在圖像中檢測手指的方法及設(shè)備技術(shù)

提供了一種在圖像中檢測手指的方法及設(shè)備。所述方法包括：在從所述圖像生成的二值圖中提取穿越候選手指手掌的候選手指手掌中軸；生成所述候選手指手掌中軸所對應(yīng)的候選手指手掌的形狀特征；以及根據(jù)人的手指手掌的形狀特征，判斷所述候選手指手掌中軸是否來自人手。所述在圖像中檢測手指的方法及設(shè)備通過在圖像中提取出具有顯著物理意義的特征并利用所提取的特征進(jìn)行手指檢測，來準(zhǔn)確高效地檢測手指。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及圖像處理方法及設(shè)備，并且更具體地涉及一種在圖像中檢測手指的方法及設(shè)備、以及一種在圖像中進(jìn)行手勢識別的方法及設(shè)備。
技術(shù)介紹
目前，在基于視覺的人機(jī)交互領(lǐng)域中，已經(jīng)提出了多種手勢識別方法，這些手勢識別方法大多基于手指的檢測。然而，現(xiàn)有的大多數(shù)手指檢測方法往往在很小的局部范圍內(nèi)進(jìn)行手指檢測(例如，指尖領(lǐng)域)，并且所檢測的特征往往不具有明確的物理特性，例如，指根點、掌心點等重要的人手形狀信息在檢測過程中被忽略。在專利文獻(xiàn)1(JP2008152622A)中提供了一種用手指進(jìn)行交互的方法，其中首 先，在幾何顏色校正后，利用幀差法得到手區(qū)域；其次，通過距離變換的方法，把最大內(nèi)接圓中心定義為掌心點；然后，對整個手區(qū)域進(jìn)行橢圓擬合，以得到手方向，把指尖點定義為沿該方向的最遠(yuǎn)點。然而，依據(jù)在專利文獻(xiàn)I中提供的方法所進(jìn)行的掌心點和指尖點的估計的精度不高。此外，在該方法中，不提供指根估計，并且也不支持多手指的情況。在專利文獻(xiàn)2(JP9035066A)中提供了一種手勢識別方法，其中首先利用一些預(yù)處理方法，分割出手區(qū)域；其次，對該手區(qū)域進(jìn)行Hough變換，檢測直線并抑制空間臨近但較短的直線，通過剩余直線來確定手指數(shù)、指尖和方向；最后，根據(jù)手指數(shù)來判斷手勢操作。然而，專利文獻(xiàn)2中的手勢識別方法的檢測結(jié)果高度依賴于直線抑制，而這一操作非常困難和模糊。此外，在手指彎曲時，或者在所分割的手區(qū)域中包含了過多的手臂部分時，該手勢識別方法都會失效。因此，存在對于一種能夠利用具有顯著物理意義的特征準(zhǔn)確地進(jìn)行手指檢測方法及設(shè)備的需要。
技術(shù)實現(xiàn)思路
考慮到上述問題而提出了本專利技術(shù)。本專利技術(shù)的一個目的是提供一種在圖像中檢測手指的方法及設(shè)備，其通過在圖像中提取出具有顯著物理意義的特征并利用所提取的特征進(jìn)行手指檢測，來準(zhǔn)確高效地檢測手指。根據(jù)本專利技術(shù)的一方面，提供了一種在圖像中檢測手指的方法，包括在從所述圖像生成的二值圖中提取穿越候選手指手掌的候選手指手掌中軸；依據(jù)所述候選手指手掌中軸，生成所述候選手指手掌的形狀特征；以及根據(jù)人的手指手掌的形狀特征，判斷所述候選手指手掌中軸是否來自人手。在將所述在圖像中檢測手指的方法應(yīng)用于手勢識別的情況下，優(yōu)選地，所述在圖像中檢測手指的方法還可以包括將所有屬于同一手的手指手掌中軸進(jìn)行關(guān)聯(lián)；生成該手的姿態(tài)特征；以及依據(jù)所述姿態(tài)特征，進(jìn)行手勢識別。優(yōu)選地，根據(jù)本專利技術(shù)實施例，提取候選手指手掌中軸可以包括對所述二值圖進(jìn)行距離變換以生成距離變換圖，所述距離變換為對于所述二值圖中每一前景像素計算該前景像素到背景像素的最近距離以作為該前景像素的距離變換值，而背景像素的距離變換值為O;在所述二值圖中檢測候選指尖點；以及以所述候選指尖點為起點，從所述距離變換圖中提取候選手指手掌中軸。優(yōu)選地，根據(jù)本專利技術(shù)實施例，生成所述候選手指手掌的形狀特征包括在所述候選手指手掌中軸中提取手形關(guān)鍵點；以及基于所提取的手形關(guān)鍵點，確定所述候選手指手掌的形狀特征。 優(yōu)選地，所述手形關(guān)鍵點可以包括候選指尖點、候選指根點、和候選掌心點。優(yōu)選地，所述形狀特征可以包括以下至少一項候選手指寬度、歸一化候選手指長度、和歸一化候選手掌寬度，其中，所述候選手指寬度為所述候選指根點處的距離變換值，所述歸一化候選手指寬度為將所述候選指尖點與所述候選指根點之間的中軸長度除以所述候選手指寬度所得的商值，所述歸一化候選手掌寬度為將所述候選掌心點處的距離變換值除以所述候選手指寬度所得的商值。 優(yōu)選地，所述手的姿態(tài)特征包括以下至少一項伸出手指指數(shù)、手指方向、指尖位置、以及手臂方向。根據(jù)本專利技術(shù)的另一方面，提供了一種用于在圖像中檢測手指的設(shè)備，包括中軸提取裝置，其在從所述圖像生成的二值圖中提取穿越候選手指手掌的候選手指手掌中軸；形狀特征生成裝置，其依據(jù)所述候選手指手掌中軸生成所述候選手指手掌的形狀特征；以及手指決策裝置，其根據(jù)人的手指手掌的形狀特征判斷所述候選手指手掌中軸是否來自人手。在將所述在圖像中檢測手指的設(shè)備應(yīng)用于手勢識別的情況下，優(yōu)選地，所述在圖像中檢測手指的方法還可以包括關(guān)聯(lián)裝置，其將所有屬于同一手的手指手掌中軸相關(guān)聯(lián)；手姿態(tài)生成裝置，其生成手的姿態(tài)特征；以及手勢識別裝置，其依據(jù)所生成的手的姿態(tài)特征進(jìn)行手勢識別。優(yōu)選地，根據(jù)本專利技術(shù)實施例，所述中軸提取裝置包括距離變換部件，其對所述二值圖進(jìn)行距離變換以生成距離變換圖；指尖點檢測部件，其在所述二值圖中檢測候選指尖點；以及中軸形成部件，其以所述候選指尖點為起點，從所述距離變換圖中提取候選手指手掌中軸。優(yōu)選地，根據(jù)本專利技術(shù)實施例，所述形狀特征生成裝置包括關(guān)鍵點提取部件，其在所述候選手指手掌中軸中提取手形關(guān)鍵點；以及形狀特征確定部件，其基于所提取的手形關(guān)鍵點確定所述候選手指手掌的形狀特征。優(yōu)選地，所述手形關(guān)鍵點可以包括候選指尖點、候選指根點、和候選掌心點。優(yōu)選地，所述形狀特征可以包括以下至少一項候選手指寬度、歸一化候選手指長度、和歸一化候選手掌寬度，其中，所述候選手指寬度為所述候選指根點處的距離變換值，所述歸一化候選手指寬度為將所述候選指尖點與所述候選指根點之間的中軸長度除以所述候選手指寬度所得的商值，所述歸一化候選手掌寬度為將所述候選掌心點處的距離變換值除以所述候選手指寬度所得的商值。根據(jù)本專利技術(shù)的又一方面，提供了一種在圖像中進(jìn)行手勢識別的方法，包括在從所述圖像生成的二值圖中提取穿越候選手指手掌的候選手指手掌中軸；依據(jù)所述候選手指手掌中軸，生成所述候選手指手掌的形狀特征；根據(jù)人的手指手掌的形狀特征，判斷所述候選手指手掌中軸是否來自；判斷在所述二值圖中還存在其它的候選手指手掌中軸未經(jīng)過判別；將所有屬于同一手的手指手掌中軸進(jìn)行關(guān)聯(lián)；生成該手的姿態(tài)特征；以及依據(jù)所述姿態(tài)特征，進(jìn)行手勢識別。根據(jù)本專利技術(shù)的再一方面，提供了一種在圖像中進(jìn)行手勢識別的設(shè)備，包括中軸提取裝置，其在從所述圖像生成的二值圖中提取穿越候選手指手掌的候選手指手掌中軸；形狀特征生成裝置，其依據(jù)所述候選手指手掌中軸生成所述候選手指手掌的形狀特征；手指決策裝置，其根據(jù)人的手指手掌的形狀特征判斷所述候選手指手掌中軸是否來自人手；關(guān)聯(lián)裝置，其將所有屬于同一手的手指手掌中軸相關(guān)聯(lián)；手姿態(tài)生成裝置，其生成手的姿態(tài)特征；以及手勢識別裝置，其依據(jù)所生成的手的姿態(tài)特征進(jìn)行手勢識別。附圖說明 通過結(jié)合附圖對本專利技術(shù)的實施例進(jìn)行詳細(xì)描述，本專利技術(shù)的上述和其它目的、特征、優(yōu)點將會變得更加清楚，其中圖I圖示了根據(jù)本專利技術(shù)實施例的在圖像中檢測手指的方法的流程圖；圖2A圖示了圖I中的步驟SllO的提取候選手指手掌中軸的方法的示例流程圖；圖2B圖示了(a)灰度圖與(b)采用城區(qū)距離計算的距離變換圖的對應(yīng)關(guān)系的示例；圖3A圖示了圖I中的步驟S120的生成形狀特征的方法的示例流程圖；圖3B圖示了(a)人手的灰度圖像、(b)從該灰度圖像生成的二值圖的距離變換圖、與(C)距離曲線的對照關(guān)系的示例；圖4圖示了根據(jù)本專利技術(shù)實施例的在圖像中檢測手指的方法的進(jìn)一步擴(kuò)展的流程圖；圖5A圖示了手臂方向和手指方向的示例；圖5B圖示了指根點與手臂夾角的示例；圖6圖示了基于中軸線距離變換值分析得到的手指檢測結(jié)果；圖7圖示了根據(jù)本專利技術(shù)實施例的在圖像中檢測手指的設(shè)備的示意性框圖；以及圖8圖示了根據(jù)本專利技術(shù)實施例的在圖像中檢測手指的設(shè)備的應(yīng)用示本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】
一種在圖像中檢測手指的方法，包括：在從所述圖像生成的二值圖中提取穿越候選手指手掌的候選手指手掌中軸；依據(jù)所述候選手指手掌中軸，生成所述候選手指手掌的形狀特征；以及根據(jù)人的手指手掌的形狀特征，判斷所述候選手指手掌中軸是否來自人手。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：章鵬，李滔，熊懷欣，
申請(專利權(quán))人：株式會社理光，
類型：發(fā)明
國別省市：