CN106709403A - 基于远红外的手势判断系统及判断方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种图像信号处理技术领域，尤其涉及一种基于远红外的手势判断系统及判断方法。通过远红外采集装置实时采集用户的手势图像，形成复数个按时间顺序排列的采集信号输出；图像处理单元接收采集信号，并对采集信号做图像处理形成与采集信号相匹配的图像信号输出；控制单元接收图像信号，并根据图像信号及上一个图像信号形成一控制信号输出。采用此种方式的优点在于，红外在空气中传播的距离较远(空气传播损耗较小)，有利于远距离控制；图像数据处理量较小、功耗较小，仅仅需要处理手势动作图像即可实现控制目的；另外仅仅在现有的移动终端上安装一远红外采集装置即可实现控制，有利于便携式移动终端的设计，另外其生产成本也较低。

Description

基于远红外的手势判断系统及判断方法

技术领域

本发明涉及一种图像信号处理技术领域，尤其涉及一种基于远红外的手势判断系统及判断方法。

背景技术

在计算机科学中，手势识别是通过数学算法来识别人类手势的一个议题。手势识别可以来自人的身体各部位的运动，但一般是指脸部和手的运动。现有的移动终端中设置有相应的手势识别装置，通过检测一个或多个手势动作，并使用相应的手势识别器处理一个或多个事件中的相应事件。该相应事件的处理包括：根据与相应的手势识别器对应的相应手势定义在该相应的手势识别器中处理该相应事件，根据应用状态执行该相应的手势识别器的对应代表以确定一个或多个值，并且根据该相应的手势识别器处理相应事件的结果以及根据由对应的代表决定的一个或多个值输出，现有的手势识别装置大多采用超声识别技术或图像识别技术，采用图像识别技术的手势识别装置大多具有一个或多个事件传感器，并被配置为执行包括多个视图以及软件应用的应用状态的软件应用。但是此种方法的缺陷在于：图像识别信息处理量较多，对一幅图像首先需要判断手势位置(需要对大量不必要的图像信息进行处理)，在获得手势位置后继续对手势的具体动作做判断，应用软件根据判断结果输出相应的控制指令，进而采用此种方法功耗较大，且不利于便携式移动终端的设计；采用超声技术的手势识别装置，超声阵列发出的超声波，接收装置接收超声波的反馈信息，根据该反馈信息判断手势动作，此种方法存在的缺陷在于，超声波传播损耗较大(超声波频率越高，其传输损耗也越大)，仅使用用于近距离的手势判别，其次超声波在遇到障碍物时，反馈信息的准确率较低，另外此种方式需要安装超声阵列，亦不利于便携式移动终端设计。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种基于远红外的手势判断系统及判断方法。

一种基于远红外的手势判断系统，应用于移动终端，其中，包括：

远红外采集装置，用以实时采集用户的手势图像，形成复数个按时间顺序排列的采集信号输出；

图像处理单元，接收所述采集信号，并对所述采集信号做图像处理形成与所述采集信号相匹配的图像信号输出；

控制单元，接收所述图像信号，并根据所述图像信号及上一个所述图像信号形成一控制信号输出。

优选地，上述一种基于远红外的手势判断系统，其中，所述图像处理单元包括：

锐化处理装置，用以读取所述采集信号，并对所述采集信号做锐化处理以获取手势图像信号；

滤波装置，用以接收所述手势图像信号，并对所述手势图像信号做滤波处理以获取手势图像轮廓。

优选地，上述一种基于远红外的手势判断系统，其中，所述滤波装置为高通滤波装置。

优选地，上述一种基于远红外的手势判断系统，其中，所述控制信号包括第一控制信号、第二控制信号，

于所述图像信号相对于上一个所述图像信号位移发生变化时，所述控制单元输出第一控制信号；

所述图像信号相对于上一个所述图像信号面积发生变化时，所述控制单元输出第二控制信号。

优选地，上述一种基于远红外的手势判断系统，其中，所述控制信号包括第三控制信号、第四控制信号、第五控制信号、第六控制信号，

于所述图像信号相对于上一个所述图像信号右移时，所述控制单元输出第三控制信号；

于所述图像信号相对于上一个所述图像信号左移时，所述控制单元输出第四控制信号；

所述图像信号相对于上一个所述图像信号面积增大时，所述控制单元输出第五控制信号；

所述图像信号相对于上一个所述图像信号面积减小时，所述控制单元输出第六控制信号。

一种移动终端，其中，包括，

远红外采集装置，设置于所述移动终端的任意位置，用以实时采集用户的手势图像，形成复数个按时间顺序排列的采集信号输出；

图像处理单元，接收所述采集信号，并对所述采集信号做图像处理形成与所述采集信号相匹配的图像信号输出；

控制单元，接收所述图像信号，并根据所述图像信号及上一个所述图像信号形成一控制信号输出。

一种基于远红外的手势判断方法，应用于移动终端，其中，包括：

步骤1、远红外采集装置实时采集用户的手势图像，形成复数个按时间顺序排列的采集信号输出；

步骤2、图像处理单元接收所述采集信号，并对所述采集信号做图像处理形成与所述采集信号相匹配的图像信号输出；

步骤3、控制单元接收所述图像信号，并根据所述图像信号及上一个所述图像信号形成一控制信号输出。

优选地，上述基于远红外的手势判断方法，其中，于所述步骤2中，进一步包括，

步骤21、锐化处理装置读取所述采集信号，并对所述采集信号做锐化处理以获取手势图像信号；

步骤22、滤波装置接收所述手势图像信号，并对所述手势图像信号做滤波处理以获取手势图像轮廓。

优选地，上述基于远红外的手势判断方法，其中，所述控制信号包括第一控制信号、第二控制信号，

于所述图像信号相对于上一个所述图像信号位移发生变化时，所述控制单元输出第一控制信号；

所述图像信号相对于上一个所述图像信号面积发生变化时，所述控制单元输出第二控制信号。

优选地，上述基于远红外的手势判断方法，其中，所述控制信号包括第三控制信号、第四控制信号、第五控制信号、第六控制信号，

于所述图像信号相对于上一个所述图像信号右移时，所述控制单元输出第三控制信号；

于所述图像信号相对于上一个所述图像信号左移时，所述控制单元输出第四控制信号；

所述图像信号相对于上一个所述图像信号面积增大时，所述控制单元输出第五控制信号；

所述图像信号相对于上一个所述图像信号面积减小时，所述控制单元输出第六控制信号。

与现有技术相比，本发明的优点是：

通过远红外采集装置实时采集用户的手势图像，形成复数个按时间顺序排列的采集信号输出；图像处理单元接收所述采集信号，并对所述采集信号做图像处理形成与所述采集信号相匹配的图像信号输出；控制单元接收所述图像信号，并根据所述图像信号及上一个所述图像信号形成一控制信号输出。采用此种方式的优点在于，红外在空气中传播的距离较远(空气传播损耗较小)，有利于远距离控制；图像数据处理量较小、功耗较小，仅仅需要处理手势动作图像即可实现控制目的；另外仅仅在现有的移动终端上安装一远红外采集装置即可实现控制，有利于便携式移动终端的设计，另外其生产成本也较低。

附图说明

图1为本发明中基于远红外的手势判断系统的结构示意图；

图2为本发明中一种基于远红外的手势判断方法流程图；

图3为本发明中一种基于远红外的手势判断方法的一种实施方式流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

如图1所示，一种基于远红外的手势判断系统，应用于移动终端，其中，包括：

远红外采集装置，用以实时采集用户的手势图像，形成复数个按时间顺序排列的采集信号输出；

图像处理单元，接收采集信号，并对采集信号做图像处理形成与采集信号相匹配的图像信号输出；

控制单元，接收图像信号，并根据图像信号及上一个图像信号形成一控制信号输出。

人体相对于其他静止的物件的一个较重要的区别点在于，人体有温度，本申请利用这一区别特征，提供一种基于远红外的手势判断系统，其具体的工作原理为：远红外采集装置，实时采集用户的手势图像，形成复数个按时间顺序排列的采集信号输出；此时获取的采集信号仅仅包括手势动作图像，不包括其他环境图像(因当前环境中的各种物品不会产生温度的变化，则远红外采集装置无法获得没有温度的物品图像，进而大大降低的图像的数据处理量)，图像处理单元对采集信号做图像处理形成与采集信号相匹配的图像信号输出；图像处理单元对手势图像做处理，获取手势图像的轮廓信息，经图像处理单元处理后的图像信息仍然继续按照时间顺序排列，控制单元根据图像信号及上一个图像信号形成一控制信号输出。用图像信息按照时间顺序排列，控制单元对两个相邻时间的图像信号做比较，判断两个相邻时间图像信息的位移和/或面积信息的比较，进而根据该比较结果形成控制信号输出。采用此种方式的优点在于，红外在空气中传播的距离较远(空气传播损耗较小)，有利于远距离控制；图像数据处理量较小、功耗较小，仅仅需要处理手势动作图像即可实现控制目的；另外仅仅在现有的移动终端上安装一远红外采集装置即可实现控制，有利于便携式移动终端的设计，另外其生产成本也较低。

作为进一步优选实施方案，上述一种基于远红外的手势判断系统，其中，图像处理单元包括：

锐化处理装置，用以读取采集信号，并对采集信号做锐化处理以获取手势图像信号；因采集信号中包括手势以及外界环境的部分模糊的图像，手势图像的颜色与外界环境图像的颜色之间存在较大的色阶差，通过锐化处理装置提取整个手掌的手势(整个手掌都是有温度)的图像。

滤波装置，用以接收手势图像信号，并对手势图像信号做滤波处理以获取手势图像轮廓。进一步地，滤波装置为高通滤波装置。高通滤波对整个手势图像做滤波处理，将手势图像内色阶相同的部分滤除，仅获得手势图像的手势轮廓(手势图像的色阶与外部环境的色阶不同，滤波装置仅滤除相同色阶部分，对不同色阶部分予以保留)。通过锐化处理、高通滤波处理，提取采集信号中的手势轮廓，

作为进一步优选实施方式，上述一种基于远红外的手势判断系统，其中，控制信号包括第一控制信号、第二控制信号，

于图像信号相对于上一个图像信号位移发生变化时，控制单元输出第一控制信号；

图像信号相对于上一个图像信号面积发生变化时，控制单元输出第二控制信号。

作为进一步优选实施方式，上述一种基于远红外的手势判断系统，其中，控制信号包括第三控制信号、第四控制信号、第五控制信号、第六控制信号，

于图像信号相对于上一个图像信号右移时，控制单元输出第三控制信号；

于图像信号相对于上一个图像信号左移时，控制单元输出第四控制信号；

图像信号相对于上一个图像信号面积增大时，控制单元输出第五控制信号；

图像信号相对于上一个图像信号面积减小时，控制单元输出第六控制信号。

手势动作至少可以包括手势位移变化、手势的面积(二维图像中为面积，三维空间中为体积)变化，进一步的手势位移变化至少包括向左位移和向右位移，手势的面积变化至少包括面积增大和面积减少，根据上述的四种变化，可以至少设置有四个控制命令，具体地，于图像信号相对于上一个图像信号右移时，控制单元输出第三控制信号；于图像信号相对于上一个图像信号左移时，控制单元输出第四控制信号；图像信号相对于上一个图像信号面积增大时，控制单元输出第五控制信号；图像信号相对于上一个图像信号面积减小时，控制单元输出第六控制信号。在实际应用过程中，上述的控制信号根据不同的应用场合可以包括“放大”、“缩小”、“左移”、“右移”、“确定”、“取消”等等，此处仅仅为一种举例方式，不是对本发明的进一步限定。

一种移动终端，其中，包括，

远红外采集装置，设置于移动终端的任意位置，用以实时采集用户的手势图像，形成复数个按时间顺序排列的采集信号输出；

图像处理单元，接收采集信号，并对采集信号做图像处理形成与采集信号相匹配的图像信号输出；

控制单元，接收图像信号，并根据图像信号及上一个图像信号形成一控制信号输出。

上述移动终端包括上述的基于远红外的手势判断系统，其工作原理与上述的基于远红外的手势判断系统相同，此处不做赘述。

如图2所示，一种基于远红外的手势判断方法，应用于移动终端，其中，包括：

步骤1、远红外采集装置实时采集用户的手势图像，形成复数个按时间顺序排列的采集信号输出；

步骤2、图像处理单元接收采集信号，并对采集信号做图像处理形成与采集信号相匹配的图像信号输出；

步骤3、控制单元接收图像信号，并根据图像信号及上一个图像信号形成一控制信号输出。

如图3所示，作为进一步优选实施方案，上述基于远红外的手势判断方法，其中，于步骤2中，进一步包括，

步骤21、锐化处理装置读取采集信号，并对采集信号做锐化处理以获取手势图像信号；

步骤22、滤波装置接收手势图像信号，并对手势图像信号做滤波处理以获取手势图像轮廓。

作为进一步优选实施方案，上述基于远红外的手势判断方法，其中，控制信号包括第一控制信号、第二控制信号，

于图像信号相对于上一个图像信号位移发生变化时，控制单元输出第一控制信号；

图像信号相对于上一个图像信号面积发生变化时，控制单元输出第二控制信号。

作为进一步优选实施方案，上述基于远红外的手势判断方法，其中，控制信号包括第三控制信号、第四控制信号、第五控制信号、第六控制信号，

于图像信号相对于上一个图像信号右移时，控制单元输出第三控制信号；

于图像信号相对于上一个图像信号左移时，控制单元输出第四控制信号；

图像信号相对于上一个图像信号面积增大时，控制单元输出第五控制信号；

图像信号相对于上一个图像信号面积减小时，控制单元输出第六控制信号。

上述的基于远红外的手势判断方法，其工作原理在基于远红外的手势判断系统中已详述，此处不在赘述。

以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于远红外的手势判断系统，应用于移动终端，其特征在于，包括：

远红外采集装置，用以实时采集用户的手势图像，形成复数个按时间顺序排列的采集信号输出；

图像处理单元，接收所述采集信号，并对所述采集信号做图像处理形成与所述采集信号相匹配的图像信号输出；

控制单元，接收所述图像信号，并根据所述图像信号及上一个所述图像信号形成一控制信号输出。

2.根据权利要求1所述一种基于远红外的手势判断系统，其特征在于，所述图像处理单元包括：

锐化处理装置，用以读取所述采集信号，并对所述采集信号做锐化处理以获取手势图像信号；

滤波装置，用以接收所述手势图像信号，并对所述手势图像信号做滤波处理以获取手势图像轮廓。

3.根据权利要求2所述一种基于远红外的手势判断系统，其特征在于，所述滤波装置为高通滤波装置。

4.根据权利要求1所述一种基于远红外的手势判断系统，其特征在于，所述控制信号包括第一控制信号、第二控制信号，

于所述图像信号相对于上一个所述图像信号位移发生变化时，所述控制单元输出第一控制信号；

所述图像信号相对于上一个所述图像信号面积发生变化时，所述控制单元输出第二控制信号。

5.根据权利要求1所述一种基于远红外的手势判断系统，其特征在于，所述控制信号包括第三控制信号、第四控制信号、第五控制信号、第六控制信号，

于所述图像信号相对于上一个所述图像信号右移时，所述控制单元输出第三控制信号；

于所述图像信号相对于上一个所述图像信号左移时，所述控制单元输出第四控制信号；

所述图像信号相对于上一个所述图像信号面积增大时，所述控制单元输出第五控制信号；

所述图像信号相对于上一个所述图像信号面积减小时，所述控制单元输出第六控制信号。

6.一种移动终端，其特征在于，包括，

远红外采集装置，设置于所述移动终端的任意位置，用以实时采集用户的手势图像，形成复数个按时间顺序排列的采集信号输出；

图像处理单元，接收所述采集信号，并对所述采集信号做图像处理形成与所述采集信号相匹配的图像信号输出；

控制单元，接收所述图像信号，并根据所述图像信号及上一个所述图像信号形成一控制信号输出。

7.一种基于远红外的手势判断方法，应用于移动终端，其特征在于，包括：

步骤1、远红外采集装置实时采集用户的手势图像，形成复数个按时间顺序排列的采集信号输出；

步骤2、图像处理单元接收所述采集信号，并对所述采集信号做图像处理形成与所述采集信号相匹配的图像信号输出；

步骤3、控制单元接收所述图像信号，并根据所述图像信号及上一个所述图像信号形成一控制信号输出。

8.根据权利要求7所述一种基于远红外的手势判断方法，其特征在于，于所述步骤2中，进一步包括，

步骤21、锐化处理装置读取所述采集信号，并对所述采集信号做锐化处理以获取手势图像信号；

步骤22、滤波装置接收所述手势图像信号，并对所述手势图像信号做滤波处理以获取手势图像轮廓。

9.根据权利要求7所述一种基于远红外的手势判断方法，其特征在于，所述控制信号包括第一控制信号、第二控制信号，

于所述图像信号相对于上一个所述图像信号位移发生变化时，所述控制单元输出第一控制信号；

所述图像信号相对于上一个所述图像信号面积发生变化时，所述控制单元输出第二控制信号。

10.根据权利要求7所述一种基于远红外的手势判断方法，其特征在于，所述控制信号包括第三控制信号、第四控制信号、第五控制信号、第六控制信号，

于所述图像信号相对于上一个所述图像信号右移时，所述控制单元输出第三控制信号；

于所述图像信号相对于上一个所述图像信号左移时，所述控制单元输出第四控制信号；

所述图像信号相对于上一个所述图像信号面积增大时，所述控制单元输出第五控制信号；

所述图像信号相对于上一个所述图像信号面积减小时，所述控制单元输出第六控制信号。