[发明专利]一种手势识别方法

摘要

本发明属于手势识别技术领域，涉及一种手势识别方法，包括如下步骤：通过Kinect实时获取深度图像序列；通过Kinect实时获取手掌中心和手肘中心的位置，并根据每帧图像的深度信息提取手部轮廓；根据手掌中心位置、手肘中心位置和手部轮廓，计算指尖位置和指根位置，提取特征；将步骤3中提取的特征和模板库中的手势特征进行匹配，进入分类器，按分类器的分类标准选择出最接近的手势为识别出的手势，并将每一帧识别出的手势保存在队列Q中；分析队列Q中该帧和之前四帧的识别结果，选取出现数量最多的手势，作为最终识别结果。本发明使用Kinect获取深度信息，结合数字图像分析技术，能够快速准确的识别操控者的手势。

主权项

1.一种手势识别方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤1，通过Kinect实时获取深度图像序列；/n步骤2，通过Kinect实时获取手掌中心和手肘中心的位置，并根据每帧图像的深度信息提取手部轮廓；/n步骤3，根据手掌中心位置、手肘中心位置和手部轮廓，计算指尖位置和指根位置，提取特征；/n所述特征包括手指个数N，每个手指对应的指尖点与手掌中心点和手肘中心点连线的垂直距离Distance，每个手指的指尖点和手掌中心点间的欧氏距离Long，手部轮廓的最大内接圆的半径maxdist和圆心，以及手部轮廓多边形的最小包围矩形的长width、宽height、左上角及右上角顶点坐标，其中Distance、Long、maxdist、width、height、左上角及右上角顶点坐标都是以像素为单位；/n步骤4，将步骤3中提取的特征和模板库中的手势特征进行匹配，进入分类器，按分类器的分类标准选择出最接近的手势为识别出的手势，并将每一帧识别出的手势保存在队列Q中；/n按照下述条件，识别右手手势：/nStep1：若N＝0，则根据多边形的最小包围矩形的长width、宽height和多边形的最大内接圆半径maxdist、圆心，以最大内接圆圆心为中心，将圆的半径扩大1.8倍，形成新的圆，判断新的圆是否包围了多边形的最小包围矩形的左上角顶点；若包围，则判定手势为十，即五指握拳；否则，进行空洞检测；若有空洞，则判定手势为九，即食指成弯勾状，其余各指握于掌心；若无空洞，则判定手势为七，即大拇指、食指和中指伸出，指尖并拢，其余各指握于掌心；/nStep2：若N＝1，且-25个像素＜Distance＜5个像素，且Long＞2.5×maxdist，则判定手势为一，即食指伸直，其余各指握于掌心；/nStep3：若N＝2，且两个手指的Distance都介于-20个像素与24个像素之间，则判定手势为二，即食指和中指伸直，其余各指握于掌心；/nStep4：若N＝2，且其中一个手指的Distance介于-5个像素与24个像素之间，另一个手指的Distance介于-40个像素与-20个像素之间，则判定手势为八，即大拇指和食指伸出成一定角度，其余各指握于掌心；/nStep5：若N＝2，且其中一个手指的Distance介于24个像素与60个像素之间，另一个手指的Distance介于-40个像素与-20个像素之间，则判定手势为六，即大拇指和小拇指张开，其余各指握于掌心；/nStep6：若N＝3，且三个手指的Distance都介于-30个像素与50个像素之间，则判定手势为三，即食指、中指和无名指伸直，大拇指和小拇指握于掌心；/nStep7：若N＝4，且四个手指的Distance都介于-30个像素与50个像素之间，则判定手势为四，即大拇指握于掌心，其余各指伸直；/nStep8：若N＝5，则判定手势为五，即五个手指全部伸直；/n按照下述条件，识别左手手势：/nStep1：若N＝0，则根据多边形的最小包围矩形的长width、宽height和多边形的最大内接圆半径maxdist、圆心，以最大内接圆圆心为中心，将圆的半径扩大1.8倍，形成新的圆，判断新的圆是否包围了多边形的最小包围矩形的右上角顶点；若包围，则判定手势为十，即五指握拳；否则，进行空洞检测；若有空洞，则判定手势为九，即食指成弯勾状，其余各指握于掌心；若无空洞，则判定手势为七，即大拇指、食指和中指伸出，指尖并拢，其余各指握于掌心；/nStep2：若N＝1，且-5个像素＜Distance＜25个像素，且Long＞2.5×maxdist，则判定手势为一，即食指伸直，其余各指握于掌心；/nStep3：若N＝2，且两个手指的Distance都介于-24个像素与20个像素之间，则判定手势为二，即食指和中指伸直，其余各指握于掌心；/nStep4：若N＝2，且其中一个手指的Distance介于-24个像素与5个像素之间，另一个手指的Distance介于20个像素与40个像素之间，则判定手势为八，即大拇指和食指伸出成一定角度，其余各指握于掌心；/nStep5：若N＝2，且其中一个手指的Distance介于-60个像素与-24个像素之间，另一个手指的Distance介于20个像素与40个像素之间，则判定手势为六，即大拇指和小拇指张开，其余各指握于掌心；/nStep6：若N＝3，且三个手指的Distance都介于-50个像素与30个像素之间，则判定手势为三，即食指、中指和无名指伸直，大拇指和小拇指握于掌心；/nStep7：若N＝4，且四个手指的Distance都介于-50个像素与30个像素之间，则判定手势为四，即大拇指握于掌心，其余各指伸直；/nStep8：若N＝5，则判定手势为五，即五个手指全部伸直；/n其中，空洞检测具体实施方法为：沿手肘中心到手掌中心的方向，以手掌中心附近某一像素点为起点，在多边形的最大内接圆半径的三倍范围内，扫描图像中的像素点，若在检查到点在多边形外部之后又检查到多边形内部点，则判定为有空洞；若在检查到点在多边形外部之后没有检查到多边形内部点，则判定为无空洞；/n步骤5，分析队列Q中该帧和之前四帧的识别结果，选取出现数量最多的手势，作为最终识别结果。/n