[发明专利]一种双目立体视觉检测手指指尖空间位置的方法与系统

说明书

技术领域

本发明涉及人机交互领域，尤其涉及的是一种双目立体视觉检测手指指尖空间位置的方法与系统。

背景技术

基于双目立体视觉的手势跟踪识别技术常用于构建人机交互系统。通过使用两个摄像头对用户的手势进行拍摄，并还原各个手指指尖的三维坐标，为后续的手势跟踪与识别提供有效的数据。在双目立体视觉系统中，当用户的手部与摄像头间的距离发生变化时，摄像头获取的手势图像也会相应地产生一些变化，对手势图像进行手指指尖检测时，若不能根据这些变化采取一些调节手段，就会使得检测率下降甚至无法进行检测。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种双目立体视觉检测手指指尖空间位置的方法与系统，旨在解决现有技术中红外双目视觉系统中指尖检测率不高的问题。

本发明的技术方案如下：

一种双目立体视觉检测手指指尖空间位置的方法，其中，所述方法包括以下步骤：

A、对设置有两个摄像头的红外双目立体视觉系统进行标定，并设置初始指尖检测参数值与红外照明光源的光照强度值；

B、通过两个摄像头以帧为单位分别获取第一手部图像与第二手部图像，之后对其先进行二值化处理后再进行形态学去噪处理；

C、对经过形态学去噪处理的二值化第一手部图像和经过形态学去噪处理的二值化第二手部图像进行连通域处理，之后对其先进行手部边界提取后再搜索手部指尖点；

D、匹配从第一手部边界图像和第二手部边界图像搜索得到的各指尖点，之后还原各手指指尖点的三维空间坐标，在获取下一帧的手部图像前，动态调节指尖检测参数与红外照明光源的光照强度。

所述双目立体视觉检测手指指尖空间位置的方法，其中，所述步骤B具体包括：

B1、双目立体视觉系统中的两个红外摄像头以帧为单位分别采集第一手部图像和第二手部图像，所述第一手部图像和所述第二手部图像均为红外手势图像；

B2、分别遍历两个红外摄像头所采集的所述第一手部图像和所述第二手部图像后，利用图像二值化处理方法对所述第一手部图像和所述第二手部图像进行二值化处理；

B3、对得到的二值化第一手部图像和二值化第二手部图像采用形态学运算去除噪声，消去所述二值化第一手部图像和所述二值化第二手部图像中的噪声点。

所述双目立体视觉检测手指指尖空间位置的方法，其中，所述步骤C具体包括：

C1、对经过形态学去噪处理的二值化第一手部图像和二值化第二手部图像进行连通域判别，并在所有连通域中只保留最大的连通区域，所述最大的连通区域是手部区域，即得到第一手部区域和第二手部区域；

C2、对所述第一手部区域和第二手部区域进行手部边界提取，得到第一手部边界图像和第二手部边界图像；

C3、沿着所述第一手部边界图像和所述第二手部边界图像的手部边界搜索所有手指的指尖点。

所述双目立体视觉检测手指指尖空间位置的方法，其中，所述步骤D具体包括：

D1、利用手指顺序约束法穷举出所述第一手部边界图像和所述第二手部边界图像中各指尖点之间的所有匹配组合后，确定正确匹配组合；

D2、结合双目立体视觉系统的标定参数，还原出各指尖点在三维空间中的位置坐标；

D3、获取下一帧的手部图像前，动态调节指尖检测参数与红外照明光源的光照强度。

所述双目立体视觉检测手指指尖空间位置的方法，其中，所述步骤B2具体包括：

B21、设定一灰度阈值T₁；

B22、遍历所述第一手部图像和第二手部图像，若图像中某个像素的灰度大于T₁，则将其标识为前景物体像素；否则将其标识为背景物体像素。

所述双目立体视觉检测手指指尖空间位置的方法，其中，所述步骤C2具体包括：

C21、对所述第一手部区域和所述第二手部区域分别以方形结构元素进行形态学腐蚀，其中形态学腐蚀如下式所示：,其中fHand分别为第一手部区域和第二手部区域，E为结构元素，为形态学腐蚀运算符，fErode为腐蚀后的结果；

C22、用fHand减去腐蚀的结果即可得到手部图像的边界，即，其中“-”表示逐像素相减，fEdge为得到的手部边界图像。

一种双目立体视觉检测手指指尖空间位置的系统，其中，包括：

初始化模块，用于对红外双目立体视觉系统进行标定，并设置初始指尖检测参数值与红外照明光源的光照强度值；