狀態(tài)標(biāo)識(shí)為:
[0054]Sr = I表示該動(dòng)作發(fā)生，Sr = O表示該動(dòng)作未發(fā)生。
[0055]那么，其手勢(shì)判定流程為:
[0056]判定Sd = I是否成立，是則將非接觸式滑動(dòng)手勢(shì)作為識(shí)別處理結(jié)果；
[0057]否則判定Sr = I是否成立，是則將非接觸式旋轉(zhuǎn)手勢(shì)作為識(shí)別處理結(jié)果；
[0058]否則判定Sr = I是否成立，是則將接觸式單擊手勢(shì)作為識(shí)別處理結(jié)果，否則設(shè)定識(shí)別處理結(jié)果為空。
[0059]S34、數(shù)據(jù)處理軟件判斷識(shí)別處理結(jié)果與反饋數(shù)據(jù)中的初步驗(yàn)證結(jié)果是否相符，若是則進(jìn)入步驟S4，否則說(shuō)明該手勢(shì)可能由于環(huán)境干擾或者本身不規(guī)范的原因?qū)е聼o(wú)法識(shí)另IJ，需要返回步驟SI重新采集數(shù)據(jù)。
[0060]S4、系統(tǒng)輸出數(shù)據(jù)識(shí)別處理結(jié)果。
[0061]這里的系統(tǒng)指包括上述的物理硬件以及數(shù)據(jù)處理軟件的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
[0062]本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會(huì)意識(shí)到，這里所述的實(shí)施例是為了幫助讀者理解本發(fā)明的原理，應(yīng)被理解為本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于這樣的特別陳述和實(shí)施例。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明公開(kāi)的這些技術(shù)啟示做出各種不脫離本發(fā)明實(shí)質(zhì)的其它各種具體變形和組合，這些變形和組合仍然在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種3D手勢(shì)識(shí)別方法，其特征在于，包括以下步驟: S1、物理硬件對(duì)用戶手勢(shì)的3D坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集； SS2、物理硬件對(duì)采集到的3D坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，形成反饋數(shù)據(jù)； S3、數(shù)據(jù)處理軟件對(duì)反饋數(shù)據(jù)進(jìn)行識(shí)別處理； S4、系統(tǒng)輸出數(shù)據(jù)識(shí)別處理結(jié)果。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3D手勢(shì)識(shí)別方法，其特征在于，所述步驟S2具體為: 物理硬件將采集到的坐標(biāo)軌跡與系統(tǒng)中設(shè)置的各個(gè)手勢(shì)的標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)軌跡進(jìn)行逐一比對(duì)，將相似的一種或幾種標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)軌跡所對(duì)應(yīng)的手勢(shì)作為初步驗(yàn)證結(jié)果，最后將采集到的.3D坐標(biāo)數(shù)據(jù)與初步驗(yàn)證結(jié)果打包，形成反饋數(shù)據(jù)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的3D手勢(shì)識(shí)別方法，其特征在于，所述步驟S3包括以下分步驟: S31、數(shù)據(jù)處理軟件過(guò)濾掉反饋數(shù)據(jù)中無(wú)手勢(shì)產(chǎn)生的3D坐標(biāo)數(shù)據(jù)； S32、數(shù)據(jù)處理軟件過(guò)濾掉反饋數(shù)據(jù)中超過(guò)系統(tǒng)設(shè)置的有效采集閾值的3D坐標(biāo)數(shù)據(jù)； S33、數(shù)據(jù)處理軟件根據(jù)系統(tǒng)設(shè)置的判定優(yōu)先級(jí)對(duì)過(guò)濾后的3D坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行手勢(shì)判定，將滿足所有判定條件且優(yōu)先級(jí)最高的手勢(shì)作為識(shí)別處理結(jié)果； S34、數(shù)據(jù)處理軟件判斷識(shí)別處理結(jié)果與反饋數(shù)據(jù)中的初步驗(yàn)證結(jié)果是否相符，若是則進(jìn)入步驟S4，否則返回步驟SI。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種3D手勢(shì)識(shí)別方法，包括以下步驟：S1、物理硬件對(duì)用戶手勢(shì)的3D坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集；S2、物理硬件對(duì)采集到的3D坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，形成反饋數(shù)據(jù)；S3、數(shù)據(jù)處理軟件對(duì)反饋數(shù)據(jù)進(jìn)行識(shí)別處理；S4、系統(tǒng)輸出數(shù)據(jù)識(shí)別處理結(jié)果。本發(fā)明可以有效解決視頻手勢(shì)識(shí)別需處理大量的數(shù)據(jù)，過(guò)程復(fù)雜，軟件處理效率低的問(wèn)題，直接根據(jù)三維空間坐標(biāo)進(jìn)行有效的動(dòng)作判斷過(guò)程，使處理更為高效。本發(fā)明在手勢(shì)動(dòng)作產(chǎn)生時(shí)，首先在物理硬件中對(duì)其進(jìn)行預(yù)判斷，然后再把動(dòng)作可能的結(jié)果交給軟件進(jìn)行處理，最后將軟件處理的結(jié)果與硬件預(yù)判斷的手勢(shì)結(jié)果進(jìn)行印證，進(jìn)一步提高了手勢(shì)動(dòng)作的識(shí)別率。
【IPC分類】G06F3/01
【公開(kāi)號(hào)】CN105204629
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510552869
【發(fā)明人】何杰, 楊天虎, 楊偉茂, 孫國(guó)輝
【申請(qǐng)人】成都上生活網(wǎng)絡(luò)科技有限公司
【公開(kāi)日】2015年12月30日
【申請(qǐng)日】2015年9月2日