CN102880287B - 手势识别方法及手势识别装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种手势识别方法和手势识别装置，所述手势识别方法包括：创建屏幕坐标系；采集手势运动轨迹，并将所述运动轨迹映射至所述屏幕坐标系；构造运动起点与终点间的直线，计算所述直线与屏幕坐标系的横轴之间的夹角α，根据所述夹角α和所述运动起点和终点的坐标值判断所述手势的运动方向。本发明所提供手势识别方法和手势识别装置简单，成本低。
Description
技术领域
本发明涉及手势识别技术领域，尤其涉及一种手势识别方法及手势识别装置。
背景技术
目前用户跟电视进行交互的手段越来越多样化，从电视按键，遥控器发展到现在的语音和手势等方式。手势操作电视一般分为静态手势和动态手势，静态手势是指用户的手势静止的，然后摄像头抓取手的姿势，根据不同的姿势定义做出不同的响应；动态手势是通过手的运动轨迹判断手势动作。
现有的手势识别都是采用空间算法计算手势的空间运动轨迹，算法复杂，成本较高。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种手势识别装置、手势识别方法，简化手势轨迹计算方法，降低识别手势的成本。
本发明提出一种手势识别方法，包括：
步骤一、创建屏幕坐标系；
步骤二、采集手势的空间运动轨迹，并将所述运动轨迹映射至所述屏幕坐标系；
步骤三、构造运动起点与终点间的直线，计算所述直线与屏幕坐标系的横轴之间的夹角α，根据所述夹角α和所述运动起点和终点的坐标值判断所述手势的运动方向，预先设置间距阈值；
通过比较运动起点与终点间的间距与所述间距阈值的大小来判断手势运动是否有效；
预先设置加速度阈值，当存在加速情况时，通过比较加速度的大小与所述加速度阈值的大小来判断手势运动是否有效；
或者，
步骤一、创建屏幕坐标系；
步骤二、采集手势的空间运动轨迹，并将所述运动轨迹映射至所述屏幕坐标系；
预先设置加速度阈值，当存在加速情况时，通过比较加速度的大小与所述加速度阈值的大小来判断手势运动是否有效；
步骤三、构造运动起点与终点间的直线，计算所述直线与屏幕坐标系的横轴之间的夹角α，根据所述夹角α和所述运动起点和终点的坐标值判断所述手势的运动方向，预先设置间距阈值。
优选地，所述步骤三中判断手势的运动方向具体为：当夹角α小于45度，且运动终点的横坐标大于运动起点的横坐标，则判断手势水平向右运动；当夹角α小于45度，且运动终点的横坐标小于运动起点的横坐标，则判断手势水平向左运动；当夹角α大于45度，且运动终点的纵坐标大于运动起点的纵坐标，则判断手势竖直向上运动；当夹角α大于45度，且运动终点的纵坐标小于运动起点的纵坐标，则判断手势竖直向下运动。
优选地，所述比较运动起点与终点间的横坐标间距或纵坐标间距与所述间距阈值的大小来判断手势运动是否有效具体为：当判断手势是水平运动时，如果运动终点与起点在横坐标上的间距大于预设的间距阈值，则判断手势运动有效；否则判断手势运动无效；当判断手势是竖直运动时，如果运动终点与起点在纵坐标上的间距大于预设的间距阈值，则判断手势运动有效；否则判断手势运动无效。
优选地，所述预先设置加速度阈值，当存在加速情况时，通过比较加速度的大小与所述加速度阈值的大小来判断手势运动是否有效的步骤包括如下步骤：
步骤a、预设一个时间段，根据手势运动轨迹，计算每个时间段手势运动的路程和每个时间段内手势运动的平均速度；
步骤b、判断所有的平均速度中是否存在加速的情况；若有，且加速度大于预设阈值，则判断手势运动有效，否则判断手势运动无效。
本发明另提出一种手势识别装置，包括：
创建模块，用于创建屏幕坐标系；
采集模块，用于采集手势运动轨迹，并将所述运动轨迹映射至所述屏幕坐标系；
判断模块，用于构造运动起点与终点间的直线，计算所述直线与屏幕坐标系的横轴之间的夹角α，根据所述夹角α和所述运动起点和终点的坐标值判断所述手势的运动方向，预先设置间距阈值，并预先设置加速度阈值；
第一比较模块，用于通过比较运动起点与终点间的间距与所述间距阈值的大小来判断手势运动是否有效；
第二比较模块，用于预先设置加速度阈值，当存在加速情况时，通过比较加速度的大小与所述加速度阈值的大小来判断手势运动是否有效。
优选地，所述的手势识别装置，当夹角α小于45度，且终点的横坐标大于起点的横坐标，则所述判断模块判断手势水平向右运动；当夹角α小于45度，且终点的横坐标小于起点的横坐标，则所述判断模块判断手势水平向左运动；当夹角α大于45度，且终点的纵坐标大于起点的纵坐标，则所述判断模块判断手势竖直向上运动；当夹角α大于45度，且终点的纵坐标小于起点的纵坐标，则所述判断模块判断手势竖直向下运动。
优选地，所述第一比较模块比较运动起点与终点间的横坐标间距或纵坐标间距与所述间距阈值的大小来判断手势运动是否有效具体为：当判断手势是水平运动时，如果运动终点与起点在横坐标上的间距大于预设的间距阈值，则判断手势运动有效；否则判断手势运动无效；当判断手势是竖直运动时，如果运动终点与起点在纵坐标上的间距大于预设的间距阈值，则判断手势运动有效；否则判断手势运动无效。
优选地，所述的手势识别装置，还包括：
计算模块，用于预设一个时间段，根据手势运动轨迹，计算每个时间段手势运动的路程和每个时间段内手势运动的平均速度；
加速度判断模块，用于判断有所的平均速度中是否存在加速的情况；若有，加速度大于预设阈值，则判断手势运动有效，否则判断手势运动无效。
本发明所提供的手势识别方法和手势识别装置，通过将采集的手势运动轨迹映射至所述屏幕坐标系；构造所述运动轨迹的起点与终点间的直线，计算所述直线与屏幕坐标系的横轴之间的夹角α，根据所述夹角α和所述起点和终点的坐标值判断所述手势的运动方向的方式，其计算判断方法简单，相对现有的手势识别技术，大大地减低了手势识别的成本。
附图说明
图1是本发明的手势识别方法第一实施例的流程图；
图2是本发明的手势识别方法第一实施例中判断手势运动方向的原理示意图；
图3是本发明的手势识别方法第三实施例的流程图；
图4是本发明的手势识别方法第三实施例的另一流程图；
图5是本发明的手势识别装置第一实施例的结构示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参见图1和图2，提出本发明的手势识别方法的第一实施例，本实施例包括如下步骤：
步骤S101、创建屏幕坐标系；
步骤S102、采集手势的空间运动轨迹，并将所述运动轨迹映射至所述屏幕坐标系。本步骤中，所述手势运动轨迹是指手的质心运动轨迹。即该手势运动轨迹指手由运动起点到运动终点之间的手的质心运动轨迹。
步骤S103、构造运动起点与终点间的直线，计算所述直线与屏幕坐标系的横轴之间的夹角α，根据所述夹角α、所述运动起点和运动终点的坐标值判断所述手势的运动方向。
参见图2，本步骤中可将运动起点与终点间的直线平行移动为穿过原点的直线，以便计算夹角α，并以平行移动后的直线计算运动起点和运动终点的坐标值。判断手势的运动方向的方法如下：当夹角α小于45度，且运动终点的横坐标大于运动起点的横坐标，则判断手势水平向右运动。当夹角α小于45度，且运动终点的横坐标小于运动起点的横坐标，则判断手势水平向左运动。当夹角α大于45度，且运动终点的纵坐标大于运动起点的纵坐标，则判断手势竖直向上运动。当夹角α大于45度，且运动终点的纵坐标小于运动起点的纵坐标，则判断手势竖直向下运动。
上述第一实施例的手势识别方法，通过将采集的手势运动轨迹映射至所述屏幕坐标系；构造运动起点与终点间的直线，计算所述直线与屏幕坐标系的横轴之间的夹角α，根据所述夹角α和所述起点和终点的坐标值判断所述手势的运动方向的方式，其计算判断方法简单，相对现有的手势识别技术，大大地减低了手势识别的成本。
本发明第二实施例的手势识别方法在上述第一实施例的基础进行了改进，改进之处在于：步骤S103还包括预先设置间距阈值△S，在判断手势的运动方向之后还通过比较运动起点与终点间的横坐标间距或纵坐标间距与所述间距阈值△S的大小来判断手势运动是否有效。具体为：当判断手势是水平运动时，如果运动终点与起点在横坐标上的间距△X大于预设的间距阈值△S，则判断手势运动有效；如果运动终点与起点在横坐标上的间距△X小于预设的间距阈值△S，则判断手势运动无效。当判断手势是竖直运动时，如果运动终点与起点在纵坐标上的间距△Y大于预设的间距阈值△S，则判断手势运动有效；如果运动终点与起点在纵坐标上的间距△Y小于预设的间距阈值△S，则判断手势运动无效。
第二实施例的手势识别方法通过进一步比较运动起点与终点间的间距与所述间距阈值△S的大小来判断手势运动是否有效，可以减少手势误识别的概率，如用户不经意间的微小的手势变化，这种手势变化用户并不希望被识别出。采用本实施例提供的手势识别方法，这种微小的不经意手势变化会被成功的屏蔽掉。
参见图3和图4，本发明第三实施例的手势识别方法在上述第一或第二实施例的基础上进行了改进，改进之处在于：在步骤S102与S103之间或S103之后进一步包括：
步骤S104、预设一个时间段，根据手势运动轨迹，计算每个时间段手势运动的路程和每个时间段内手势运动的平均速度；
步骤S105、判断所有的平均速度中是否有加速的情况；若有，且加速度大于预设阈值，则判断手势运动有效，否则判断手势运动无效。
例如，预设的时间段为50ms，手势运动了500ms，则可以计算每50ms手势运动的路程，共10个路程，然后计算出每50ms内手势运动的平均速度，可以得到10个平均速度，如果10个平均速度中有加速度的情况，且加速度大于阈值，则判断手势运动有效，进入下一步骤；否则判断手势运动无效。
第三实施例所提供的手势识别方法可以有效的防止对用户返回动作的误判。例如用户的手部水平向右运动一次后，手返回时，可能会将手的返回动作错判为向左运动，违背用户的初衷，第三实施例的手势识别方法可以解决这一问题。
参见图5，提出本发明的一种手势识别装置100的第一实施例，包括：创建模块110、采集模块120和判断模块130。其中，所述创建模块110用于创建屏幕坐标系；所述采集模块120用于采集手势的空间运动轨迹，并将所述运动轨迹映射至所述屏幕坐标系；所述判断模块130用于构造运动的起点与终点间的直线，计算所述直线与屏幕坐标系的横轴之间的夹角α，根据所述夹角α和所述起点和终点的坐标值判断所述手势的运动方向。
本实施例中，当夹角α小于45度，且运动终点的横坐标大于运动起点的横坐标，则判断模块130判断手势水平向右运动；当夹角α小于45度，且运动终点的横坐标小于运动起点的横坐标，则判断模块130判断手势水平向左运动；当夹角α大于45度，且运动终点的纵坐标大于运动起点的纵坐标，则判断模块130判断手势竖直向上运动；当夹角α大于45度，且运动终点的纵坐标小于运动起点的纵坐标，则判断模块130判断手势竖直向下运动。
相较于现有技术，上述第一实施例的手势识别装置100通过将采集的手势空间运动轨迹映射至所述屏幕坐标系；构造运动起点与终点间的直线，计算所述直线与屏幕坐标系的横轴之间的夹角α，根据所述夹角α和所述起点和终点的坐标值判断所述手势的运动方向的方式，其计算判断方法简单，相对现有的手势识别技术，大大地减低了手势识别的成本。
本发明第二实施例的手势识别装置在上述第一实施例的基础进行了改进，改进之处在于：手势识别装置的判断模块中进一步包括一比较模块，所述比较模块预设有间距阈值△S，在判断手势的运动方向之后还通过比较运动起点与终点间的横坐标间距或纵坐标间距与所述间距阈值△S的大小来判断手势运动是否有效。具体为：当判断手势是水平运动时，如果运动终点与起点在横坐标上的间距△X大于预设的间距阈值△S，则判断手势运动有效；如果运动终点与起点在横坐标上的间距△X小于预设的间距阈值△S，则判断手势运动无效。当判断手势是竖直运动时，如果运动终点与起点在纵坐标上的间距△Y大于预设的间距阈值△S，则判断手势运动有效；如果运动终点与起点在纵坐标上的间距△Y小于预设的间距阈值△S，则判断手势运动无效。
第二实施例的手势识别装置100通过进一步比较运动起点与终点间的间距与所述间距阈值△S的大小来判断手势运动是否有效，可以减少手势误识别的概率，如用户不经意间的微小的手势变化，这种手势变化用户并不希望被识别出。采用本实施例提供的手势识别方法，这种微小的不经意手势变化会被成功的屏蔽掉。
本发明第三实施例的手势识别装置100在上述第一或第二实施例的基础上进行了改进，改进之处在于：手势识别装置100还包括：计算模块和加速度判断模块。其中，所述计算模块用于预设一个时间段，根据手势运动轨迹，计算每个时间段手势运动的路程和每个时间段内手势运动的平均速度。所述加速度判断模块用于判断有所的平均速度中是否存在加速的情况；若有，且加速度大于预设阈值，则判断手势运动有效，否则判断手势运动无效。
第三实施例所提供的手势识别装置100可以有效的防止对用户返回动作的误判。例如用户的手部水平向右运动一次后，手返回时，可能会将手的返回动作错判为向左运动，违背用户的初衷，第三实施例的手势识别装置可以解决这一问题。
应当理解的是，以上仅为本发明的优选实施例，不能因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (8)
1.一种手势识别方法，其特征在于，包括：
步骤一、创建屏幕坐标系；
步骤二、采集手势的空间运动轨迹，并将所述运动轨迹映射至所述屏幕坐标系；
步骤三、构造运动起点与终点间的直线，计算所述直线与屏幕坐标系的横轴之间的夹角α，根据所述夹角α和所述运动起点和终点的坐标值判断所述手势的运动方向，预先设置间距阈值；
通过比较运动起点与终点间的间距与所述间距阈值的大小来判断手势运动是否有效；
预先设置平均速度的增加量阈值，当存在加速情况时，通过比较平均速度的增加量的大小与所述平均速度的增加量阈值的大小来判断手势运动是否有效；
或者，
步骤一、创建屏幕坐标系；
步骤二、采集手势的空间运动轨迹，并将所述运动轨迹映射至所述屏幕坐标系；
预先设置平均速度的增加量阈值，当存在加速情况时，通过比较平均速度的增加量的大小与所述平均速度的增加量阈值的大小来判断手势运动是否有效；
步骤三、构造运动起点与终点间的直线，计算所述直线与屏幕坐标系的横轴之间的夹角α，根据所述夹角α和所述运动起点和终点的坐标值判断所述手势的运动方向，预先设置间距阈值；
通过比较运动起点与终点间的间距与所述间距阈值的大小来判断手势运动是否有效。
2.根据权利要求1所述的手势识别方法，其特征在于，所述步骤三中判断手势的运动方向具体为：当夹角α小于45度，且运动终点的横坐标大于运动起点的横坐标，则判断手势水平向右运动；当夹角α小于45度，且运动终 点的横坐标小于运动起点的横坐标，则判断手势水平向左运动；当夹角α大于45度，且运动终点的纵坐标大于运动起点的纵坐标，则判断手势竖直向上运动；当夹角α大于45度，且运动终点的纵坐标小于运动起点的纵坐标，则判断手势竖直向下运动。
3.根据权利要求2所述的手势识别方法，其特征在于，所述比较运动起点与终点间的间距与所述间距阈值的大小来判断手势运动是否有效具体为：当判断手势是水平运动时，如果运动终点与起点在横坐标上的间距大于预设的间距阈值，则判断手势运动有效；否则判断手势运动无效；当判断手势是竖直运动时，如果运动终点与起点在纵坐标上的间距大于预设的间距阈值，则判断手势运动有效；否则判断手势运动无效。
4.根据权利要求1至3任一项所述的手势识别方法，其特征在于，所述预先设置平均速度的增加量阈值，当存在加速情况时，通过比较平均速度的增加量的大小与所述平均速度的增加量阈值的大小来判断手势运动是否有效的步骤包括如下步骤：
步骤a、预设一个时间段，根据手势运动轨迹，计算每个时间段手势运动的路程和每个时间段内手势运动的平均速度；
步骤b、判断所有的平均速度中是否存在加速的情况；若有，且平均速度的增加量大于预设阈值，则判断手势运动有效，否则判断手势运动无效。
5.一种手势识别装置，其特征在于，包括：
创建模块，用于创建屏幕坐标系；
采集模块，用于采集手势运动轨迹，并将所述运动轨迹映射至所述屏幕坐标系；
判断模块，用于构造运动起点与终点间的直线，计算所述直线与屏幕坐标系的横轴之间的夹角α，根据所述夹角α和所述运动起点和终点的坐标值判断所述手势的运动方向，预先设置间距阈值，并预先设置平均速度的增加量阈值；
第一比较模块，用于通过比较运动起点与终点间的间距与所述间距阈值 的大小来判断手势运动是否有效；
第二比较模块，用于预先设置平均速度的增加量阈值，当存在加速情况时，通过比较平均速度的增加量的大小与所述平均速度的增加量阈值的大小来判断手势运动是否有效。
6.根据权利要求5所述的手势识别装置，其特征在于，当夹角α小于45度，且终点的横坐标大于起点的横坐标，则所述判断模块判断手势水平向右运动；当夹角α小于45度，且终点的横坐标小于起点的横坐标，则所述判断模块判断手势水平向左运动；当夹角α大于45度，且终点的纵坐标大于起点的纵坐标，则所述判断模块判断手势竖直向上运动；当夹角α大于45度，且终点的纵坐标小于起点的纵坐标，则所述判断模块判断手势竖直向下运动。
7.根据权利要求6所述的手势识别装置，其特征在于，所述第一比较模块比较运动起点与终点间的间距与所述间距阈值的大小来判断手势运动是否有效具体为：当判断手势是水平运动时，如果运动终点与起点在横坐标上的间距大于预设的间距阈值，则判断手势运动有效；否则判断手势运动无效；当判断手势是竖直运动时，如果运动终点与起点在纵坐标上的间距大于预设的间距阈值，则判断手势运动有效；否则判断手势运动无效。
8.根据权利要求5至7任一项所述的手势识别装置，其特征在于，还包括：
计算模块，用于预设一个时间段，根据手势运动轨迹，计算每个时间段手势运动的路程和每个时间段内手势运动的平均速度；
平均速度的增加量判断模块，用于判断所有的平均速度中是否存在加速的情况；若有，平均速度的增加量大于预设阈值，则判断手势运动有效，否则判断手势运动无效。
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| PB01 | Publication | ||
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |