CN108734066A - 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，包括第一摄像头(1)、第二摄像头模块(2)以及控制模块(3)，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；第一摄像头(1)用于拍摄整体视域图像；第二摄像头模块(2)包括第二摄像头和驱动机构，第二摄像头用于拍摄局部视域图像，驱动机构用于根据控制模块(3)发送的指令驱动第二摄像头按预设的规则转动。本发明的有益效果是：(1)获取细节图像，对细节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)对整体视域图像进行子图像分割，单独对目标子图像对应的区域进行拍摄，获得细节图像，使细节图像中人像的位置更加集中准确，增加识别距离。

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：控制模块将所述整体视域图像划分为多个子图像，并将人像所在的子图像确定为目标子图像；

步骤6：控制模块控制第二摄像头模块对所述目标子图像对应的视域拍照，并获取第二摄像头模块拍摄到的细节图像；

步骤7：控制模块对所述细节图像进行手势识别与处理。

较佳的，所述步骤6包括：

步骤61：控制模块控制第二摄像头模块对所述目标子图像对应的视域进行扫描拍摄，并获取第二摄像头模块拍摄的局部视域图像；

步骤62：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63；

步骤63：控制模块向第二摄像头模块发送固定信号，固定所述第二摄像头；

步骤64：控制模块接收第二摄像头模块拍摄的细节图像。

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，则对所述整体视域图像进行手势识别与处理，若否，则转到步骤1。

较佳的，所述步骤62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)获取细节图像，对细节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)对整体视域图像进行子图像分割，单独对目标子图像对应的区域进行拍摄，获得细节图像，使细节图像中人像的位置更加集中准确，增加识别距离。

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分割的示意图；

图5为第二摄像头模块获取的细节图像示意图；

图6为本发明提供的扫描拍摄示意图；

图7(a)为图6中具有唤醒手势的局部视域图像的由第二摄像头单独拍摄出的图像；

图7(b)为第二摄像头经过转动后使唤醒手势处于中心位置的局部视域图像；

图8为本发明提供的另一种手势图像获取方法流程示意图。

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。

本发明实施例一提供的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：控制模块将所述整体视域图像划分为多个子图像，并将人像所在的子图像确定为目标子图像，之后执行S107。

如图4所示，所述整体视域图像可以按照从左至右分割为子图像1、子图像2和子图像3，并且控制模块对每个子图像进行分析，从而确定出人像处于子图像3中，进而将子图像3确定为目标子图像。

S107：控制模块控制第二摄像头模块对所述目标子图像对应的视域拍照，并获取第二摄像头模块拍摄到的细节图像。

所述细节图像，即第二摄像头模块重新对所述目标子图像对应的视域拍照得到的图像。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5所示，是第二摄像头对图4中子图像3所对应的视域重新进行拍摄后得到的细节图像示意图，由于第二摄像头采用的是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，所以第二摄像头拍摄出的细节图像不仅包含人像及手势图像，并且所述人像及手势图像的清晰度更高，更便于控制模块对手势图像进行识别。

S108：控制模块对所述细节图像进行手势识别与处理。

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。

由于控制模块对图像的识别和处理往往是快速的，而驱动机构驱动第二摄像头向目标子图像对应的视域转动的过程，相比控制模块对图像的识别和处理往往是速度较慢的，在本发明的一个实施例中，控制模块通过驱动机构驱动第二摄像头向目标子图像对应的视域转动，并且在第二摄像头转动的过程中实时获取第二摄像头模块拍摄的局部视域图像，一旦发现所述局部视域图像中存在唤醒手势，则停止第二摄像头转动，当第二摄像头稳定下来后，再进行更加稳定清晰的拍摄，获得细节图像。因此，本发明实施例二提供了一个实施例，其与本发明实施例一提供的实施例相同，区别在于，所述步骤S107具体包括：

S1071：控制模块控制第二摄像头模块对所述目标子图像对应的视域进行扫描拍摄，并获取第二摄像头模块拍摄的局部视域图像。

如图6所示，是第二摄像头对拍摄出图4中的子图像3，即目标子图像所对应的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6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6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。

S1072：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S1073。

所述步骤S1071和步骤S1072是连续反复执行的，即通过步骤S1071每获取一张局部视域图像，则执行一次步骤S1072的判断，若步骤S1072中判断不存在唤醒手势，则再通过步骤步骤S1071获取一张局部视域图像，进行S1072的判断，如此循环往复，直至执行到步骤S1073为止。

S1073：控制模块向第二摄像头模块发送固定信号，固定所述第二摄像头。

所述固定信号，其作用为，当第二摄像头模块接收到所述固定信号时，驱动机构停止对第二摄像头进行驱动，使第二摄像头稳定不动地固定在当前位置。

在本发明的另一个实施例中，所述控制模块向第二摄像头模块发送定位信号，所述定位信号，其作用为，先使第二摄像头对准唤醒手势，使得唤醒手势处于第二摄像头视域的中心，之后，定位信号使第二摄像头稳定不动地固定在当前位置。通过这样的方式，使得手势处于细节图像的中心位置，更加便于控制模块对手势的识别与处理。如图7(a)所示，是图6中具有唤醒手势的局部视域图像的由第二摄像头单独拍摄出的图像，在该图像中，人手在图像下方，由于图7(a)中具有完整的人手图像，且是由第二摄像头拍摄的清晰图像，可以直接对该图像进行手势识别与处理，但是，该图像中，人手在图像下方，不便于对手势进行识别，所以，一种较佳的方式为，将第二摄像头对准唤醒手势，使得唤醒手势处于第二摄像头视域的中心，得到如图7(b)所示的图像，更加便于对手势进行识别。

S1074：控制模块接收第二摄像头模块拍摄的细节图像。

当所述第二摄像头稳定不动地固定在当前位置之后，再进行拍摄，由于摄像头不再抖动，使得拍摄出的细节图像更加清晰。

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，则执行：

步骤S106：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，则执行S1061，若否，则执行步骤S101。

S1061：控制模块对所述整体视域图像进行手势识别与处理。

在本发明的另一个实施例中，在步骤S1072之后、在步骤S1073之前，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。

为了不使寻找唤醒手势进行的时间过长，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。

所述有效手势为控制模块能够识别的手势。

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8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：控制模块将所述整体视域图像分割为多个子图像，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S222，若否，执行S203。

S209：控制模块确定人像所处的子图像。

S210：控制模块向第二摄像头模块发送扫描拍摄指令。

S211：第二摄像头模块接收所述扫描拍摄指令。

S212：第二摄像头模块的驱动机构驱动第二摄像头对人像所处的子图像所对应的视域进行扫描拍摄，并获得第二摄像头拍摄的局部图像。

S213：第二摄像头模块将所述局部图像发送给控制模块。

S214：控制模块接收所述局部视域图像。

S215：控制模块判断在所述局部图像中是否存在唤醒手势，若是，则执行S216，若否，则执行S214。

S216：控制模块向第二摄像头模块发送固定信号。

S217：第二摄像头模块接收固定信号。

S218：第二摄像头模块固定第二摄像头。

S219：第二摄像头模块拍摄细节图像。

S220：第二摄像头模块将所述细节图像发送给控制模块。

S221：控制模块接收所述细节图像。

S222：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 (7)

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转动。

2.一种手势图像获取方法，所述方法使用权利要求1所述的手势图像获取设备，其特征在于，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。

3.根据权利要求2所述的手势图像获取方法，其特征在于，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：控制模块将所述整体视域图像划分为多个子图像，并将人像所在的子图像确定为目标子图像；

步骤6：控制模块控制第二摄像头模块对所述目标子图像对应的视域拍照，并获取第二摄像头模块拍摄到的细节图像；

步骤7：控制模块对所述细节图像进行手势识别与处理。

4.根据权利要求3所述的手势图像获取方法，其特征在于：

所述步骤6包括：

步骤61：控制模块控制第二摄像头模块对所述目标子图像对应的视域进行扫描拍摄，并获取第二摄像头模块拍摄的局部视域图像；

步骤62：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63；

步骤63：控制模块向第二摄像头模块发送固定信号，固定所述第二摄像头；

步骤64：控制模块接收第二摄像头模块拍摄的细节图像。

5.根据权利要求3所述的手势图像获取方法，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，则对所述整体视域图像进行手势识别与处理，若否，则转到步骤1。

6.根据权利要求4所述的手势图像获取方法，其特征在于，所述步骤62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。

7.根据权利要求3或4任一所述的手势图像获取方法，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。