[发明专利]基于单目视觉复杂背景下的手势分割方法

说明书

技术领域

    本发明涉及手势分割技术，特别是人机交互中的分割技术，尤指一种基于单目摄像头下对复杂背景下的基于单目视觉复杂背景下的手势分割方法。其可广泛应用与体感交互系统，并可以结合手势识别技术实现手势控制系统以便完成一些体感游戏、休闲娱乐运动、学术PPT等的自然交互。

背景技术

    近几年随着计算机技术的发展，人机交互技术已从键盘和鼠标逐步被自然人体所代替。鉴于手势具有直观、自然地特点，手势已经成为自然人机交互的一种重要手段。作为新型的自然交互技术，基于计算机视觉的手势识别在生活中的应用还不够广泛。

    基于单目视觉的手势识别中手势分割是手势识别是最关键的步骤，其分割效果直接影响到后续的跟踪、特征提取及识别的效果。但由于环境等多方面因素的影响导致基于单目摄像头复杂背景下的手势分割效果还不够理想。市场上有一些基于Kinect的手势识别方法，但是由于Kinect设备成本较高，不适用广泛的推广，因此Kinect设备并没有深入广大百姓的生活里。目前国内外也有一些手势识别的研究，但是由于在单目摄像头复杂背景下的手势分割效果还不够理想，因此降低设备成本、发明一种在单目摄像头复杂背景下的准确地实现手势分割方法是目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于单目视觉复杂背景下的手势分割方法，是一种基于单目摄像头复杂背景下准确地实现手势分割的方法，解决了现有的基于单目摄像头无法准确分割出复杂背景下的手势的问题。其是基于肤色探测法与帧差法相结合的技术方案，其内部实现了图像由RGB颜色空间（RGB颜色是红色Red、绿色Green和蓝色Blue三基色的字母缩写）向YCbCr（YCbCr其中Y是指亮度分量，Cb指蓝色色度分量，而Cr指红色色度分量）颜色空间转换的方法、基于肤色探测法中椭圆模型改进的方法、帧差法等，达到了手势的实时分割、检测正确率高、误检率低等效果。人体必需保持手部的运动，身体其他部位的静止，本发明支持单手、多手以及复杂手势的分割。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

在获取手势图像时，采用单目摄像头获取视频流。然后将视频流中的图像序列进行处理。对手势图像进行颜色空间转换后，经过肤色探测法肤色模型的改进，提取出肤色信息，再经过帧差法的处理实现手势图像的分割。本发明的技术要点是：一、肤色探测法中图像颜色空间的选择：在肤色探测法中存在多种颜色空间，颜色空间的选择直接影响到分割的效果，究竟选择哪一种颜色空间最适合本发明，需要做大量的实验来论证。本发明选择了YCbCr颜色空间。二、肤色探测法中颜色空间的转换：选择了YCbCr颜色空间之后，需要将获取的图像由RGB颜色空间转换到YCbCr颜色空间。颜色空间的转换对后续的分割效果产生很大的影响。三、肤色探测法中椭圆模型的改进：椭圆模型的改进能够准确的实现肤色区域的分割与检测。四、帧差法的实现：帧差法能够将检测出的肤色信息进行处理准确的分割出手部信息。

本发明的基于单目视觉复杂背景下的手势分割方法的具体步骤如下：

    本发明的有益效果在于：基于Kinect设备的手势分割造价高，不适于广大百姓的使用。传统的基于单目摄像头复杂背景下的手势分割准确率不高，影响后续的手势识别功能。本发明在价格上解决了Kinect设备造价高的问题，只需要一个普通的RGB摄像头。在准确率上解决了基于单目摄像头复杂背景下的手势分割准确率不高的问题，从而为手势识别、手势控制等人机交互工作提供了必要的保障。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明的流程图；

图2为本发明的手势图像在RGB颜色空间进行的手势分割效果图；

图3为本发明的手势图像在RG（Red红色、Green绿色）颜色空间进行的手势分割效果图；

图4为本发明的手势图像在YCbCr颜色空间进行的手势分割效果图；

图5为本发明的手势图像在HSV(Hue色度,Saturation饱和度,Value亮度)颜色空间进行的手势分割效果图；

图6为本发明的手势图像经过传统椭圆模型的检测肤色信息的效果图；

图7为本发明的手势图像经过改进的椭圆模型检测肤色信息的效果图；

图8为本发明的手势图像经过帧差法获取手势信息的效果图。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明的详细内容及其具体实施方式。