[发明专利]一种基于动态手势和人脸识别的灯具控制系统

权利要求书

1.一种基于动态手势和人脸识别的灯具控制系统，其特征在于：包括主控模块、视频采集模块、处理分析模块、数据传输模块和灯具控制模块；

所述主控模块用于调用视频采集模块和处理分析模块，以及控制各模块之间控制信号的发送和接收；

所述视频采集模块用于采集用户的视频数据；

所述处理分析模块用于接收视频采集模块采集的视频数据，对视频数据中用户的手部进行检测，检测手部状态和运动轨迹，当检测到处理信号时，对之前手部的运动轨迹进行分析处理，当用户的手势运动轨迹与设定的模板轨迹重合时，给出手势信号，并且同时进行人脸的检测、人脸的识别和人脸表情的识别工作，然后根据手势和人脸的状态进行综合的判断给出灯具的控制信号，所述灯具的控制信号由所述主控模块通过数据传输模块传送到灯具控制模块；

所述灯具控制模块用于接收灯具的控制信号从而控制灯具的状态变化，并将灯具的变化状态回传给主控模块。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述主控模块用于调用视频采集模块和处理分析模块，以及控制各模块之间控制信号的发送和接收，具体为：

步骤a：调用视频采集模块捕获用户的视频数据；

步骤b：调用处理分析模块处理视频数据；

步骤c：重复步骤a~步骤b直至处理分析模块返回手势和人脸的状态判断结果；

步骤d：根据手势和人脸的状态判断结果调用灯具控制模块；

步骤e：灯具控制模块根据主控模块发送的控制信号变换灯具，并将灯具状态回传；

步骤f：主控模块接收灯具控制模块的回传信号。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于：所述处理分析模块具备基于视频数据的人手检测、人手运动轨迹识别、人脸的检测、人脸的识别和人脸表情识别功能；具体流程为：

步骤1：接收主控模块控制指令及视频采集模块采集的视频数据；

步骤2：进行人手检测；

步骤3：检测手部状态，直到发现轨迹开始手势；

步骤4：对检测到的人手进行跟踪，记录运动轨迹，同时通过RGB图像进行人脸的检

测，保存有效的人脸区域；

步骤5：发现轨迹结束手势；

步骤6：对运动轨迹进行识别，当运动轨迹与预设模板轨迹相匹配时，并且根据人脸

检测结果，对人脸提取特征，将特征值输入到设计的人脸模型中，给出人脸识别结果，所述人脸识别结果包括人脸识别和表情识别，经过综合的决策向主控模块返回相应信号，并结束处理分析；当运动轨迹与预设模板轨迹不符时，返回步骤3继续跟踪；如果识别出有效手势，但是人脸信息并没有有效结果，那么人脸按照默认参数设定。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于：在人手检测过程中选取连续的多帧作为备选，然后利用多帧中数据的中值来作为代表点，能有效的减少数据的抖动。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于：所述手势的识别具体为：

第一步：手势归一化

（1）接收到开始指令时开始记录轨迹点，经过运动手势深度信息的判断，去掉深度方向信息量，然后将运动的点记录到轨迹中，直到发现停止的手势；

（2）根据轨迹数组里每个点的二维坐标（X、Y）最大值与最小值求出上下左右的边缘，求出该手势路径点最小外接矩形；

（3）手势坐标归一化：以手势中心点为原点，将手势里顶点归一化到-1<=x<=1, -1<=y<=1空间中；

（4）手势选择归一化：以求得的手势中心为原点，将起始点旋转到规定的方向；

（5）数组长度归一化：将手势路径按照长度均匀划分成N段，对手势数据进行等距重采样；

第二步：手势相似度

规定轨迹的点乘为：

手势相似：

由此根据两个手势的相似度计算出一个匹配分数，用户输入了一个手势T，用该手势的路径和手势样本库的所有样本计算相似度，然后求出相似度最大的那个样本，并且该匹配分数大于设定阀值，即可以判断用户输入的手势为手势。