CN110334561B - 一种控制对象旋转的手势控制方法 - Google Patents

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    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
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    • G—PHYSICS
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    • G06V40/00—Recognition of biometric, human-related or animal-related patterns in image or video data
    • G06V40/10—Human or animal bodies, e.g. vehicle occupants or pedestrians; Body parts, e.g. hands
    • G06V40/107—Static hand or arm

Abstract

本发明涉及一种控制对象旋转的手势控制方法，具体步骤为：在被控制对象附近的一定空间区域内划定为手型区域；抓取手型区域内的图像，识别图像上用户的手掌和手指；检测手指端部是否存在指甲，判断手掌的掌心相对图像识别单元的朝向；检测所伸出的手指与手掌的长度比例识别所伸出的手指为拇指、食指、中指、无名指、尾指的其中一个或多个；根据所伸出的单个手指相对于手掌的位置或多个手指的排列顺序，结合掌心相对图像识别单元的朝向判断该手掌是左手掌还是右手掌；根据左手掌或右手掌的掌心朝向变化，或者结合所伸出的手指调用对应的旋转被控制对象的控制命令。本发明可以提高用户采用手势对物体对象进行旋转控制时的真实感和简便性。

Description

一种控制对象旋转的手势控制方法
技术领域
本发明涉及智能控制技术领域，具体涉及一种控制对象旋转的手势控制方法。
背景技术
传统对物体对象的手势控制方法是将用户的手抽象为一个点，检测手在空间的运动轨迹，并根据预先制定的规则，将所检测到的运动轨迹转化为控制指令，从而控制物体对象。但是通过这种方式不能给用户带来很好的体验，尤其是在控制物体对象在空间中旋转、移动的时候，会缺乏真实、简便的体验。
发明内容
本发明为了克服上述现有技术所述的至少一种缺陷(不足)，提供一种控制对象旋转的手势控制方法，可以提高用户采用手势对物体对象进行旋转控制时的真实感和简便性。
为实现本发明的目的，采用以下技术方案予以实现：
一种控制对象旋转的手势控制方法，用于控制被控制对象旋转，包括以下步骤：
S1.在被控制对象附近的一定空间区域内划定为手型区域；
S2.通过图像识别单元抓取手型区域内的图像，识别图像上用户的手掌和所伸出的至少一个手指；
S3.检测手指端部是否存在指甲，并根据检测结果判断手掌的掌心相对图像识别单元的朝向；
S4.检测所伸出的手指与手掌的长度比例识别所伸出的手指为拇指、食指、中指、无名指、尾指的其中一个或多个；
S5.根据所伸出的单个手指相对于手掌的位置或多个手指的排列顺序，结合手掌的掌心相对图像识别单元的朝向判断该手掌是左手掌还是右手掌；
S6.根据左手掌或右手掌的掌心朝向变化，或者根据左手掌或右手掌的掌心朝向变化和5个手指的伸出或收起状态调用对应的旋转被控制对象的控制命令。
在被控制对象附近划定手型区域并在手型区域内识别用户的手指和手掌状态，用户在被控制对象附近的任意一个地方通过一个手势的变化就可以控制被控制对象进行旋转，不仅可以方便用户控制被控制对象，还可以增强用户对被控制对象操作时的真实体验感。
通过检测手指端部是否存在指甲，可以快速、简便地判断出手掌的掌心是朝向图像识别单元还是背向图像识别单元，便于通过掌心朝向的变化调用不同的控制命令。但是由于人体左手掌从朝向图像识别单元变化为背向图像识别单元是将手掌进行顺时针旋转的，而右手掌从朝向图像识别单元变化为背向图像识别单元是将手掌进行逆时针旋转的，所以除了通过检测所伸出手指的端部是否存在指甲以外，还需要识别所伸出的手指具体是拇指、食指、中指、无名指、尾指的具体哪一个或哪几个，再通过单个手指相对于手掌的位置或多个手指的排列顺序，判断该手掌是左手掌还是右手掌，才可以根据掌心的朝向变化明确地调用被控制对象顺时针旋转还是逆时针旋转的控制命令。
由于人体拇指、食指、中指、无名指、尾指的长度均不相同，所以通过检测伸出手指的长度可以识别所伸出的手指具体是5个手指其中的哪一个或哪几个，无论手掌朝向还是背向图像识别单元，都不会影响手指的识别。
用于每一次作出手势控制被控制对象的旋转时，手指与图像识别单元的距离并不是每一次都相同，因此，每一次通过图像识别单元检测的手指长度不会相同，但是手指与手掌的比例是基本相同的。在识别手指具体是哪一个时，结合手掌的长度，计算手指与手掌的长度比例，通过该长度比例识别手指，可以提高手指识别的准确度。
左手掌或右手掌的掌心朝向变化还可以结合5个手指的伸出或收起。
进一步地，所述步骤S3具体为：在图像上手指端部对应的位置探测指甲轮廓，若能探测到指甲轮廓，则判断手掌的掌心朝向图像识别单元；若不能探测到指甲轮廓，则判断手掌的掌心背向图像识别单元。
利用图像处理技术中的轮廓探测技术，可以在图像上的手指端部探测出指甲的存在，便于判断手掌的掌心相对于图像识别单元的朝向。
进一步地，当根据所伸出的单个手指相对于手掌的位置，结合手掌的掌心相对图像识别单元的朝向判断该手掌是左手掌还是右手掌时，所述步骤S5包括以下步骤：
S51.在图像上检测该手指分别距离手掌左侧边缘和右侧边缘的距离dl、dr；
S52.比较dl和dr的大小，并根据比较结果结合手掌的掌心相对图像识别单元的朝向判断该手掌是左手掌还是右手掌。
当用户只伸出一个手指时，在步骤S4中识别出该手指具体是拇指、食指、中指、无名指、尾指的哪一个，然后根据该手指距离手掌左侧边缘和右侧边缘的距离dl、dr的大小，并且结合手掌掌心相对图像识别单元的朝向判断该手掌是左手掌还是右手掌。
当手掌掌心是朝向图像识别单元时，其判断规则如下：
(1)当该手指为拇指、食指、中指时，dl≤dr表明该手掌是左手掌，dl>dr表明该手掌是右手掌；
(2)当该手指为无名指、尾指时，dl>dr表明该手掌是左手掌，dl≤dr表明该手掌是右手掌。
当手掌掌心是背向图像识别单元时，其判断规则如下：
(1)当该手指为拇指、食指、中指时，dl≤dr表明该手掌是右手掌，dl>dr表明该手掌是左手掌；
(2)当该手指为无名指、尾指时，dl>dr表明该手掌是右手掌，dl≤dr表明该手掌是左手掌。
进一步地，当根据多个手指的排列顺序，结合手掌的掌心相对图像识别单元的朝向判断该手掌是左手掌还是右手掌时，所述步骤S5包括以下步骤：
S51.预先设定手掌长度L，并将拇指、食指、中指、无名指、尾指的长度与手掌长度L的比值按照顺序记录在数组
Figure GDA0004181258010000021
按照逆序记录在数组
Figure GDA0004181258010000022
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S52.在图像上从左到右检测所伸出手指的长度，并将检测到的手指长度与手掌长度L的比值按照顺序记录在数组
Figure GDA0004181258010000031
S53.Fr_length分别与F1_length、F2_length比较，并根据比较结果结合手掌的掌心相对图像识别单元的朝向判断该手掌是左手掌还是右手掌。
当用户伸出多个手指时，在步骤S4中识别该多个手指是具体是拇指、食指、中指、无名指、尾指的哪一个，将各个手指的长度按从左到右记录在数组Fr_length中，并分别与F1_length、F2_length进行比较，从而判断多个手指的排列顺序。
当手掌掌心是朝向图像识别单元时，其判断规则如下：
(1)当Fr_length的数组元素排列与F1_length的个别或全部元素排列顺序一致时，则判断为左手掌；
(2)当Fr_length的数组元素排列与F2_length的个别或全部元素排列顺序一致时，则判断为右手掌。
当手掌掌心是背向图像识别单元时，其判断规则如下：
(1)当Fr_length的数组元素排列与F1_length的个别或全部元素排列顺序一致时，则判断为右手掌；
(2)当Fr_length的数组元素排列与F2_length的个别或全部元素排列顺序一致时，则判断为左手掌。
因为所检测到的手指与手掌的长度比值，并一定完全等于预设的手指与手掌的长度比值，所以在上述数组Fr_length与F1_length、F2_length分别进行比较的过程中允许一定的容差。
进一步地，当5个手指全部伸出，且右手掌的掌心从朝向图像识别单元变化为背向图像识别单元，或左手掌的掌心从背向图像识别单元变化为朝向图像识别单元时，调用逆时针180°旋转被控制对象的命令。
进一步地，当5个手指全部伸出，且左手掌的掌心从朝向图像识别单元变化为背向图像识别单元，或右手掌的掌心从背向图像识别单元变化为朝向图像识别单元时，调用顺时针180°旋转被控制对象的命令。
进一步地，当拇指伸出，其它手指收起，且右手掌的掌心从朝向图像识别单元变化为背向图像识别单元，或左手掌的掌心从背向图像识别单元变化为朝向图像识别单元时，调用按照45°～90°范围以内的其中一个角度逆时针旋转被控制对象的控制命令。
进一步地，当尾指伸出，其它手指收起，且左手掌的掌心从朝向图像识别单元变化为背向图像识别单元，或右手掌的掌心从背向图像识别单元变化为朝向图像识别单元时，调用按照0°～45°范围以内的其中一个角度逆时针旋转被控制对象的控制命令。
进一步地，当拇指伸出，其它手指收起，且左手掌的掌心从朝向图像识别单元变化为背向图像识别单元，或右手掌的掌心从背向图像识别单元变化为朝向图像识别单元时，调用按照45°～90°范围以内的其中一个角度顺时针旋转被控制对象的控制命令。
进一步地，当尾指伸出，其它手指收起，且左手掌的掌心从朝向图像识别单元变化为背向图像识别单元，或右手掌的掌心从背向图像识别单元变化为朝向图像识别单元时，调用按照0°～45°范围以内的其中一个角度顺时针旋转被控制对象的控制命令。
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：
(1)通过在被控制对象附近的手型区域内通过识别用户左手掌或右手掌的朝向变化，调用不同的旋转被控制对象的控制命令，可以提高用户采用手势对物体对象进行旋转控制时的真实感和简便性。
(2)结合5个手指的伸出或收起状态和掌心的朝向变化，可以控制被控制对象根据用户的意向按照不同的角度进行顺时针或逆时针的旋转。
附图说明
图1是本发明实施例的手掌掌心朝向图像识别单元的图像示意图。
图2是本发明实施例的手掌掌心背向图像识别单元的图像示意图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；
对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
实施例
如图1、图2所示，一种控制对象旋转的手势控制方法，用于控制被控制对象旋转，包括以下步骤：
S1.在被控制对象附近的一定空间区域内划定为手型区域；
S2.通过图像识别单元抓取手型区域内的图像，识别图像上用户的手掌1和所伸出的至少一个手指2；
S3.检测手指2端部是否存在指甲3，并根据检测结果判断手掌1的掌心相对图像识别单元的朝向；
S4.检测所伸出的手指2与手掌1的长度比例识别所伸出的手指2为拇指、食指、中指、无名指、尾指的其中一个或多个；
S5.根据所伸出的单个手指2相对于手掌1的位置或多个手指2的排列顺序，结合手掌1的掌心相对图像识别单元的朝向判断该手掌1是左手掌还是右手掌；
S6.根据左手掌或右手掌的掌心朝向变化，或者根据左手掌或右手掌的掌心朝向变化和5个手指2的伸出或收起状态调用对应的旋转被控制对象的控制命令。
在被控制对象附近划定手型区域并在手型区域内识别用户的手指2和手掌1状态，用户在被控制对象附近的任意一个地方通过一个手势的变化就可以控制被控制对象进行旋转，不仅可以方便用户控制被控制对象，还可以增强用户对被控制对象操作时的真实体验感。
通过检测手指2端部是否存在指甲3，可以快速、简便地判断出手掌1的掌心是朝向图像识别单元还是背向图像识别单元，便于通过掌心朝向的变化调用不同的控制命令。但是由于人体左手掌从朝向图像识别单元变化为背向图像识别单元是将左手掌进行顺时针旋转的，而右手掌从朝向图像识别单元变化为背向图像识别单元是将右手掌进行逆时针旋转的，所以除了通过检测所伸出手指2的端部是否存在指甲3以外，还需要识别所伸出的手指2具体是拇指、食指、中指、无名指、尾指的具体哪一个或哪几个，再通过单个手指2相对于手掌1的位置或多个手指2的排列顺序，判断该手掌1是左手掌还是右手掌，才可以根据掌心的朝向变化明确地调用被控制对象顺时针旋转还是逆时针旋转的控制命令。
由于人体拇指、食指、中指、无名指、尾指的长度均不相同，所以通过检测伸出手指2的长度可以识别所伸出的手指2具体是5个手指其中的哪一个或哪几个，无论手掌1朝向还是背向图像识别单元，都不会影响手指2的识别。
用于每一次作出手势控制被控制对象的旋转时，手指2与图像识别单元的距离并不是每一次都相同，因此，每一次通过图像识别单元检测的手指2长度不会相同，但是手指2与手掌1的比例是基本相同的。在识别手指2具体是哪一个时，结合手掌1的长度，计算手指2与手掌1的长度比例，通过该长度比例识别手指2，可以提高手指2识别的准确度。
进一步地，所述步骤S3具体为：在图像上手指2端部对应的位置探测指甲3轮廓，若能探测到指甲3轮廓，则判断手掌1的掌心朝向图像识别单元；若不能探测到指甲3轮廓，则判断手掌1的掌心背向图像识别单元。
利用图像处理技术中的轮廓探测技术，可以在图像上的手指2端部探测出指甲3的存在，便于判断手掌1的掌心相对于图像识别单元的朝向。
进一步地，当根据所伸出的单个手指2相对于手掌1的位置，结合手掌1的掌心相对图像识别单元的朝向判断该手掌1是左手掌还是右手掌时，所述步骤S5包括以下步骤：
S51.在图像上检测该手指2分别距离手掌1左侧边缘和右侧边缘的距离dl、dr；
S52.比较dl和dr的大小，并根据比较结果结合手掌1的掌心相对图像识别单元的朝向判断该手掌1是左手掌还是右手掌。
当用户只伸出一个手指2时，在步骤S4中识别出该手指2具体是拇指、食指、中指、无名指、尾指的哪一个，然后根据该手指2距离手掌1左侧边缘和右侧边缘的距离dl、dr的大小，并且结合手掌1掌心相对图像识别单元的朝向判断该手掌1是左手掌还是右手掌。
当手掌1掌心是朝向图像识别单元时，其判断规则如下：
(1)当该手指2为拇指、食指、中指时，dl≤dr表明该手掌1是左手掌，dl>dr表明该手掌1是右手掌；
(2)当该手指2为无名指、尾指时，dl>dr表明该手掌1是左手掌，dl≤dr表明该手掌1是右手掌。
当手掌1掌心是背向图像识别单元时，其判断规则如下：
(1)当该手指2为拇指、食指、中指时，dl≤dr表明该手掌1是右手掌，dl>dr表明该手掌1是左手掌；
(2)当该手指2为无名指、尾指时，dl>dr表明该手掌1是右手掌，dl≤dr表明该手掌1是左手掌。
进一步地，当根据多个手指2的排列顺序，结合手掌1的掌心相对图像识别单元的朝向判断该手掌1是左手掌还是右手掌时，所述步骤S5包括以下步骤：
S51.预先设定手掌长度L，并将拇指、食指、中指、无名指、尾指的长度与手掌长度L的比值按照顺序记录在数组
Figure GDA0004181258010000051
按照逆序记录在数组/>
Figure GDA0004181258010000061
S52.在图像上从左到右检测所伸出手指2的长度，并将检测到的手指2长度与手掌长度L的比值按照顺序记录在数组
Figure GDA0004181258010000062
S53.Fr_length分别与F1_length、F2_length比较，并根据比较结果结合手掌1的掌心相对图像识别单元的朝向判断该手掌1是左手掌还是右手掌。
当用户伸出多个手指2时，在步骤S4中识别该多个手指2是具体是拇指、食指、中指、无名指、尾指的哪一个，将各个手指2的长度按从左到右记录在数组Fr_length中，并分别与F1_length、F2_length进行比较，从而判断多个手指2的排列顺序。
当手掌1掌心是朝向图像识别单元时，其判断规则如下：
(1)当Fr_length的数组元素排列与F1_length的个别或全部元素排列顺序一致时，则判断为左手掌；
(2)当Fr_length的数组元素排列与F2_length的个别或全部元素排列顺序一致时，则判断为右手掌。
当手掌1掌心是背向图像识别单元时，其判断规则如下：
(1)当Fr_length的数组元素排列与F1_length的个别或全部元素排列顺序一致时，则判断为右手掌；
(2)当Fr_length的数组元素排列与F2_length的个别或全部元素排列顺序一致时，则判断为左手掌。
因为所检测到的手指2与手掌1的长度比值，并一定完全等于预设的手指2与手掌1的长度比值，所以在上述数组Fr_length与F1_length、F2_length分别进行比较的过程中允许一定的容差。
进一步地，当5个手指全部伸出，且右手掌的掌心从朝向图像识别单元变化为背向图像识别单元，或左手掌的掌心从背向图像识别单元变化为朝向图像识别单元时，调用逆时针180°旋转被控制对象的命令。
进一步地，当5个手指全部伸出，且左手掌的掌心从朝向图像识别单元变化为背向图像识别单元，或右手掌的掌心从背向图像识别单元变化为朝向图像识别单元时，调用顺时针180°旋转被控制对象的命令。
进一步地，当拇指伸出，其它手指收起，且右手掌的掌心从朝向图像识别单元变化为背向图像识别单元，或左手掌的掌心从背向图像识别单元变化为朝向图像识别单元时，调用按照45°～90°范围以内的其中一个角度逆时针旋转被控制对象的控制命令。
进一步地，当尾指伸出，其它手指收起，且左手掌的掌心从朝向图像识别单元变化为背向图像识别单元，或右手掌的掌心从背向图像识别单元变化为朝向图像识别单元时，调用按照0°～45°范围以内的其中一个角度逆时针旋转被控制对象的控制命令。
进一步地，当拇指伸出，其它手指收起，且左手掌的掌心从朝向图像识别单元变化为背向图像识别单元，或右手掌的掌心从背向图像识别单元变化为朝向图像识别单元时，调用按照45°～90°范围以内的其中一个角度顺时针旋转被控制对象的控制命令。
进一步地，当尾指伸出，其它手指收起，且左手掌的掌心从朝向图像识别单元变化为背向图像识别单元，或右手掌的掌心从背向图像识别单元变化为朝向图像识别单元时，调用按照0°～45°范围以内的其中一个角度顺时针旋转被控制对象的控制命令。
相同或相似的标号对应相同或相似的部件；
附图中描述位置关系的用于仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种控制对象旋转的手势控制方法，用于控制被控制对象旋转，其特征在于，包括以下步骤：
S1.在被控制对象附近的一定空间区域内划定为手型区域；
S2.通过图像识别单元抓取手型区域内的图像，识别图像上用户的手掌和所伸出的至少一个手指；
S3.检测手指端部是否存在指甲，并根据检测结果判断手掌的掌心相对图像识别单元的朝向；
S4.检测所伸出的手指与手掌的长度比例识别所伸出的手指为拇指、食指、中指、无名指、尾指的其中一个或多个；
S5.根据所伸出的单个手指相对于手掌的位置或多个手指的排列顺序，结合手掌的掌心相对图像识别单元的朝向判断该手掌是左手掌还是右手掌；
S6.根据左手掌或右手掌的掌心朝向变化，或者根据左手掌或右手掌的掌心朝向变化和5个手指的伸出或收起状态调用对应的旋转被控制对象的控制命令；
所述步骤S3具体为：在图像上手指端部对应的位置探测指甲轮廓，若能探测到指甲轮廓，则判断手掌的掌心朝向图像识别单元；若不能探测到指甲轮廓，则判断手掌的掌心背向图像识别单元；
当根据多个手指的排列顺序，结合手掌的掌心相对图像识别单元的朝向判断该手掌是左手掌还是右手掌时，所述步骤S5包括以下步骤：
S51.预先设定手掌长度L，并将拇指、食指、中指、无名指、尾指的长度与手掌长度L的比值按照顺序记录在数组
Figure FDA0004181258000000011
按照逆序记录在数组F2_length＝
Figure FDA0004181258000000012
S52.在图像上从左到右检测所伸出手指的长度，并将检测到的手指长度与手掌长度L的比值按照顺序记录在数组
Figure FDA0004181258000000013
S53.Fr_length分别与F1_length、F2_length比较，并根据比较结果结合手掌的掌心相对图像识别单元的朝向判断该手掌是左手掌还是右手掌；
当根据所伸出的单个手指相对于手掌的位置，结合手掌的掌心相对图像识别单元的朝向判断该手掌是左手掌还是右手掌时，所述步骤S5包括以下步骤：
S51.在图像上检测该手指分别距离手掌左侧边缘和右侧边缘的距离dl、dr；
S52.比较dl和dr的大小，并根据比较结果结合手掌的掌心相对图像识别单元的朝向判断该手掌是左手掌还是右手掌。
2.根据权利要求1所述的控制对象旋转的手势控制方法，其特征在于，当5个手指全部伸出，且右手掌的掌心从朝向图像识别单元变化为背向图像识别单元，或左手掌的掌心从背向图像识别单元变化为朝向图像识别单元时，调用逆时针180°旋转被控制对象的命令。
3.根据权利要求1所述的控制对象旋转的手势控制方法，其特征在于，当5个手指全部伸出，且左手掌的掌心从朝向图像识别单元变化为背向图像识别单元，或右手掌的掌心从背向图像识别单元变化为朝向图像识别单元时，调用顺时针180°旋转被控制对象的命令。
4.根据权利要求1所述的控制对象旋转的手势控制方法，其特征在于，当拇指伸出，其它手指收起，且右手掌的掌心从朝向图像识别单元变化为背向图像识别单元，或左手掌的掌心从背向图像识别单元变化为朝向图像识别单元时，调用按照45°～90°范围以内的其中一个角度逆时针旋转被控制对象的控制命令。
5.根据权利要求1所述的控制对象旋转的手势控制方法，其特征在于，当尾指伸出，其它手指收起，且左手掌的掌心从朝向图像识别单元变化为背向图像识别单元，或右手掌的掌心从背向图像识别单元变化为朝向图像识别单元时，调用按照0°～45°范围以内的其中一个角度逆时针旋转被控制对象的控制命令。
6.根据权利要求1所述的控制对象旋转的手势控制方法，其特征在于，当拇指伸出，其它手指收起，且左手掌的掌心从朝向图像识别单元变化为背向图像识别单元，或右手掌的掌心从背向图像识别单元变化为朝向图像识别单元时，调用按照45°～90°范围以内的其中一个角度顺时针旋转被控制对象的控制命令。
7.根据权利要求1所述的控制对象旋转的手势控制方法，其特征在于，当尾指伸出，其它手指收起，且左手掌的掌心从朝向图像识别单元变化为背向图像识别单元，或右手掌的掌心从背向图像识别单元变化为朝向图像识别单元时，调用按照0°～45°范围以内的其中一个角度顺时针旋转被控制对象的控制命令。
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