[发明专利]在图像中检测手指的方法及设备

说明书

技术领域

本发明涉及图像处理方法及设备，并且更具体地涉及一种在图像中检测手指的方法及设备、以及一种在图像中进行手势识别的方法及设备。

背景技术

目前，在基于视觉的人机交互领域中，已经提出了多种手势识别方法，这些手势识别方法大多基于手指的检测。然而，现有的大多数手指检测方法往往在很小的局部范围内进行手指检测(例如，指尖领域)，并且所检测的特征往往不具有明确的物理特性，例如，指根点、掌心点等重要的人手形状信息在检测过程中被忽略。

在专利文献1(JP2008152622A)中提供了一种用手指进行交互的方法，其中：首先，在几何颜色校正后，利用帧差法得到手区域；其次，通过距离变换的方法，把最大内接圆中心定义为掌心点；然后，对整个手区域进行椭圆拟合，以得到手方向，把指尖点定义为沿该方向的最远点。然而，依据在专利文献1中提供的方法所进行的掌心点和指尖点的估计的精度不高。此外，在该方法中，不提供指根估计，并且也不支持多手指的情况。

在专利文献2(JP9035066A)中提供了一种手势识别方法，其中：首先利用一些预处理方法，分割出手区域；其次，对该手区域进行Hough变换，检测直线并抑制空间临近但较短的直线，通过剩余直线来确定手指数、指尖和方向；最后，根据手指数来判断手势操作。然而，专利文献2中的手势识别方法的检测结果高度依赖于直线抑制，而这一操作非常困难和模糊。此外，在手指弯曲时，或者在所分割的手区域中包含了过多的手臂部分时，该手势识别方法都会失效。

因此，存在对于一种能够利用具有显著物理意义的特征准确地进行手指检测方法及设备的需要。

发明内容

考虑到上述问题而提出了本发明。本发明的一个目的是提供一种在图像中检测手指的方法及设备，其通过在图像中提取出具有显著物理意义的特征并利用所提取的特征进行手指检测，来准确高效地检测手指。

根据本发明的一方面，提供了一种在图像中检测手指的方法，包括：在从所述图像生成的二值图中提取穿越候选手指手掌的候选手指手掌中轴；依据所述候选手指手掌中轴，生成所述候选手指手掌的形状特征；以及根据人的手指手掌的形状特征，判断所述候选手指手掌中轴是否来自人手。

在将所述在图像中检测手指的方法应用于手势识别的情况下，优选地，所述在图像中检测手指的方法还可以包括：将所有属于同一手的手指手掌中轴进行关联；生成该手的姿态特征；以及依据所述姿态特征，进行手势识别。

优选地，根据本发明实施例，提取候选手指手掌中轴可以包括：对所述二值图进行距离变换以生成距离变换图，所述距离变换为对于所述二值图中每一前景像素计算该前景像素到背景像素的最近距离以作为该前景像素的距离变换值，而背景像素的距离变换值为0；在所述二值图中检测候选指尖点；以及以所述候选指尖点为起点，从所述距离变换图中提取候选手指手掌中轴。

优选地，根据本发明实施例，生成所述候选手指手掌的形状特征包括：在所述候选手指手掌中轴中提取手形关键点；以及基于所提取的手形关键点，确定所述候选手指手掌的形状特征。

优选地，所述手形关键点可以包括：候选指尖点、候选指根点、和候选掌心点。

优选地，所述形状特征可以包括以下至少一项：候选手指宽度、归一化候选手指长度、和归一化候选手掌宽度，其中，所述候选手指宽度为所述候选指根点处的距离变换值，所述归一化候选手指宽度为将所述候选指尖点与所述候选指根点之间的中轴长度除以所述候选手指宽度所得的商值，所述归一化候选手掌宽度为将所述候选掌心点处的距离变换值除以所述候选手指宽度所得的商值。

优选地，所述手的姿态特征包括以下至少一项：伸出手指指数、手指方向、指尖位置、以及手臂方向。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于在图像中检测手指的设备，包括：中轴提取装置，其在从所述图像生成的二值图中提取穿越候选手指手掌的候选手指手掌中轴；形状特征生成装置，其依据所述候选手指手掌中轴生成所述候选手指手掌的形状特征；以及手指决策装置，其根据人的手指手掌的形状特征判断所述候选手指手掌中轴是否来自人手。

在将所述在图像中检测手指的设备应用于手势识别的情况下，优选地，所述在图像中检测手指的方法还可以包括：关联装置，其将所有属于同一手的手指手掌中轴相关联；手姿态生成装置，其生成手的姿态特征；以及手势识别装置，其依据所生成的手的姿态特征进行手势识别。