CN108733205B - 一种手势图像获取设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种手势图像获取设备，所述手势图像获取设备包括第一摄像头(1)、第二摄像头模块(2)以及控制模块(3)，所述第一摄像头(1)和第二摄像头模块(2)分别与所述控制模块(3)连接；所述第一摄像头(1)用于拍摄整体视域图像；所述第二摄像头模块(2)包括第二摄像头和驱动机构，所述第二摄像头用于拍摄局部视域图像，所述驱动机构用于根据控制模块(3)发送的指令驱动所述第二摄像头按预设的规则转动。本发明的有益效果是：(1)获取局部视域图像，对局部视域图像中的手势进行识别和处理，使得手势识别准确性增加；(2)第二摄像头对整体视域图像进行扫描，使手势漏检概率降低。

Description

一种手势图像获取设备及方法

技术领域

本发明涉及手势识别技术领域，具体的涉及一种手势图像获取设备及方法。

背景技术

现有手势识别技术，对于输入的理想图像样本已经具备了良好的识别能力。但是在一些较大场景或较远距离上进行手势识别，则存在相当高的误检和漏检。原因在于在较远的距离上人手的检测目标小，图像信息不足。这种情况下手势识别技术的改进对于识别效果有一定的提升，但是问题的关键还是在于输入端图像/视频质量不高，因此改善有限。也就是说，现有的手势识别的图像输入质量不高，导致手势识别的准确率低，带来了不便。

现有技术中对人的手势进行识别时，会首先采用距离传感器判断人体距离手势图像获取设备的距离，当人体距离手势图像获取设备较近时，启动摄像头对人的手势进行识别。这有效解决了由于人体距离摄像头过远造成的获取手势图像不清晰的问题，但这要求人体距离摄像头近，对于人体处于远处的情况来说，依然存在获取手势图像不清晰的问题，并且，在手势图像获取设备中设置距离传感器，增加了硬件成本。

现有技术中，还存在一种手势图像获取设备，所述手势图像获取设备包括第一摄像头、图像处理器、用于拍摄人手局部图像的第二摄像头和用于承载第二摄像头的承载平台，相应的，所述第一摄像头获取大视角全局图像发送给图像处理器；所述图像处理器对所述大视角全局图像进行人体检测分析，对人手进行定位，得到人手的定位信息并发送给调节机构；所述调节机构根据所述定位信息调节第二摄像头的姿态以对应拍摄人手局部图像。

但是，由于人手相对于人体来说目标依然较小，当人体距离第一摄像头过远时，依然无法有效检测到人手。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种手势图像获取设备及方法，使得对手势识别更加准确。

具体地，本发明是通过如下技术方案实现的：

一种手势图像获取设备，所述手势图像获取设备包括第一摄像头、第二摄像头模块以及控制模块，所述第一摄像头和第二摄像头模块分别与所述控制模块连接；所述第一摄像头用于拍摄整体视域图像；所述第二摄像头模块包括第二摄像头和驱动机构，所述第二摄像头用于拍摄局部视域图像，所述驱动机构用于根据控制模块发送的指令驱动所述第二摄像头按预设的规则转动。

一种手势图像获取方法，所述方法使用前述的手势图像获取设备，所述方法包括：

控制模块接收第一摄像头拍摄的整体视域图像，确定所述整体视域图像中的人像距离所述手势图像获取设备的距离值，当所述距离值大于预设距离值时，所述控制模块获得第二摄像头拍摄的局部视域图像，并对局部视域图像中的手势进行识别和处理。

较佳的，所述方法包括：

步骤1：控制模块接收第一摄像头拍摄的整体视域图像；

步骤2：控制模块判断所述整体视域图像中是否存在人像，若是，则执行步骤3；

步骤3：控制模块计算所述人像距所述手势图像获取设备的距离值；

步骤4：控制模块判断所述距离值是否大于预设距离值，若是，则执行步骤5；

步骤5：控制模块控制第二摄像头模块对整体视域进行扫描拍摄，获得局部视域图像；

步骤6：控制模块判断所述局部视域图像中是否存在唤醒手势，若是，则执行步骤7；

步骤7：控制模块控制第二摄像头模块停止，并获取第二摄像头模块拍摄到的新拍摄到的局部视域图像，对所述新拍摄到的局部视域图像进行手势识别与处理操作。

较佳的，在步骤4中，若否，则：

判断所述整体视域图像中是否存在唤醒手势，若是，则进行手势识别与处理，若否，则转到步骤1。

较佳的，其特征在于，步骤5中，所述扫描拍摄，为按照特定的顺序进行局部视域图像拍摄，使得当所述扫描拍摄结束时，拍摄出的多个局部视域图像的集合包含所述整体视域图像中的全部图像内容。

较佳的，所述步骤6还包括：

若在第一时间阈值内未检测到唤醒手势，则退出手势识别。

较佳的，所述步骤7包括：

若在第二时间阈值内未检测到有效手势，则退出手势识别与处理操作。

本发明的有益效果是：(1)获取局部视域图像，对局部视域图像中的手势进行识别和处理，使得手势识别准确率高，识别速度更快；(2)第二摄像头对整体视域图像进行扫描，能够降低手势漏识别率，扩大手势识别距离。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种手势图像获取设备结构示意图；

图2为本发明提供的一种手势图像获取方法流程示意图；

图3(a)为本发明提供的一种整体视域图像示意图；

图3(b)为本发明提供的另一种整体视域图像示意图；

图4为对图3(b)中整体视域图像进行扫描拍摄示意图；

图5为本发明提供的另一种手势图像获取方法流程示意图；

图6为新拍摄到的局部视域图像示意图。

附图标记说明

为进一步清楚的说明本发明的结构和各部件之间的连接关系，给出了以下附图标记，并加以说明。

1、第一摄像头；2、第二摄像头模块；3、控制模块；

通过上述附图标记说明，结合本发明的实施例，可以更加清楚的理解和说明本发明的技术方案。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本发明使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本发明可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

以下将通过实施例对本发明进行详细描述。

一种手势图像获取设备，如图1所示，所述手势图像获取设备包括第一摄像头1、第二摄像头模块2以及控制模块3，所述第一摄像头1和第二摄像头模块2分别与所述控制模块3连接；所述第一摄像头1用于拍摄整体视域图像；所述第二摄像头模块2包括第二摄像头和驱动机构，所述第二摄像头用于拍摄局部视域图像，所述驱动机构用于根据控制模块3发送的指令驱动所述第二摄像头按预设的规则转动。具体的，所述第一摄像头1可以选择拍摄范围大的广角摄像头，所述整体视域图像即为所述第一摄像头1拍摄到的全部图像，在实际使用中，所述第一摄像头1的位置及拍摄方向可以被设置为固定不变的，所述第一摄像头1拍摄到的全部图像，即为整体视域图像。相应的，所述第二摄像头选择拍摄范围小，但细节表现精确且对视域较远处也能清晰拍照的窄角摄像头，所述局部视域图像即第二摄像头单次摄到的全部图像。所述控制模块具有图像处理和控制驱动机构运动的功能。

一种手势图像获取方法，所述方法使用图1所示的手势图像获取设备，所述方法包括：

控制模块确定整体视域图像中的人像距离所述手势图像获取设备的距离值，当所述距离值大于预设距离值时，所述控制模块获得局部视域图像，并对局部视域图像中的手势进行识别和处理。

具体的，如图2所示，所述方法包括：

S101：控制模块接收第一摄像头拍摄的整体视域图像。

如图3(a)和图3(b)所示，为第一摄像头拍摄的整体视域图像，所述第一摄像头优选广角摄像头，使得第一摄像头视域范围尽量广阔，更容易拍摄到人像。图3(a)和图3(b)中，所述整体视域图像为包含人像的图像，其中，人像还包括人做出的手势图像。

S102：控制模块判断所述整体视域图像中是否存在人像，若是，则执行S103。

控制模块可以通过人体轮廓识别、人脸识别等方式，判断当前获取的整体视域图像中是否存在人像。

S103：控制模块计算所述人像距所述手势图像获取设备的距离值。

可以根据“近大远小”的透视学原理，确定人像距离第一摄像头、即手势图像获取设备的距离值，例如图3(a)和图3(b)所示，对于相同整体视域图像分辨率而言，图3(a)中人像所占整体视域图像中的比例，相较图3(b)中人像所占整体视域图像中的比例大，即图3(a)中的人像距离所述手势图像获取设备的距离值小于图3(b)中的人像距离所述手势图像获取设备的距离值。具体的，假设人的身体宽度为L,人距离摄像头的距离为Dr,摄像头角度为β(单位：度)，摄像头拍摄图像横向像素为P,人在图像上的横向像素为H,则Dr=L*P*360/β/H。

S104：控制模块判断所述距离值是否大于预设距离值，若是，则执行S105。

所述预设距离值是根据第一摄像头的拍摄清晰度和控制模块能够处理的图像清晰度而灵活设定的。若所述距离值大于预设距离值，在实际应用中，则判定为人像距离所述手势图像获取设备较远，单凭第一摄像头无法清晰地获取人像中人的手势图像，这时，需要调用拍摄清晰度更高、拍摄距离更远的第二摄像头来获取人的手势图像。

S105：控制模块控制第二摄像头模块对整体视域进行扫描拍摄，获得局部视域图像，之后执行S107。

通常，所述第二摄像头为窄角摄像头，其拍摄图像的视域范围要小于第一摄像头的视域范围。如图4所示，是第二摄像头对拍摄出图3(b)所示的整体视域图像的第一摄像头的整体视域进行扫描拍摄的示意图，其中每一个小格为第二摄像头的一个局部视域，第二摄像头按照预设的规则对每个局部视域进行拍摄，获得对应的局部视域图像，在图4中，第二摄像头可以按照从左到右、从上到下的顺序依次对每个局部视域进行拍摄，也可以按照其他规则来对所述整体视域进行拍摄，只要使得当所述扫描拍摄结束时，拍摄出的多个局部视域图像的集合包含所述整体视域图像中的全部图像内容的扫描方法，均包含在本发明的保护范围之内。图4中所示的每个局部视域是相互没有交集的，但并不排除实际应用中，存在两个局部视域之间具有交集的情况。

S107：控制模块判断所述局部视域图像中是否存在唤醒手势，若是，则执行S108；

S105和S107可以是实时连续进行的，即每通过S105获得一张局部视域图像，就立即执行S107，若S107判断为是，则执行S108。在本发明的另一个实施例中，当步骤S107判断为否时，则继续返回执行S105。由于驱动机构驱动第二摄像头的转动往往是缓慢的，而控制模块对图像的识别和处理通常速度很快，相比获取全部局部视域图像后，再对每张局部视域图像进行识别和处理而言，当步骤S107判断为否时，则继续返回执行S105，能够使所述手势图像获取设备获取手势图像的时间大大减少。

S108：控制模块控制第二摄像头模块停止转动，并获取第二摄像头模块新拍摄到的局部视域图像，对所述新拍摄到的局部视域图像进行手势识别与处理操作。

所述新拍摄到的局部视域图像为第二摄像头模块停止后，再次拍摄到的局部视域图像。步骤S108中，控制模块控制可以直接使用步骤S107中获取的具有唤醒手势的局部视域图像进行手势识别与处理操作。但是，为了进一步的使获取被处理的图像中的手势更加清晰，所述控制模块控制首先控制第二摄像头模块停止转动，以使第二摄像头静止地对准需要拍摄的局部视域，之后，再控制第二摄像头对所述局部视域进行拍摄，以获得新拍摄到的局部视域图像。通过这样的操作，避免了由于第二摄像头转动晃动造成新拍摄到的局部视域图像不清晰的情况。所述新拍摄到的局部视域图像如图6所示，为手势的清晰图像。

手势图像识别处理领域中的所有手势图像识别处理方法均可应用在步骤S108中。

在本发明的另一个实施例中：

若在步骤S104中，控制模块判断所述距离值不大于预设距离值，则可以认为第一摄像头拍摄的图像清晰度足以使控制模块对整体视域图像中的手势图像进行识别，则直接进行手势识别与处理。

即，若在步骤S104中，控制模块判断所述距离值不大于预设距离值，则执行：

步骤S106：判断所述整体视域图像中是否存在唤醒手势，若是，则直接进行手势识别与处理，若否，则执行步骤S101。

在本发明的另一个实施例中，所述步骤S107还包括：

若在第一时间阈值内未检测到唤醒手势，则退出手势识别。

为了不使扫描拍摄进行的时间过长，设置超时退出手势识别的机制，免于控制模块进行过多的判断和计算。

在本发明的另一个实施例中，所述步骤S108还包括：

若在第二时间阈值内未检测到有效手势，则退出手势识别与处理操作。

在本发明的另一个实施例中，所述第一摄像头和第二摄像头模块都是具有指令信息接收功能以及拍摄图像发送功能的摄像头，能够接收控制模块发送的指令，并能够按照所述指令进行相应的操作。相应的，如图5所示，所述手势图像获取方法包括步骤：

S201：第一摄像头获取整体视域图像。

S202：第一摄像头将所述整体视域图像发送到控制模块。

S203：控制模块接收所述整体视域图像。

S204：控制模块判断是否在所述整体视域图像中识别到人像，若是，则执行S205，若否，则执行S203。

S205：控制模块计算所述人像距手势识别系统的距离值。

S206：控制模块判断所述距离值是否大于预设距离值，若是，则执行S207，若否，则执行S208。

S207：控制模块向第二摄像头模块发送扫描指令，之后执行S209。

S208：控制模块判断所述整体视域图像中是否存在唤醒手势，若是，执行S219，若否，执行S203。

S209：第二摄像头模块接收所述扫描指令。

S210：第二摄像头模块扫描拍摄所述整体视域，获得局部视域图像。

S211：第二摄像头模块将所述局部视域图像发送给控制模块。

S212：控制模块接收所述局部视域图像。

S213：控制模块判断在所述局部视域图像中是否存在唤醒手势，若是，则执行S214，若否，则执行S212。

S214：图像处理模向第二摄像头模块发送停止转动指令。

S215：第二摄像头模块接收所述停止转动指令，并停止第二摄像头转动。

S216：第二摄像头模块对当前视域进行拍照，获得新拍摄到的局部视域图像。

S217：第二摄像头模块将所述新拍摄到的局部视域图像发送给控制模块。

S218：控制模块接收所述新拍摄到的局部视域图像。

S219：控制模块进行手势识别与处理。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (5)

1.一种手势图像获取设备，其特征在于，所述手势图像获取设备包括第一摄像头(1)、第二摄像头模块(2)以及控制模块(3)，所述第一摄像头(1)和第二摄像头模块(2)分别与所述控制模块(3)连接；所述第一摄像头(1)用于拍摄整体视域图像；所述第二摄像头模块(2)包括第二摄像头和驱动机构，所述第二摄像头用于拍摄局部视域图像，所述驱动机构用于根据控制模块(3)发送的指令驱动所述第二摄像头扫描拍摄；控制模块(3)接收第一摄像头(1)拍摄的整体视域图像，确定所述整体视域图像中的人像距离所述手势图像获取设备的距离值，当所述距离值大于预设距离值时，所述控制模块(3)获得第二摄像头(2)拍摄的局部视域图像，并对局部视域图像中的手势进行识别和处理；采用下述手势图像获取方法：

步骤1：控制模块接收第一摄像头拍摄的整体视域图像；

步骤2：控制模块判断所述整体视域图像中是否存在人像，若是，则执行步骤3；

步骤3：控制模块计算所述人像距所述手势图像获取设备的距离值；

步骤4：控制模块判断所述距离值是否大于预设距离值，若是，则执行步骤5；

步骤5：控制模块控制第二摄像头模块对整体视域进行扫描拍摄，获得局部视域图像；

步骤6：控制模块判断所述局部视域图像中是否存在唤醒手势，若是，则执行步骤7；

步骤7：控制模块控制第二摄像头模块停止转动，并获取第二摄像头模块新拍摄到的局部视域图像，对所述新拍摄到的局部视域图像进行手势识别与处理操作。

2.根据权利要求1所述的手势图像获取设备，其特征在于：

在步骤4中，若否，则：

判断所述整体视域图像中是否存在唤醒手势，若是，则进行手势识别与处理，若否，则转到步骤1。

3.根据权利要求1所述的手势图像获取设备，其特征在于：

步骤5中，所述扫描拍摄，为按照特定的顺序进行局部视域图像拍摄，使得当所述扫描拍摄结束时，拍摄出的多个局部视域图像的集合包含所述整体视域图像中的全部图像内容。

4.根据权利要求1所述的手势图像获取设备，其特征在于，所述步骤6还包括：

若在第一时间阈值内未检测到唤醒手势，则退出手势识别。

5.根据权利要求1所述的手势图像获取设备，其特征在于，所述步骤7包括：

若在第二时间阈值内未检测到有效手势，则退出手势识别与处理操作。

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