一種基于手勢(shì)的遠(yuǎn)距離控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于手勢(shì)的遠(yuǎn)距離控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)智能設(shè)備的較遠(yuǎn)距離的手勢(shì)控制，并可更為精準(zhǔn)的獲取手勢(shì)控制信息。
【專利說(shuō)明】一種基于手勢(shì)的遠(yuǎn)距離控制系統(tǒng) 所屬技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于手勢(shì)的遠(yuǎn)距離控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著智能電子設(shè)備的增多，人機(jī)交互技術(shù)的發(fā)展，手勢(shì)識(shí)別技術(shù)被應(yīng)用到越來(lái)越 多的智能電子設(shè)備中。在人機(jī)交互中，人們正試圖擺脫以計(jì)算機(jī)為中心的交互模式轉(zhuǎn)向以 人為中心的交互方式，從用戶去適應(yīng)計(jì)算機(jī)的工作方式向計(jì)算機(jī)去適應(yīng)用戶的自然需求轉(zhuǎn) 變。
[0003] 手勢(shì)作為一種自然直觀的交流方式廣泛應(yīng)用在日常生活中。手勢(shì)作為人與人交流 的重要媒介，包含了生動(dòng)而富足的信息。因此，手勢(shì)識(shí)別作為人機(jī)交互的一個(gè)分支，以其具 有自然性，簡(jiǎn)單豐富性，直接性等特點(diǎn)，逐漸成為人們研究的熱點(diǎn)。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)中手勢(shì)識(shí)別比較成熟的是利用圖像識(shí)別技術(shù)實(shí)現(xiàn)交互命令的識(shí)別。這種 基于圖像識(shí)別的方法一般需要配備高性能的攝像裝置，比較典型的應(yīng)用如微軟的Xbox Kinect產(chǎn)品。這種方法通過(guò)攝像設(shè)備獲取靜態(tài)或動(dòng)態(tài)圖像，然后利用計(jì)算機(jī)視覺(jué)算法分析 圖像，進(jìn)行模式匹配，從而理解這種手勢(shì)的含義，實(shí)現(xiàn)手勢(shì)識(shí)別。但是，這一技術(shù)需要高性能 的攝像裝置，并且需要高性能的處理器進(jìn)行復(fù)雜的圖像分析算法，成本高昂且難以小型化， 而且被識(shí)別的動(dòng)作需要面對(duì)攝像裝置，以上缺點(diǎn)都導(dǎo)致這一技術(shù)無(wú)法廣泛應(yīng)用。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)中影響動(dòng)態(tài)手勢(shì)識(shí)別率的主要因素有:手具有唯一性，不同人的同一種 手勢(shì)的差別很大;手是三維空間中的物質(zhì)，在二維圖像中手勢(shì)方向難以確定。目前手勢(shì)識(shí)別 方法主要有幾何特征法，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法(ANN)和隱馬爾可夫模型(HMM)識(shí)別方法等。其中ANN和 HMM由于算法復(fù)雜，實(shí)時(shí)性不高，并不適用于動(dòng)態(tài)手勢(shì)識(shí)別中，而幾何特征識(shí)別法則面臨識(shí) 別率不夠高的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明提供一種基于手勢(shì)的遠(yuǎn)距離控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)智能設(shè)備的較遠(yuǎn) 距離的手勢(shì)控制，并可更為精準(zhǔn)的獲取手勢(shì)控制信息。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種基于手勢(shì)的遠(yuǎn)距離控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括遠(yuǎn) 距離手勢(shì)控制終端和遠(yuǎn)距離手勢(shì)控制服務(wù)器；
[0008] 其中，遠(yuǎn)距離手勢(shì)控制終端包括：
[0009] 視頻獲取模塊，用于從第一紅外攝像頭獲取第一紅外圖形，從第二紅外攝像頭獲 取第二紅外圖形；
[0010] 深度獲取模塊，用于將所述第一紅外圖形和所述第二紅外圖形所包括的圖像中相 同的物體采用雙目成像方式計(jì)算物體到攝像頭的距離作為該物體的深度；
[0011] 手分離模塊，用于根據(jù)所述深度從所述第一紅外圖形和所述第二紅外圖形的圖像 中檢測(cè)出手圖形；
[0012] 手勢(shì)獲取模塊，用于獲取經(jīng)手分離模塊確認(rèn)為手勢(shì)圖形的手勢(shì)數(shù)據(jù)；
[0013] 無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊一，用于將遠(yuǎn)距離手勢(shì)控制終端的手勢(shì)數(shù)據(jù)發(fā)送至所述遠(yuǎn)距離 手勢(shì)控制服務(wù)器，并用來(lái)接收來(lái)自遠(yuǎn)距離手勢(shì)控制服務(wù)器發(fā)送的相關(guān)指令數(shù)據(jù)；
[0014] 指令獲取模塊，用于從無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊一獲取所述手勢(shì)對(duì)應(yīng)的執(zhí)行指令；
[0015] 執(zhí)行模塊，用于執(zhí)行所述執(zhí)行指令。
[0016] 遠(yuǎn)距離手勢(shì)控制服務(wù)器包括無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊二、數(shù)據(jù)緩存模塊、曲線生成模塊、 學(xué)習(xí)模塊和控制指令匹配模塊：
[0017] 無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊二，用于接收所述終端無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊一發(fā)送的遠(yuǎn)距離手勢(shì) 數(shù)據(jù)；
[0018] 數(shù)據(jù)緩存模塊，用于接收所述手勢(shì)信號(hào)數(shù)據(jù)，并按照先進(jìn)先出的原則將所述手勢(shì) 信號(hào)數(shù)據(jù)發(fā)送至所述控制指令匹配模塊和曲線生成模塊；
[0019]曲線生成模塊，用于根據(jù)所述手勢(shì)數(shù)據(jù)的變化趨勢(shì)擬合成曲線；
[0020] 學(xué)習(xí)模塊，用于預(yù)先學(xué)習(xí)并存儲(chǔ)不同的手勢(shì)所對(duì)應(yīng)的特征曲線模板；
[0021] 控制指令匹配模塊，用于根據(jù)所述擬合成的曲線和所述特征曲線模板識(shí)別出用戶 的手勢(shì)，并根據(jù)用戶的手勢(shì)輸出相應(yīng)的控制指令，并將控制指令經(jīng)由無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊二 發(fā)送給所述遠(yuǎn)距離手勢(shì)控制終端。
[0022] 優(yōu)選的，所述深度獲取模塊，具體用于：
[0023] 對(duì)所述第一紅外圖形和所述第二紅外圖形中具有相同時(shí)間戳的圖像中的同一個(gè) 物體采用雙目成像方式計(jì)算出物體到攝像頭的距離作為該物體的深度。
[0024] 優(yōu)選的，所述深度獲取模塊具體采用如下雙目成像方式計(jì)算物體的深度：
[0025] 設(shè)兩攝像機(jī)在同一時(shí)刻觀看空間物體的同一特征點(diǎn)，分別在第一紅外 圖形和第二紅外圖形上獲取了點(diǎn)P的圖像，它們的圖像坐標(biāo)分別為pi eft=(Xleft，Yleft)，pright =(Xright, Yright)；
[0026] 現(xiàn)兩攝像機(jī)的圖像在同一個(gè)平面上，則特征點(diǎn)P的圖像坐標(biāo)Y坐標(biāo)相同，SPYleft = Yright = Y，則由三角幾何關(guān)系得到：
(1-1)
[0028] 則視差為:DiSparity = Xleft-Xright，由此可計(jì)算出特征點(diǎn)P在相機(jī)坐標(biāo)系下的三維 坐標(biāo)為：
(1-2)
[0030] 其中B為基線距，等于兩攝像機(jī)的投影中心連線的距離;f為相機(jī)焦距；
[0031] 因此，第一紅外圖形的任意一點(diǎn)只要能在第二紅外圖形找到對(duì)應(yīng)的匹配點(diǎn)，就可 以確定出該點(diǎn)的三維坐標(biāo)，這種方法是完全的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)運(yùn)算，像面上所有點(diǎn)只要存在相應(yīng)的 匹配點(diǎn)，就可以參與上述運(yùn)算，從而獲取其對(duì)應(yīng)的三維坐標(biāo)。
[0032]優(yōu)選的，所述手分離模塊，具體用于：
[0033]將從所述第一紅外圖形和所述第二紅外圖形的圖像中所述深度在預(yù)設(shè)距離范圍 內(nèi)，且運(yùn)動(dòng)劇烈程度在預(yù)設(shè)劇烈程度范圍內(nèi)的物體判斷為手勢(shì)圖形。
[0034]優(yōu)選的，所述指令獲取模塊，具體用于：
[0035]獲取所述控制指令配合模塊識(shí)別出的控制指令。
[0036]優(yōu)選的，所述視頻獲取模塊具有四個(gè)紅外傳感器，用于采集所述手勢(shì)操作方向反 射回來(lái)的紅外光信號(hào)，并按照同步的時(shí)鐘信號(hào)將采集到的紅外光信號(hào)經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換成四路數(shù) 字采樣信號(hào)發(fā)送給深度獲取模塊，經(jīng)手分離模塊判斷為手勢(shì)圖形后，手勢(shì)獲取模塊獲取具 有四路數(shù)字采樣信號(hào)的手勢(shì)數(shù)據(jù)，然后經(jīng)無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊一發(fā)送給遠(yuǎn)距離手勢(shì)控制服務(wù) 器。
[0037]優(yōu)選的，所述曲線生成模塊包括依次連接的預(yù)處理單元和曲線合成單元，所述預(yù) 處理單元還與所述數(shù)據(jù)緩存模塊連接，所述曲線合成單元還與所述學(xué)習(xí)模塊和所述控制指 令匹配模塊連接，其中：
[0038]所述預(yù)處理單元，用于對(duì)所述四路數(shù)字采樣信號(hào)進(jìn)行平滑處理；
[0039] 所述曲線合成單元，用于根據(jù)平滑處理后的四路數(shù)字采樣信號(hào)，以時(shí)間為x軸，以 紅外傳感器采集到的紅外光信號(hào)的強(qiáng)度為y軸，分別將所述四個(gè)紅外傳感器采集到的紅外 光信號(hào)強(qiáng)度的變化趨勢(shì)擬合成四條曲線。
[0040] 優(yōu)選的，所述學(xué)習(xí)模塊包括依次連接的曲率計(jì)算單元、變化率曲線生成單元、手勢(shì) 判斷單元以及存儲(chǔ)單元，所述曲率計(jì)算單元與所述曲線合成單元連接，所述存儲(chǔ)單元與所 述控制指令匹配模塊連接，其中：
[0041] 所述曲率計(jì)算單元，用于計(jì)算不同時(shí)間段內(nèi)所述曲線生成模塊輸出的四條曲線的 曲率；
[0042] 所述變化率曲線生成單元，用于根據(jù)所述四條曲線在不同時(shí)間段內(nèi)的曲率獲取所 述四個(gè)曲線的曲率隨時(shí)間變化的四條變化率曲線；
[0043] 所述手勢(shì)判斷單元，用于根據(jù)所述四條變化率曲線判斷用戶的手勢(shì)；
[0044] 所述存儲(chǔ)單元，用于根據(jù)所述手勢(shì)判斷單元的判斷結(jié)果存儲(chǔ)不同的手勢(shì)所對(duì)應(yīng)的 特征曲線模板。
[0045]優(yōu)選的，所述學(xué)習(xí)模塊還包括連接在所述變化率曲線生成單元和所述手勢(shì)判斷單 元之間的觸發(fā)單元；
[0046]所述觸發(fā)單元，用于判斷當(dāng)前時(shí)刻所述四條變化率曲線中的曲率值是否有一個(gè)達(dá) 到預(yù)設(shè)的曲率范圍，若是，則觸發(fā)所述手勢(shì)判斷單元識(shí)別用戶的手勢(shì)。
[0047] 優(yōu)選的，所述手勢(shì)判斷單元包括依次連接的特征提取單元和手勢(shì)識(shí)別單元，所述 特征提取單元還與所述變化率曲線生成單元連接，所述手勢(shì)識(shí)別單元還與所述控制指令匹 配模塊連接，其中：
[0048] 所述特征提取單元，用于提取所述四條變化率曲線中的波峰值、波峰值出現(xiàn)的時(shí) 間以及波峰值出現(xiàn)前后的曲率變化特征；
[0049] 所述手勢(shì)識(shí)別單元，用于根據(jù)所述四條變化率曲線中的所述波峰值、所述波峰值 出現(xiàn)的時(shí)間以及所述波峰值出現(xiàn)前后的曲率變化特征識(shí)別出用戶的手勢(shì)。
[0050] 優(yōu)選的，所述無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊二包括接收器、分發(fā)器、流控器和頻控器，接收器 用于接收無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊一發(fā)送的遠(yuǎn)距離手勢(shì)控制終端數(shù)據(jù)，分發(fā)器將接收器接收的遠(yuǎn) 距離手勢(shì)控制終端數(shù)據(jù)分發(fā)至數(shù)據(jù)緩存模塊，并將遠(yuǎn)距離手勢(shì)控制終端數(shù)據(jù)接收的速度傳 遞給自適應(yīng)控制器模塊，流控器將自適應(yīng)控制器模塊產(chǎn)生的自適應(yīng)值發(fā)送給頻控器，以控 制遠(yuǎn)距離手勢(shì)控制終端數(shù)據(jù)接收的速率。
[0051] 本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)和有益效果:該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)智能設(shè)備的較遠(yuǎn)距離的手勢(shì) 控制，并可更為精準(zhǔn)的獲取手勢(shì)控制信息，系統(tǒng)采用曲率變化跟蹤分析算法，大幅提高了手 勢(shì)指令的識(shí)別率。
【附圖說(shuō)明】
[0052]圖1示出了本發(fā)明的一種基于手勢(shì)的遠(yuǎn)距離控制系統(tǒng)的框圖。
[0053]圖2示出了本發(fā)明的一種遠(yuǎn)距離手勢(shì)控制方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0054]圖1是示出了本發(fā)明的一種基于手勢(shì)的遠(yuǎn)距離控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括遠(yuǎn)距離手勢(shì) 控制終端1和遠(yuǎn)距離手勢(shì)控制服務(wù)器2。
[0055] 其中，遠(yuǎn)距離手勢(shì)控制終端1包括：
[0056] 視頻獲取模塊11，用于從第一紅外攝像頭獲取第一紅外圖形，從第二紅外攝像頭 獲取第二紅外圖形；
[0057] 深度獲取模塊12,用于將所述第一紅外圖形和所述第二紅外圖形所包括的圖像中 相同的物體采用雙目成像方式計(jì)算物體到攝像頭的距離作為該物體的深度；
[0058] 手分離模塊13,用于根據(jù)所述深度從所述第一紅外圖形和所述第二紅外圖形的圖 像中檢測(cè)出手圖形；
[0059] 手勢(shì)獲取模塊14,用于獲取經(jīng)手分離模塊確認(rèn)為手勢(shì)圖形的手勢(shì)數(shù)據(jù)；
[0060] 無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊一 15,用于將遠(yuǎn)距離手勢(shì)控制終端的手勢(shì)數(shù)據(jù)發(fā)送至所述遠(yuǎn)距 離手勢(shì)控制服務(wù)器，并用來(lái)接收來(lái)自遠(yuǎn)距離手勢(shì)控制服務(wù)器發(fā)送的相關(guān)指令數(shù)據(jù)；
[0061] 指令獲取模塊16,用于從無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊一 15獲取所述手勢(shì)對(duì)應(yīng)的執(zhí)行指令；
[0062] 執(zhí)行模塊17,用于執(zhí)行所述執(zhí)行指令。
[0063]遠(yuǎn)距離手勢(shì)控制服務(wù)器2包括無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊二21、數(shù)據(jù)緩存模塊22、曲線生成 模塊23、學(xué)習(xí)模塊24和控制指令匹配模塊25:
[0064]無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊二21，用于接收所述終端無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊一 15發(fā)送的遠(yuǎn)距離 手勢(shì)數(shù)據(jù)；
[0065] 數(shù)據(jù)緩存模塊22,用于接收所述手勢(shì)信號(hào)數(shù)據(jù)，并按照先進(jìn)先出的原則將所述手 勢(shì)信號(hào)數(shù)據(jù)發(fā)送至所述控制指令匹配模塊25和曲線生成模塊23;
[0066] 曲線生成模塊23,用于根據(jù)所述手勢(shì)數(shù)據(jù)的變化趨勢(shì)擬合成曲線；
[0067]學(xué)習(xí)模塊24,用于預(yù)先學(xué)習(xí)并存儲(chǔ)不同的手勢(shì)所對(duì)應(yīng)的特征曲線模板；
[0068] 控制指令匹配模塊25,用于根據(jù)所述擬合成的曲線和所述特征曲線模板識(shí)別出用 戶的手勢(shì)，并根據(jù)用戶的手勢(shì)輸出相應(yīng)的控制指令，并將控制指令經(jīng)由無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊 二發(fā)送給所述遠(yuǎn)距離手勢(shì)控制終端1。
[0069] 優(yōu)選的，所述深度獲取模塊12,具體用于：
[0070] 對(duì)所述第一紅外圖形和所述第二紅外圖形中具有相同時(shí)間戳的圖像中的同一個(gè) 物體采用雙目成像方式計(jì)算出物體到攝像頭的距離作為該物體的深度。
[0071] 優(yōu)選的，所述深度獲取模塊具體采用如下雙目成像方式計(jì)算物體的深度：
[0072] 設(shè)兩攝像機(jī)在同一時(shí)刻觀看空間物體的同一特征點(diǎn)？(^，7。，^)，分別在第一紅外 圖形和第二紅外圖形上獲取了點(diǎn)P的圖像，它們的圖像坐標(biāo)分別為pi eft=(Xleft，Yleft)，pright =(Xright, Yright)；
[0073] 現(xiàn)兩攝像機(jī)的圖像在同一個(gè)平面上，則特征點(diǎn)P的圖像坐標(biāo)Y坐標(biāo)相同，SPYleft = Yright = Y，則由三角幾何關(guān)系得到：
(W)
[0075] 則視差為:DiSparity = Xleft-Xright，由此可計(jì)算出特征點(diǎn)P在相機(jī)坐標(biāo)系下的三維 坐標(biāo)為：
(1-2)
[0077]其中B為基線距，等于兩攝像機(jī)的投影中心連線的距離;f為相機(jī)焦距；
[0078] 因此，第一紅外圖形的任意一點(diǎn)只要能在第二紅外圖形找到對(duì)應(yīng)的匹配點(diǎn)，就可 以確定出該點(diǎn)的三維坐標(biāo)，這種方法是完全的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)運(yùn)算，像面上所有點(diǎn)只要存在相應(yīng)的 匹配點(diǎn)，就可以參與上述運(yùn)算，從而獲取其對(duì)應(yīng)的三維坐標(biāo)。
[0079] 優(yōu)選的，所述手分離模塊13,具體用于：
[0080] 將從所述第一紅外圖形和所述第二紅外圖形的圖像中所述深度在預(yù)設(shè)距離范圍 內(nèi)，且運(yùn)動(dòng)劇烈程度在預(yù)設(shè)劇烈程度范圍內(nèi)的物體判斷為手勢(shì)圖形。
[0081] 優(yōu)選的，所述指令獲取模塊16,具體用于：
[0082] 獲取所述控制指令配合模塊識(shí)別出的控制指令。
[0083] 優(yōu)選的，所述視頻獲取模塊11具有四個(gè)紅外傳感器，用于采集所述手勢(shì)操作方向 反射回來(lái)的紅外光信號(hào)，并按照同步的時(shí)鐘信號(hào)將采集到的紅外光信號(hào)經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換成四路 數(shù)字采樣信號(hào)發(fā)送給深度獲取模塊12,經(jīng)手分離模塊13判斷為手勢(shì)圖形后，手勢(shì)獲取模塊 14獲取具有四路數(shù)字采樣信號(hào)的手勢(shì)數(shù)據(jù)，然后經(jīng)無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊一 15發(fā)送給遠(yuǎn)距離手 勢(shì)控制服務(wù)器。
[0084]優(yōu)選的，所述曲線生成模塊23包括依次連接的預(yù)處理單元和曲線合成單元，所述 預(yù)處理單元還與所述數(shù)據(jù)緩存模塊22連接，所述曲線合成單元還與所述學(xué)習(xí)模塊和所述控 制指令匹配模塊連接，其中：
[0085]所述預(yù)處理單元，用于對(duì)所述四路數(shù)字采樣信號(hào)進(jìn)行平滑處理；
[0086] 所述曲線合成單元，用于根據(jù)平滑處理后的四路數(shù)字采樣信號(hào)，以時(shí)間為x軸，以 紅外傳感器采集到的紅外光信號(hào)的強(qiáng)度為y軸，分別將所述四個(gè)紅外傳感器采集到的紅外 光信號(hào)強(qiáng)度的變化趨勢(shì)擬合成四條曲線。
[0087] 優(yōu)選的，所述學(xué)習(xí)模塊24包括依次連接的曲率計(jì)算單元、變化率曲線生成單元、手 勢(shì)判斷單元以及存儲(chǔ)單元，所述曲率計(jì)算單元與所述曲線合成單元連接，所述存儲(chǔ)單元與 所述控制指令匹配模塊連接，其中：
[0088] 所述曲率計(jì)算單元，用于計(jì)算不同時(shí)間段內(nèi)所述曲線生成模塊輸出的四條曲線的 曲率；
[0089] 所述變化率曲線生成單元，用于根據(jù)所述四條曲線在不同時(shí)間段內(nèi)的曲率獲取所 述四個(gè)曲線的曲率隨時(shí)間變化的四條變化率曲線；
[0090] 所述手勢(shì)判斷單元，用于根據(jù)所述四條變化率曲線判斷用戶的手勢(shì)；
[0091] 所述存儲(chǔ)單元，用于根據(jù)所述手勢(shì)判斷單元的判斷結(jié)果存儲(chǔ)不同的手勢(shì)所對(duì)應(yīng)的 特征曲線模板。
[0092]優(yōu)選的，所述學(xué)習(xí)模塊24還包括連接在所述變化率曲線生成單元和所述手勢(shì)判斷 單元之間的觸發(fā)單元；
[0093]所述觸發(fā)單元，用于判斷當(dāng)前時(shí)刻所述四條變化率曲線中的曲率值是否有一個(gè)達(dá) 到預(yù)設(shè)的曲率范圍，若是，則觸發(fā)所述手勢(shì)判斷單元識(shí)別用戶的手勢(shì)。
[0094] 優(yōu)選的，所述手勢(shì)判斷單元包括依次連接的特征提取單元和手勢(shì)識(shí)別單元，所述 特征提取單元還與所述變化率曲線生成單元連接，所述手勢(shì)識(shí)別單元還與所述控制指令匹 配模塊連接，其中：
[0095] 所述特征提取單元，用于提取所述四條變化率曲線中的波峰值、波峰值出現(xiàn)的時(shí) 間以及波峰值出現(xiàn)前后的曲率變化特征；
[0096] 所述手勢(shì)識(shí)別單元，用于根據(jù)所述四條變化率曲線中的所述波峰值、所述波峰值 出現(xiàn)的時(shí)間以及所述波峰值出現(xiàn)前后的曲率變化特征識(shí)別出用戶的手勢(shì)。
[0097] 優(yōu)選的，所述無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊二21包括接收器、分發(fā)器、流控器和頻控器，接收 器用于接收無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊一發(fā)送的遠(yuǎn)距離手勢(shì)控制終端數(shù)據(jù)，分發(fā)器將接收器接收的 遠(yuǎn)距離手勢(shì)控制終端數(shù)據(jù)分發(fā)至數(shù)據(jù)緩存模塊，并將遠(yuǎn)距離手勢(shì)控制終端數(shù)據(jù)接收的速度 傳遞給自適應(yīng)控制器模塊，流控器將自適應(yīng)控制器模塊產(chǎn)生的自適應(yīng)值發(fā)送給頻控器，以 控制遠(yuǎn)距離手勢(shì)控制終端數(shù)據(jù)接收的速率。
[0098]圖2示出了本發(fā)明的一種遠(yuǎn)距離手勢(shì)控制方法。該方法具體包括如下步驟：
[0099] S1.視頻獲取模塊獲取紅外圖形，深度獲取模塊獲取來(lái)自不同紅外攝像機(jī)的紅外 圖形的深度；
[0100] S2.從所述紅外圖形中分離出紅外手勢(shì)圖形，手勢(shì)獲取模塊獲取紅外手勢(shì)圖形的 數(shù)據(jù)，然后發(fā)送給遠(yuǎn)距離手勢(shì)控制服務(wù)器；
[0101] S3.曲線生成模塊根據(jù)所述手勢(shì)數(shù)據(jù)生成相應(yīng)數(shù)據(jù)曲線，在此之前，學(xué)習(xí)模塊預(yù)先 學(xué)習(xí)并存儲(chǔ)不同手勢(shì)所對(duì)應(yīng)的特征曲線模板；
[0102] S4.控制指令匹配模塊根據(jù)所述數(shù)據(jù)曲線和所述特征曲線模板識(shí)別出用戶的手 勢(shì)，并根據(jù)用戶的手勢(shì)輸出相應(yīng)的控制指令；
[0103] S5.將控制指令發(fā)送給遠(yuǎn)距離手勢(shì)控制終端，并執(zhí)行該指令。
[0104] 優(yōu)選的，所述步驟S1具體包括：
[0105] 對(duì)不同紅外攝像機(jī)中的具有相同時(shí)間戳的圖像中的同一個(gè)物體采用雙目成像方 式計(jì)算出物體到攝像頭的距離作為該物體的深度，具體采用如下雙目成像方式計(jì)算物體的 深度：
[0106] 設(shè)兩攝像機(jī)在同一時(shí)刻觀看空間物體的同一特征點(diǎn)，分別在第一紅外 圖形和第二紅外圖形上獲取了點(diǎn)P的圖像，它們的圖像坐標(biāo)分別為pi eft=(Xleft，Yleft)，pright =(Xright, Yright)；
[0107] 現(xiàn)兩攝像機(jī)的圖像在同一個(gè)平面上，則特征點(diǎn)P的圖像坐標(biāo)Y坐標(biāo)相同，SPYleft = Yright = Y，則由三角幾何關(guān)系得到：
(i-i)
[0109] 則視差為:Disparity = Xleft-Xright，由此可計(jì)算出特征點(diǎn)P在相機(jī)坐標(biāo)系下的三維 坐標(biāo)為：
(1-2) 其中B為基線距，等于兩攝像機(jī)的投影中心連線的距離;f為相機(jī)焦距；
[0112]因此，第一紅外圖形的任意一點(diǎn)只要能在第二紅外圖形找到對(duì)應(yīng)的匹配點(diǎn)，就可 以確定出該點(diǎn)的三維坐標(biāo)，這種方法是完全的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)運(yùn)算，像面上所有點(diǎn)只要存在相應(yīng)的 匹配點(diǎn)，就可以參與上述運(yùn)算，從而獲取其對(duì)應(yīng)的三維坐標(biāo)。
[0113]優(yōu)選的，在步驟S2中，將所述物體的深度在預(yù)設(shè)距離范圍內(nèi)，且運(yùn)動(dòng)劇烈程度在預(yù) 設(shè)劇烈程度范圍內(nèi)的物體判斷為手勢(shì)圖形。
[0114]優(yōu)選的，在步驟S1中，視頻獲取模塊具有四個(gè)紅外傳感器，用于采集所述手勢(shì)操作 方向反射回來(lái)的紅外光信號(hào)，并按照同步的時(shí)鐘信號(hào)將采集到的紅外光信號(hào)經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換成 四路數(shù)字采樣信號(hào)發(fā)送給深度獲取模塊。
[0115]優(yōu)選的，在步驟S2中，經(jīng)手分離模塊判斷為手勢(shì)圖形后，手勢(shì)獲取模塊獲取具有四 路數(shù)字采樣信號(hào)的手勢(shì)數(shù)據(jù)，然后經(jīng)無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊一發(fā)送給遠(yuǎn)距離手勢(shì)控制服務(wù)器。 [0116]優(yōu)選的，在步驟S3中，根據(jù)所述數(shù)據(jù)緩存模塊輸出的四路數(shù)字采樣信號(hào)將所述四 個(gè)紅外傳感器采集到的紅外光信號(hào)強(qiáng)度的變化趨勢(shì)擬合成四條曲線具體包括：
[0117] 對(duì)所述數(shù)據(jù)緩存器輸出的四路數(shù)字采樣信號(hào)進(jìn)行平滑處理；
[0118] 根據(jù)平滑處理后的四路數(shù)字采樣信號(hào)，以時(shí)間為x軸，以紅外傳感器采集到的紅外 光信號(hào)的強(qiáng)度為y軸，分別將所述四個(gè)紅外傳感器采集到的紅外光信號(hào)強(qiáng)度的變化趨勢(shì)擬 合成四條曲線。
[0119] 優(yōu)選的，所述預(yù)先學(xué)習(xí)并存儲(chǔ)不同的手勢(shì)所對(duì)應(yīng)的特征曲線模板具體包括：
[0120] 將所述四個(gè)紅外傳感器采集到的紅外光信號(hào)強(qiáng)度的變化趨勢(shì)擬合成四條曲線，并 計(jì)算不同時(shí)間段內(nèi)所述四條曲線的曲率；
[0121] 根據(jù)所述四條曲線在不同時(shí)間段內(nèi)的曲率獲取所述四個(gè)曲線的曲率隨時(shí)間變化 的四條變化率曲線；
[0122] 根據(jù)所述四條變化率曲線判斷用戶的手勢(shì)，并根據(jù)判斷結(jié)果存儲(chǔ)不同的手勢(shì)所對(duì) 應(yīng)的特征曲線模板。
[0123] 優(yōu)選的，所述根據(jù)所述四條變化率曲線判斷用戶的手勢(shì)，并根據(jù)判斷結(jié)果存儲(chǔ)不 同的手勢(shì)所對(duì)應(yīng)的特征曲線模板之前還包括；
[0124] 判斷當(dāng)前時(shí)刻所述四條變化率曲線中的曲率值是否有一個(gè)達(dá)到預(yù)設(shè)的曲率范圍， 若是，則進(jìn)入根據(jù)所述四條變化率曲線判斷用戶的手勢(shì)的步驟。
[0125] 優(yōu)選的，所述根據(jù)所述四條變化率曲線判斷用戶的手勢(shì)具體包括：
[0126] 提取所述四條變化率曲線中的波峰值、波峰值出現(xiàn)的時(shí)間以及波峰值出現(xiàn)前后的 曲率變化特征；
[0127] 根據(jù)所述四條變化率曲線中的所述波峰值、所述波峰值出現(xiàn)的時(shí)間以及所述波峰 值出現(xiàn)前后的曲率變化特征識(shí)別出用戶的手勢(shì)。
[0128] 如上所述，雖然根據(jù)實(shí)施例所限定的實(shí)施例和附圖進(jìn)行了說(shuō)明，但對(duì)本技術(shù)領(lǐng)域 具有一般知識(shí)的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)能從上述的記載中進(jìn)行各種修改和變形。例如，根據(jù)與說(shuō)明 的技術(shù)中所說(shuō)明的方法相不同的順序來(lái)進(jìn)行，和/或根據(jù)與說(shuō)明的系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)、裝置、電路等 構(gòu)成要素所說(shuō)明的方法相不同的形態(tài)進(jìn)行結(jié)合或組合，或根據(jù)其他構(gòu)成要素或均等物進(jìn)行 替換或置換也可達(dá)成適當(dāng)?shù)男Ч?duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫 離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，做出若干等同替代或明顯變型，而且性能或用途相同，都應(yīng)當(dāng)視為 屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于手勢(shì)的遠(yuǎn)距離控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括遠(yuǎn)距離手勢(shì)控制終端和遠(yuǎn)距離手勢(shì)控 制服務(wù)器； 其中，遠(yuǎn)距離手勢(shì)控制終端包括： 視頻獲取模塊，用于從第一紅外攝像頭獲取第一紅外圖形，從第二紅外攝像頭獲取第 二紅外圖形； 深度獲取模塊，用于將所述第一紅外圖形和所述第二紅外圖形所包括的圖像中相同的 物體采用雙目成像方式計(jì)算物體到攝像頭的距離作為該物體的深度； 手分離模塊，用于根據(jù)所述深度從所述第一紅外圖形和所述第二紅外圖形的圖像中檢 測(cè)出手圖形； 手勢(shì)獲取模塊，用于獲取經(jīng)手分離模塊確認(rèn)為手勢(shì)圖形的手勢(shì)數(shù)據(jù)； 無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊一，用于將遠(yuǎn)距離手勢(shì)控制終端的手勢(shì)數(shù)據(jù)發(fā)送至所述遠(yuǎn)距離手勢(shì) 控制服務(wù)器，并用來(lái)接收來(lái)自遠(yuǎn)距離手勢(shì)控制服務(wù)器發(fā)送的相關(guān)指令數(shù)據(jù)； 指令獲取模塊，用于從無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊一獲取所述手勢(shì)對(duì)應(yīng)的執(zhí)行指令； 執(zhí)行模塊，用于執(zhí)行所述執(zhí)行指令； 遠(yuǎn)距離手勢(shì)控制服務(wù)器包括無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊二、數(shù)據(jù)緩存模塊、曲線生成模塊、學(xué)習(xí) 板塊和巧制指令匹配板塊： 無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊二，用于接收所述終端無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊一發(fā)送的遠(yuǎn)距離手勢(shì)數(shù) 據(jù)； 數(shù)據(jù)緩存模塊，用于接收所述手勢(shì)信號(hào)數(shù)據(jù)，并按照先進(jìn)先出的原則將所述手勢(shì)信號(hào) 數(shù)據(jù)發(fā)送至所述控制指令匹配模塊和曲線生成模塊； 曲線生成模塊，用于根據(jù)所述手勢(shì)數(shù)據(jù)的變化趨勢(shì)擬合成曲線； 學(xué)習(xí)模塊，用于預(yù)先學(xué)習(xí)并存儲(chǔ)不同的手勢(shì)所對(duì)應(yīng)的特征曲線模板； 控制指令匹配模塊，用于根據(jù)所述擬合成的曲線和所述特征曲線模板識(shí)別出用戶的手 勢(shì)，并根據(jù)用戶的手勢(shì)輸出相應(yīng)的控制指令，并將控制指令經(jīng)由無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊二發(fā)送 給所述遠(yuǎn)距離手勢(shì)控制終端。2. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述深度獲取模塊，具體用于： 對(duì)所述第一紅外圖形和所述第二紅外圖形中具有相同時(shí)間戳的圖像中的同一個(gè)物體 采用雙目成像方式計(jì)算出物體到攝像頭的距離作為該物體的深度； 設(shè)兩攝像機(jī)在同一時(shí)刻觀看空間物體的同一特征點(diǎn)P(xc，yc，zc)，分別在第一紅外圖形 和第二紅外圖形上獲取了點(diǎn)P的圖像，它們的圖像坐標(biāo)分別為Pleft= Uleft ,Yleft) ,Pright = (Xright,Yright)； 現(xiàn)兩攝像機(jī)的圖像在同一個(gè)平面上，則特征點(diǎn)P的圖像坐標(biāo)Y坐標(biāo)相同，目化Sft = Yright =Y,則由S角幾何關(guān)系得到： (1-1)則視差為:Di :可計(jì)算出特征點(diǎn)P在相機(jī)坐標(biāo)系下的=維坐標(biāo) 為： (1-2) 其中B為基線距，等于兩攝像機(jī)的投影中屯、連線的距離;f為相機(jī)焦距； 因此，第一紅外圖形的任意一點(diǎn)只要能在第二紅外圖形找到對(duì)應(yīng)的匹配點(diǎn)，就可W確 定出該點(diǎn)的=維坐標(biāo)，運(yùn)種方法是完全的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)運(yùn)算，像面上所有點(diǎn)只要存在相應(yīng)的匹配 點(diǎn)，就可W參與上述運(yùn)算，從而獲取其對(duì)應(yīng)的=維坐標(biāo)。3. 如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述手分離模塊，具體用于： 將從所述第一紅外圖形和所述第二紅外圖形的圖像中所述深度在預(yù)設(shè)距離范圍內(nèi)，且 運(yùn)動(dòng)劇烈程度在預(yù)設(shè)劇烈程度范圍內(nèi)的物體判斷為手勢(shì)圖形。4. 如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述指令獲取模塊，具體用于： 獲取所述控制指令配合模塊識(shí)別出的控制指令。5. 如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述視頻獲取模塊具有四個(gè)紅外傳感器，用 于采集所述手勢(shì)操作方向反射回來(lái)的紅外光信號(hào)，并按照同步的時(shí)鐘信號(hào)將采集到的紅外 光信號(hào)經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換成四路數(shù)字采樣信號(hào)發(fā)送給深度獲取模塊，經(jīng)手分離模塊判斷為手勢(shì)圖 形后，手勢(shì)獲取模塊獲取具有四路數(shù)字采樣信號(hào)的手勢(shì)數(shù)據(jù)，然后經(jīng)無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊一 發(fā)送給遠(yuǎn)距離手勢(shì)控制服務(wù)器。6. 如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述曲線生成模塊包括依次連接的預(yù)處理單 元和曲線合成單元，所述預(yù)處理單元還與所述數(shù)據(jù)緩存模塊連接，所述曲線合成單元還與 所述學(xué)習(xí)模塊和所述控制指令匹配模塊連接，其中： 所述預(yù)處理單元，用于對(duì)所述四路數(shù)字采樣信號(hào)進(jìn)行平滑處理； 所述曲線合成單元，用于根據(jù)平滑處理后的四路數(shù)字采樣信號(hào)，W時(shí)間為X軸，W紅外 傳感器采集到的紅外光信號(hào)的強(qiáng)度為y軸，分別將所述四個(gè)紅外傳感器采集到的紅外光信 號(hào)強(qiáng)度的變化趨勢(shì)擬合成四條曲線。7. 如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述學(xué)習(xí)模塊包括依次連接的曲率計(jì)算單 元、變化率曲線生成單元、手勢(shì)判斷單元W及存儲(chǔ)單元，所述曲率計(jì)算單元與所述曲線合成 單元連接，所述存儲(chǔ)單元與所述控制指令匹配模塊連接，其中： 所述曲率計(jì)算單元，用于計(jì)算不同時(shí)間段內(nèi)所述曲線生成模塊輸出的四條曲線的曲 率. 所述變化率曲線生成單元，用于根據(jù)所述四條曲線在不同時(shí)間段內(nèi)的曲率獲取所述四 個(gè)曲線的曲率隨時(shí)間變化的四條變化率曲線； 所述手勢(shì)判斷單元，用于根據(jù)所述四條變化率曲線判斷用戶的手勢(shì)； 所述存儲(chǔ)單元，用于根據(jù)所述手勢(shì)判斷單元的判斷結(jié)果存儲(chǔ)不同的手勢(shì)所對(duì)應(yīng)的特征 曲線模板。8. 如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述學(xué)習(xí)模塊還包括連接在所述變化率曲線 生成單元和所述手勢(shì)判斷單元之間的觸發(fā)單元； 所述觸發(fā)單元，用于判斷當(dāng)前時(shí)刻所述四條變化率曲線中的曲率值是否有一個(gè)達(dá)到預(yù) 設(shè)的曲率范圍，若是，則觸發(fā)所述手勢(shì)判斷單元識(shí)別用戶的手勢(shì)。9. 如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述手勢(shì)判斷單元包括依次連接的特征提取 單元和手勢(shì)識(shí)別單元，所述特征提取單元還與所述變化率曲線生成單元連接，所述手勢(shì)識(shí) 別單元還與所述控制指令匹配模塊連接，其中： 所述特征提取單元，用于提取所述四條變化率曲線中的波峰值、波峰值出現(xiàn)的時(shí)間W 及波峰值出現(xiàn)前后的曲率變化特征； 所述手勢(shì)識(shí)別單元，用于根據(jù)所述四條變化率曲線中的所述波峰值、所述波峰值出現(xiàn) 的時(shí)間W及所述波峰值出現(xiàn)前后的曲率變化特征識(shí)別出用戶的手勢(shì)。10. 如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊二包括接收器、分發(fā) 器、流控器和頻控器，接收器用于接收無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊一發(fā)送的遠(yuǎn)距離手勢(shì)控制終端數(shù) 據(jù)，分發(fā)器將接收器接收的遠(yuǎn)距離手勢(shì)控制終端數(shù)據(jù)分發(fā)至數(shù)據(jù)緩存模塊，并將遠(yuǎn)距離手 勢(shì)控制終端數(shù)據(jù)接收的速度傳遞給自適應(yīng)控制器模塊，流控器將自適應(yīng)控制器模塊產(chǎn)生的 自適應(yīng)值發(fā)送給頻控器，W控制遠(yuǎn)距離手勢(shì)控制終端數(shù)據(jù)接收的速率。
【文檔編號(hào)】G06F3/01GK105912113SQ201610211112
【公開(kāi)日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年4月6日
【發(fā)明人】周琳, 陳林瑞
【申請(qǐng)人】四川東鼎里智信息技術(shù)有限責(zé)任公司