[发明专利]一种基于手势识别控制机器人运动的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及机器人的控制技术领域，特别涉及一种基于手势识别控制机器人运动的方法和系统。

背景技术

随着科学技术的发展，智能设备也广泛的应用于生活和工作当中，为人们提供了多种多样的娱乐方式和降低工作量等服务。但是有些智能设备体型较大、系统较复杂、程序操作较复杂繁琐，从而大大增加了普通用户学习使用的难度。所以能够简单的给智能机器人发出指令，智能机器人再做出相应动作，简化人机交互过程和降低交互难度，成为了目前急需解决的现实问题。

在人机交互技术发展的趋势下，人机交互方式会逐渐会更加便于操作，不再需要传统的鼠标、键盘等输入设备，当然也不会局限于传统的屏幕显示输出，输入输出方式将会是多种多样。在目前的大数据时代，已经不再是点对点的输入数据，而是加入了语言、姿势、环境条件等输入数据，以提高交互效率。交互方式也会逐渐智能化，不再是用键盘、鼠标、手写板等设备慢慢的输入数据，而是直接从用户的身体姿势、语音等表现方式来快速的获取交互信息，降低了交互的难度。交互方式的操作也会更加人性化，传统方式是需要用户去适应机器的交互方式，以机器为中心，这样就增加的交互的难度，现在的交互方式是以用户为中心，以符合用户的方式来交互，充分利用人的视觉、触觉、语音等协同合作，实现人性化的、自由的高效的输入输出，极大的提升用户的体验。手势识别技术的应用领域主要有：机器人、数码产品、手语识别系统、遥控装置、虚拟现实技术等等，目前在机器人控制方面的应用也是一个非常受关注的领域。

综合而言，新型的交互方式会以人为本，把机器作为多通道、多模式、多媒体的感知识别接收器，通过手势，语音，体姿、人脸等方式来传递信息，并且在通过计算机识别分析用户意图，再做出适合的回应。目前这方面研究也不少，有手势识别，人脸识别，人体跟踪等基于计算机视觉的手势识别，是通过视觉摄像头等设备获得手势动作图像，在进行数字图像处理分析，得以识别手势，然后达到人机交互的目的。新型交互方式更加方便、智能、效率高效，也符合人机交互技术的发展方向。

发明内容

本发明的目的在于采用更加方便、智能、高效率的人机交互方式，提供一种基于手势识别控制机器人的方法和系统，用户可以做出手势来控制机器人的运动，提高了用户与机器人的交互效率和便捷度。

为了实现上述发明目的，本发明提供了基于手势识别控制机器人的方法，包括：

步骤一、用户做出手势，并获取用户手势的图像或者视频；

步骤二、处理所述图像，获取用户静态手势的手势特征图像；或者处理所述视频，获取用户动态手势的手势意图；

步骤三、进行手势识别，将所述手势特征图像或者用户手势意图与预定义手势匹配，匹配成功后，获得与匹配的预定义手势对应的控制指令，并将所述控制指令传输至受控机器人。

优选地，所述方法还包括建立手势模板库，具体为设定所述预定义手势，每一种预定义手势对应相应的控制指令；所述手势模板库包括静态手势模板库和动态手势模板库。

优选地，所述手势包括静态手势和动态手势；所述静态手势，包括通过暂时静止不动的手指、手掌或者手掌连同手臂做出某种特殊的形状或姿态；所述动态手势，包括由一段时间内的一系列连续的所述静态手势所组成的时变的手势。

优选地，所述处理所述图像的步骤，具体为：通过滤波处理、形态学处理、颜色空间和肤色分割转换将用户静态手势的手势部位区域从所述静态手势图像中分离，并对所述手势部位区域进行轮廓描绘，获取用户静态手势的手势轮廓图像。

优选地，所述处理用户手势的视频，包括Camshift跟踪法，获取动态手势意图：当用户手势出现在视觉摄像头范围内时，便捕获手势，并且进行定位，然后再捕获下一帧图像中手掌的位置，由位置差来判断手掌的移动方向，以获取动态手势意图。

本发明还提供一种基于手势识别控制机器人运动的系统，包括：

视觉摄像头，用于获取用户做出的手势的图像或视频；

图像处理单元，用于处理所述图像，获取用户静态手势的手势特征图像，或者处理所述视频，获取用户动态手势的手势意图；

控制计算单元，用于通过所述手势特征图像或手势意图与预定义手势匹配，匹配成功后，获得与匹配的预定义手势对应的控制指令，并将所述控制指令传输至受控机器人。

进一步地，所述图像处理单元和控制计算单元集成为一个控制设备。

优选地，所述控制设备为台式计算机或服务器。

更进一步地，所述视觉摄像头、图像处理单元和控制计算单元集成为一个控制设备。