CN111235753A - 一种基于区域手势数目变化快速匹配的模拟新疆挂毯手工编织方法 - Google Patents

一种基于区域手势数目变化快速匹配的模拟新疆挂毯手工编织方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于区域手势数目变化快速匹配的模拟新疆挂毯手工编织方法，包括：(1)通过固定摄像头连续拍摄新疆挂毯的手工模拟编织过程，截取视频帧中由若干单位区域线性平铺成的一列固定区域为有效识别区域；(2)提取图像中肤色和类肤色区域，去除手势之外的杂质；(3)填充每个图像中的手势内空洞，得到实心图形；(4)计算每个视频帧图像中每个单位区域内实心图形的数目，得到各个单位区域内的实心图形数目变化序列；(5)将各个实心图形数目变化序列与变化规律模板匹配，得到各个单位区域的编织操作判定结果，并根据判定结果进行模拟编织。利用本发明，无需实体编织设备和材料便可模拟手工编织新疆挂毯的过程。

Description

一种基于区域手势数目变化快速匹配的模拟新疆挂毯手工编 织方法
技术领域
本发明属于图像处理和模式识别技术领域，尤其是涉及一种基于区域手势数目变化快速匹配的模拟新疆挂毯手工编织方法。
背景技术
我国拥有大量的人文古迹、历史文物，但其静态的陈列和长篇的文字说明使得大众并没有耐心去理解文化内涵。新疆挂毯亦称东方地毯，集中产地为和田、喀什、阿克苏、库尔勒、吉昌、乌鲁木齐等地。式样、图案和色彩均富有浓郁的民族特色和地方风格，其特点主要是：多层边框，几何图形内填入品类繁多的纹饰，结构严整而富于韵律，活泼多变而富于生活情趣。工艺方面以原料上乘、质地细密、绒头密集、毯面薄平、工艺考究，图案别致，织工精良，经久耐用而著称。鲜明的民族特点和浓厚的地方色彩图案，使其在国际地毯业中也独树一帜。即使现代新疆挂毯多为机器编织，手工编织在部分新疆地区仍传承着。但手工的新疆挂毯作为中国少数民族的传统特色文化工艺品，由于地域性太强，工艺流程难以传播，工艺品传播到世界各地的多为装饰性地毯成品，故其编织工艺以及背后蕴含的新疆文化则逐渐被淡忘。
新疆手工挂毯的编织工艺流程大体分为织前上经，织做和完工下机三个阶段，共十几个工艺操作过程。织做时将一组经线与上下交织成平纹式的基础组织，再将经过染色的绒头按一定程序栓结于基础组织的经线上，以此显示出地毯的不同色彩与图案、纹样。
为了增强新疆手工挂毯文化的传播与理解性，可以使大众亲自模拟手工编织新疆挂毯，但是由于会编织新疆挂毯的人数日渐稀少，且缺少实体编织设备和材料，大众想要进行模拟手工编织存在诸多不便。
随着图像处理技术的发展，产生了各种各样可以用于图像语义解析的技术。在相关技术中，可以利用图像检测技术、图像识别技术等对图像进行处理。
如果可以将图像处理和识别技术与新疆手工挂毯的编织过程相结合，使得复杂的新疆挂毯的包括栓结，换色等编织过程通过手动模拟的形式进行操作，则大众可以更加方便的进行编织的体验与学习，然而现有技术暂时没有相关技术内容的记载。
发明内容
为解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种基于区域手势数目变化快速匹配的模拟新疆挂毯手工编织方法，使得人无需实体编织设备和材料便可模拟手工编织新疆挂毯的过程。
一种基于区域手势数目变化快速匹配的模拟新疆挂毯手工编织方法，包括以下步骤：
(1)通过固定摄像头连续拍摄新疆挂毯的手工编织过程，截取视频帧中由若干单位区域线性平铺成的一列固定区域为有效识别区域；
(2)将所有视频帧图像进行二值化处理，提取图像中肤色和类肤色区域，去除手势之外的杂质；
(3)填充每个图像中的手势内空洞，得到实心图形；
(4)计算每个视频帧图像中每个单位区域内实心图形的数目，得到各个单位区域内的实心图形数目变化序列；
(5)将各个实心图形数目变化序列与变化规律模板匹配，得到各个单位区域的编织操作判定结果，并根据判定结果进行模拟编织。
步骤(1)中，通过坐标截取若干相等大小的矩形单位区域。
步骤(2)中，所述的杂质为肤色和类肤色区域中的非手势区域，非手势区域为图像中占整个面积比低于0.06的白色区域。
步骤(3)中，所述手势内的空洞为黑色区域占白色区域面积比低于1的区域。
步骤(4)具体过程为：
(4-1)检测每个单元区域二值图片的图形轮廓，图形轮廓数减1就是实心图形的数目(整个图也有一个轮廓)；
(4-2)将每个单元区域的实心图形数目记为Xm，m为帧的序号，该单位区域内的实心图形数目变化序列记为Qi，i为单元区域的序号，则Qi＝{X1,X2,X3,…,X(m-1),Xm}，m∈{1，+∞}。
步骤(5)中，编织操作判定过程中，当单位区域内的图形数目变化包含2-1-2时，则两只手在该单位区域内接触，将纬线贯穿于连着的两根经线之间，实现了挂毯编织过程中“过纬”的编织动作，判断在此处进行一次编织动作；若图形数目变化不包含2-1-2，则判断未进行编织动作。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明的方法，利用新疆挂毯编织过程中手势变化的特定规律，采用区域划分来排除手部误入识别区域带来的影响，实现了快速判定手势在识别区域内是否进行编织动作，使得人无需实体编织设备和材料便可模拟手工编织新疆挂毯的过程，增强对新疆手工挂毯文化的传播与理解性。
附图说明
图1为本发明一种基于区域手势数目变化快速匹配的模拟新疆挂毯手工编织方法的流程示意图；
图2为本发明实施例中截取单位区域的示意图；
图3为本发明实施例中进行图像处理的示意图；
图4为本发明实施例中编织手势识别说明图；
图5为本发明实施例中图形数目包含2-1-2的情形；
图6为本发明实施例中图形数目不包含2-1-2的情形；
图7为本发明实施例中单位区域的编织手势判断逻辑示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细描述，需要指出的是，以下所述实施例旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。
如图1所示，一种基于区域手势数目变化快速匹配的模拟新疆挂毯手工编织方法，包括以下步骤：
S01，通过位置固定的摄像头实时拍摄模拟手工编制过程的每一帧图像，截取图像中由若干单位区域线性平铺成的一列固定区域为有效识别区域。
对于位置固定的摄像头，所拍摄的图像中需要被识别的区域固定，代表着单位经线间隙的单位区域的大小和位置也固定，故直接通过坐标截取若干相等大小的矩形单位区域，参见图2所示。
S02，提取图像中肤色和类肤色区域，去除手势之外的杂质。
人类的肤色颜色空间HSV范围如下：H(2,28)，S(50,200)，肤色的特征色调在RGB空间中RGB值符合R>G>B，肤色的这一特征相当稳定，对于人种的变化还是环境光照的变化都不会改变，因此可以在肤色提取中结合这一特征进行提取。
对采集到的包含手部的图像进行二值化处理，得到肤色区域，如图3中(a)所示。根据原图像(x,y)处的H、S值和R、G、B值判断肤色区域二值图(x，y)处的像素值为：f(x,y)＝255，H∈{2，28}and S∈{50，200}and R＞G＞B。
若二值化后的肤色区域或类肤色区域占整幅图像面积比低于0.06，那么这些区域不是手势区域，需要去除，如图3中(b)所示。
S03,填充手势内空洞，得到实心图形
二值化后的黑色区域的占白色区域面积比低于1的区域可视为手势内空洞区域，需填充，如图3中(c)所示。
S04，计算每个单位区域内实心图形的数目，得到各个单位区域内的实心图形数目变化序列。
检测每个单元区域二值图片的图形轮廓，轮廓数减1就是图形的数目(整个图也有一个轮廓)。
将每个单元区域的检测数目记为Xm，m为帧的序号，该单位区域内的实心图形数目变化序列记为Qi，i为单元区域的序号，则Qi＝{X1,X2,X3,…,X(m-1),Xm}，m∈{1，+∞}。Xm的值存在4种情况，当手没有伸入单位区域时，如图4中(a)所示；当一只手在单位区域内，如图4中(b)所示；当两只手在单位区域内并且未接触，如图4中(c)所示；当两只手在单位区域内并且接触，如图4中(d)所示。
S05，将各个实心图形数目变化序列与变化规律模板匹配，得到各个单位区域的编织操作判定结果。
将序列Qi中的元素Xn输入判定系统，当Xm等于X(m-1)时，代表前后帧的手势图形个数未发生变化，即手势未进行步骤操作，当Xm≠X(m-1)时，代表前后帧的手势图形个数发生变化，即手势进行了一个步骤的操作，记入步骤序列Yn，n为操作步骤序号。步骤序列Yn存在多种情况，当任意一个单元区域内的操作步骤中图形数目变化包含2-1-2时，判断两只手在该单位区域内接触，如图5所示，即将纬线贯穿于连着的两根经线之间，实现了挂毯编织过程中“过纬”这个编织动作，判断“在此处进行一次过纬编织动作”，触发发生器的功能，并将所有单位区域的帧的序号和操作步骤序号重新记为1，重新开始识别手势并判断。当单元区域内的操作步骤中图形数目变化不包含2-1-2，如图6所示，则判断该单位区域“未进行过纬编织动作”。单位区域的编织手势判断逻辑如图7所示。
利用上述方法，可以实现快速判定手势在识别区域内是否进行编织动作，使得人无需实体编织设备和材料便可模拟手工编织新疆挂毯的过程，增强对新疆手工挂毯文化的传播与理解性。
以上所述的实施例对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于区域手势数目变化快速匹配的模拟新疆挂毯手工编织方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)通过固定摄像头连续拍摄新疆挂毯的手工模拟编织过程，截取视频帧中由若干单位区域线性平铺成的一列固定区域为有效识别区域；
(2)将所有视频帧图像进行二值化处理，提取图像中肤色和类肤色区域，去除手势之外的杂质；
(3)填充每个图像中的手势内空洞，得到实心图形；
(4)计算每个视频帧图像中每个单位区域内实心图形的数目，得到各个单位区域内的实心图形数目变化序列；
(5)将各个实心图形数目变化序列与变化规律模板匹配，得到各个单位区域的编织操作判定结果，并根据判定结果进行模拟编织。
2.根据权利要求1所述的基于区域手势数目变化快速匹配的模拟新疆挂毯手工编织方法，其特征在于，步骤(1)中，通过坐标截取若干相等大小的矩形单位区域。
3.根据权利要求1所述的基于区域手势数目变化快速匹配的模拟新疆挂毯手工编织方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的杂质为肤色和类肤色区域中的非手势区域，非手势区域为图像中占整个面积比低于0.06的白色区域。
4.根据权利要求1所述的基于区域手势数目变化快速匹配的模拟新疆挂毯手工编织方法，其特征在于，步骤(3)中，所述手势内的空洞为黑色区域占白色区域面积比低于1的区域。
5.根据权利要求1所述的基于区域手势数目变化快速匹配的模拟新疆挂毯手工编织方法，其特征在于，步骤(4)具体过程为：
(4-1)检测每个单元区域二值图片的图形轮廓，图形轮廓数减1就是实心图形的数目；
(4-2)将每个单元区域的实心图形数目记为Xm，m为帧的序号，该单位区域内的实心图形数目变化序列记为Qi，i为单元区域的序号，则Qi＝{X1,X2,X3,…,X(m-1),Xm}，m∈{1，+∞}。
6.根据权利要求1所述的基于区域手势数目变化快速匹配的模拟新疆挂毯手工编织方法，其特征在于，步骤(5)中，编织操作判定过程中，当单位区域内的图形数目变化包含2-1-2时，则两只手在该单位区域内接触，将纬线贯穿于连着的两根经线之间，实现了挂毯编织过程中“过纬”的编织动作，判断在此处进行一次编织动作；若图形数目变化不包含2-1-2，则判断未进行编织动作。
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