[发明专利]手掌开合手势识别方法和装置、人机交互方法和设备

权利要求书

1.一种手掌开合手势识别方法，用于通过图像处理识别手掌从开到合的合手势或从合到开的开手势，包括如下步骤：

多个图像获得步骤，获得按照时间顺序的多个图像；

手掌形状分割步骤，从多个图像中分割出手掌形状图像；

特征抽取步骤，从多个手掌形状图像中的每个抽取出描述手掌姿态的多个特征，其中每个特征从手掌开合手势过程中的取值变化过程看具有取值的单调特性；

最大差异特征向量计算步骤，对于该多个特征中的每个特征，计算该多个手掌形状图像在该特征上的最大差异量，该最大差异量由该多个手掌形状图像中的两个手掌形状图像按照预定顺序做差得到，具有符号和幅度两属性，且该最大差异量的绝对值是该多个手掌形状图像中的任意两个手掌形状图像在该特征上的差的绝对值中取值最大的，以及由上述多个特征的各个特征的最大差异量组成最大差异特征向量；以及

手掌开合手势判定步骤，基于该最大差异特征向量来判断该多个图像中是存在手掌开手势、手掌合手势还是不存在手掌开合手势。

2.根据权利要求1的手掌开合手势识别方法，还包括：

在判断存在手掌开或手掌合手势的情况下，确定手势的起始帧和终止帧；

其中确定和每个特征所在的最大差异量相关联的两个图像，并将该两个图像作为从该每个特征视角看去的手势的候选起始帧和候选终止帧；以及

基于各个特征的权重以及从各个特征视角得到的手势候选起始帧和候选终止帧，确定手势起始帧和终止帧。

3.根据权利要求1的手掌开合手势识别方法，其中所述多个图像的数目通过开合手势图像帧数频率直方图及所指定的置信水平共同决定。

4.根据权利要求1的手掌开合手势识别方法，其中所述多个图像是通过滑动窗口从输入的图像序列中依次选择的，

所述手掌开合手势识别方法还包括：

沿图像序列依次移动滑动窗口的位置；

对移动后的滑动窗口内的多个图像执行所述手掌形状分割步骤、特征抽取步骤、最大差异特征向量计算步骤和手掌开合手势判定步骤；以及

如果移动前后的滑动窗口内的多个图像的手势识别结果得到相同的手掌开合手势，则合并该手掌开合手势识别结果为一个手掌开合手势，并相应地修正起始帧和终止帧。

5.根据权利要求1的手掌开合手势识别方法，其中，所述特征抽取步骤中抽取的多个特征选自下列各项：包括沿手掌主方向覆盖手掌的最小矩形的长度，宽度和面积；手掌轮廓线所在凸包的凸包线长度，凸包面积和凸包缺陷；以及手掌轮廓线的长度和轮廓线所围成手掌形状的面积

6.一种手掌开合手势识别装置，用于通过图像处理识别手掌从开到合的合手势或从合到开的开手势，包括如下部件：

多个图像获得部件，获得按照时间顺序的多个图像；

手掌形状分割部件，从多个图像中分割出手掌形状图像；

特征抽取部件，从多个手掌形状图像中的每个抽取出描述手掌姿态的多个特征，其中每个特征从手掌开合手势过程中的取值变化过程看具有取值递增或递减的单调特性；

最大差异特征向量计算部件，对于该多个特征中的每个特征，计算该多个手掌形状图像在该特征上的最大差异量，该最大差异量由该多个手掌形状图像中的两个手掌形状图像按照预定顺序做差得到，具有符号和幅度两属性，且该最大差异量的绝对值是该多个手掌形状图像中的任意两个手掌形状图像在该特征上的差的绝对值中取值最大的，以及由上述多个特征的各个特征的最大差异量组成最大差异特征向量；以及

手掌开合手势判定部件，基于该最大差异特征向量来判断该多个图像中是存在手掌开手势、手掌合手势还是不存在手掌开合手势。

7.一种人机交互设备，所述人机交互设备包括：

权利要求6所述的手掌开合手势识别装置；

手势识别控制装置，用于根据手的运动和前一手势的状态来控制何时开启手掌开合手势识别装置进行手势识别；

手势-命令对应装置，用于将手掌开合手势对应到控制命令，并且当识别到手掌开合手势时，执行对应的控制命令。

8.根据权利要求7的人机交互设备，还包括，手掌位置不动状态检测器，用于检测手掌位置是否不动，其中所述手势识别控制装置基于手掌位置不动状态检测器的检测结果来控制何时开启手掌开合手势识别装置进行手势识

别。