CN202720661U - 一种姿势识别系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种姿势识别系统，在对待识别图像做具体的识别之前，采样硬件实现方式，利用预处理模块，对待识别图像做预处理；之后，再由识别处理模块对预处理图像进行姿势识别处理，可使产品能有效应用于在多种环境，并且有效提高识别效率和识别结果的准确性。由于基于硬件对待识别图像进行预处理，之后再识别，因此，可有效缩短产品的测试时长，有效缩短产品的开发周期。并且，本实用新型的硬件实现成本较低，从而可有效降低产品成本，降低产品整机的设计难度，提高产品良率，有助于为产品争取较大的市场份额。

Description

一种姿势识别系统

技术领域

本实用新型涉及电子技术领域，尤其涉及一种姿势识别系统。

背景技术

技术的发展，客户的需求推动着电子产品的不断升级。如今，为提升用户体验，期望发展出新的人机交互界面，以使电子产品用户获得更加简便、更符合其自然行为的操作体验。

现有技术推出智能姿势识别技术，并将该技术应用于人机交互界面，以此开发的电子产品改变了传统的人机交互界面，能使用户获得全新体验，应用前景广阔。并且智能姿势识别技术的日渐成熟可能促使相应电子产品逐步取代如今高成本的电容触摸屏产品，成为各类电子产品如数字智能电视、机顶盒、移动手持设备、汽车导航系统、移动个人媒体、智能家具及智能家电等人机交互的标准输入设备。因此，智能姿势识别技术成为国际各大公司的研发热点。

本申请发明人通过实践与研究发现：现有技术采样纯软件方式实现姿势识别，导致产品开发周期长，研发成本高，识别准确度不够理想，有待改进。

实用新型内容

本实用新型提供一种姿势识别系统，解决现有技术存在的产品开发周期长，研发成本高，识别准确度不够理想的技术问题。

本实用新型中，一种姿势识别系统包括：图像采集模块、预处理模块、识别处理模块和输出模块；

所述图像采集模块，连接所述预处理模块和所述识别处理模块，用于采集包含待识别姿势的待识别图像，传输所述待识别图像给所述识别处理模块和所述预处理模块；

所述预处理模块，连接所述图像采集模块和所述识别处理模块，用于接收所述识别处理模块输出的配置信号，根据所述配置信号携带的预处理要求，对所述待识别图像的进行预处理，产生预处理图像，将所述预处理图像传输给所述识别处理模块；

所述识别处理模块，连接所述图像采集模块、所述预处理模块和所述输出模块，接收所述图像采集模块输出的所述待识别图像，生成所述配置信号，输出所述配置信号给所述预处理模块，并接收所述预处理模块输出的所述预处理图像，根据所述预处理图像识别所述待识别图像所体现的姿势，得到识别结果，传输所述识别结果给所述输出模块；

所述输出模块，连接所述识别处理模块，用于输出所述识别处理模块的所述识别结果。

该姿势识别系统中，所述预处理模块与所述识别处理模块之间通过传输模块连接；所述传输模块包括：数据总线、存储器接口单元WEIM、直接存储器读写单元DMA通道、DMA控制器和WEIM接口；

所述DMA控制器，一端通过所述DMA通道连接所述预处理模块，另一端连接所述WEIM；并且所述DMA控制器外配随机存储器RAM；

所述WEIM，一端通过所述数据总线连接所述预处理模块和所述DMA控制器，另一端通过所述WEIM接口连接所述识别处理模块。

该姿势识别系统中，所述预处理模块包括：缓存器、配置寄存器和传输处理单元；

所述缓存器，连接所述图像采集模块和所述配置寄存器，用于缓存所述图像采集模块传输的所述待识别图像和所述预处理模块产生的所述预处理图像；

所述配置寄存器，连接所述缓存器和所述传输模块，用于通过所述传输模块接收所述识别处理模块发出的所述配置信号，产生所述预处理图像，将所述预处理图像传输给所述缓存器；

所述传输处理单元，连接所述缓存器和所述传输模块，用于将所述缓存器内存储的图像输出。

该姿势识别系统中，所述图像采集模块与所述预处理模块、所述图像采集模块与所述识别处理模块之间均通过图像格式转换电路连接；

所述图像格式转换电路，用于将所述图像采集模块采集到的所述待识别图像格式转换为所述预处理模块或所述识别处理模块所需的格式。

本实用新型提供的姿势识别系统，在对待识别图像做具体的识别之前，采样硬件实现方式，利用预处理模块，对待识别图像做预处理；之后，再由识别处理模块对预处理图像进行姿势识别处理，可使产品能有效应用于在多种环境，并且有效提高识别效率和识别结果的准确性。由于基于硬件对待识别图像进行预处理，之后再识别，因此，可有效缩短产品的测试时长，有效缩短产品的开发周期。并且，本实用新型的硬件实现成本较低，从而可有效降低产品成本，降低产品整机的设计难度，提高产品良率，有助于为产品争取较大的市场份额。

附图说明

图1表示本实用新型中姿势识别系统的结构示意图；

图2表示本实用新型的部分实现电路连接示意图；

图3表示本实用新型中预处理模块102的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的做详细说明。

参见图1，图1是本实用新型中姿势识别系统的结构示意图。图1所示系统可包括：图像采集模块101、预处理模块102、识别处理模块103和输出模块104；

图像采集模块101，连接预处理模块102和识别处理模块103，用于采集包含待识别姿势的待识别图像，传输待识别图像给识别处理模块103和预处理模块102；

实际应用中，图像采集模块101具体可包括：滤光片、透镜和互补金属氧化物图像传感器(CMOS Image Sensor)。为获得较清晰的待识别图像，实际应用中，可考虑采用采用尽可能减少热噪声的滤光片，以及通光率高和宽视场的镜头。具体应用中，可根据预处理模块102和识别处理模块103的要求，传输图像，如以每秒25帧以上速率，俘获显示绘图阵列(VGA)图像格式的连续动态图像给预处理模块102和识别处理模块103；

预处理模块102，连接图像采集模块101和识别处理模块103，用于接收识别处理模块103输出的配置信号，根据配置信号所携带的预处理要求，对待识别图像做预处理，产生预处理图像，将预处理图像传输给识别处理模块103；

该预处理模块102是本实用新型所提出的技术方案，实际应用中可采用专用纯硬件逻辑加速单元(IPACC)来实现，该IPACC的设计可采用双数据缓存器(BUFFER)及专用32位4通道直接存储器读写单元(DMA)架构，采用标准数据总线如系统总线(AHB)接口标准，以提高较强的数据处理及数据吞吐能力。实际应用中，可根据需要对IP ACC进行配置，增加其应用的灵活性，以适应不同的应用场合及产品方案。并且，具体地，IP ACC可通过硬件实现对待识别图像做预处理，包括：图像锐化处理、色度变化处理、缩放处理，以及图像特征数据提取，等等；

识别处理模块103，连接图像采集模块101、预处理模块102和输出模块104，接收图像采集模块101输出的待识别图像，生成配置信号，输出配置信号给预处理模块102，并接收预处理模块102输出的预处理图像，根据预处理图像识别待识别图像所体现的姿势，得到识别结果，传输识别结果给输出模块104；

本实用新型中，识别处理模块103的具体实现可采用自顶向下模块化开发模型，采用模糊图像分析技术，利用经过预处理模块102处理的预处理图像建立的运动物体动态数学模型，实现姿势运动轨迹的分析，从而达到姿势识别的目的。识别处理模块103的具体实现可基于开发式架构ARM内核而开发，该实现方式对中央处理器(CPU)运行速度依赖性较小，执行效率较高，移植性较高，在IP ACC配合使用下，可实现快速识别；

输出模块104，连接识别处理模块103，用于输出识别处理模块103的识别结果；具体应用中，输出模块104将识别结果以标准接口格式输出。

实际应用中，图像采集模块101与预处理模块102、图像采集模块101与识别处理模块103之间可通过图像格式转换电路(ISP)连接；其中，ISP可用于将图像采集模块101采集到的待识别图像格式转换为预处理模块102或识别处理模块103所需的格式。如将CMOS图像传感器将采集到的VGA格式图像转换为YUV422数据格式。并且，为获得较佳效果，可采用延迟较小的ISP。

本实用新型中，通过对待识别图像做预处理，提取待识别图像中的特征数据，生成预处理图像给识别处理模块103，可有效提高识别效率与准确性。本实用新型中，预处理模块103通过硬件实现，该预处理模块103可应用于纯硬件环境，或结合软件实现实用新型的目的，相应地，本实用新型的具体实现中，识别处理模块103可以是硬件模块，可为软件模块。

实际应用中，姿势识别如：挥手(Wave)、指向左(Lift)、指向右(Right)、上挥(Up)、下挥(Down)、向前轻拍(Clap)等等。

参见图2，图2是本实用新型的部分实现电路连接示意图。图2中，预处理模块102与识别处理模块103之间通过传输模块连接；传输模块包括：数据总线、存储器接口单元(WEIM)、直接存储器读写单元通道(DMA Channel)、DMA控制器(DMAC)和WEIM接口；其中，

DMA控制器，一端通过DMA通道连接预处理模块102，另一端连接所述WEIM；并且所述DMA控制器外配随机存储器(RAM)；

WEIM，一端通过数据总线连接预处理模块102和DMA控制器，另一端通过WEIM接口连接识别处理模块103；

其中，数据总线可包括：AHB、外围总线(APB)。

参见图3，图3是本实用新型中预处理模块102的结构示意图。图3所示预处理模块102可包括：缓存器301、配置寄存器302和传输处理单元303；

缓存器301，连接图像采集模块101和配置寄存器302，用于缓存图像采集模块101传输的待识别图像和预处理模块102产生的预处理图像；

配置寄存器302，核心部件，连接缓存器301和传输模块，用于通过传输模块接收识别处理模块103发出的配置信号，产生预处理图像，将预处理图像传输给缓存器301；

传输处理单元303，连接缓存器301和传输模块，用于将缓存器301内存储的图像输出；具体地，传输处理单元303可包括：信息传输寄存器(transferinformation REG)和DMA寄存器(DMA REG)；其中，信息传输寄存器配合DMA寄存器，可用于控制外界对缓存器301的读写速度，以保证数据传输的畅通。

结合上述图2，识别处理模块103通过数据总线一支给配置寄存器302发生配置信号，通过DMAC一支读写缓存器301。

本实用新型的具体实现可采用流水线串行方式工作，通过实际测试，在外界光线不小于5流明(LM)情况下，识别距离小于4.5米的情况下手势识别精度达到98％以上，可很好地满足实际应用需求，而成本只有现有识别设备的30％，市场前景广阔。

综上，本实用新型提供的技术方案，在对待识别图像做具体的识别之前，采样硬件实现方式，利用预处理模块，对待识别图像做预处理；之后，再由识别处理模块对预处理图像进行姿势识别处理，可使产品能有效应用于在多种环境，并且有效提高识别效率和识别结果的准确性。由于基于硬件对待识别图像进行预处理，之后再识别，因此，可有效缩短产品的测试时长，有效缩短产品的开发周期，并且产品整机的设计难度低，产品良率高。本实用新型提供的技术方案在具体实现时，对硬件无太高的要求，从而可有效控制基于本实用新型技术获得的产品成本，因此，本实用新型技术的产业化空间大，并有助于为产品争取较大的市场份额。

本实用新型的具体实现采用业界标准8层板Layout设计，识别结果可采用数字接口输出，可很好地应用于现有一些产品设备上。并且前端CMOS图像传感器及镜头与主机板采用分离式设计方案，可方便后续的维护与升级，具有高可靠性和稳定性。

依据本实用新型技术方案产生的产品，只需要现有设备预留标准数据通信接口如USB，I2C等数字接口，即可使用该产品，从而可有效降低客户产品整机的设计难度。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种姿势识别系统，其特征在于，包括：图像采集模块、预处理模块、识别处理模块和输出模块；

所述图像采集模块，连接所述预处理模块和所述识别处理模块，用于采集包含待识别姿势的待识别图像，传输所述待识别图像给所述识别处理模块和所述预处理模块；

所述预处理模块，连接所述图像采集模块和所述识别处理模块，用于接收所述识别处理模块输出的配置信号，根据所述配置信号携带的预处理要求，对所述待识别图像的进行预处理，产生预处理图像，将所述预处理图像传输给所述识别处理模块；

所述识别处理模块，连接所述图像采集模块、所述预处理模块和所述输出模块，接收所述图像采集模块输出的所述待识别图像，生成所述配置信号，输出所述配置信号给所述预处理模块，并接收所述预处理模块输出的所述预处理图像，根据所述预处理图像识别所述待识别图像所体现的姿势，得到识别结果，传输所述识别结果给所述输出模块；

所述输出模块，连接所述识别处理模块，用于输出所述识别处理模块的所述识别结果。

2.如权利要求1所述的姿势识别系统，其特征在于，所述预处理模块与所述识别处理模块之间通过传输模块连接；所述传输模块包括：数据总线、存储器接口单元WEIM、直接存储器读写单元DMA通道、DMA控制器和WEIM接口；

所述DMA控制器，一端通过所述DMA通道连接所述预处理模块，另一端连接所述WEIM；并且所述DMA控制器外配随机存储器RAM；

所述WEIM，一端通过所述数据总线连接所述预处理模块和所述DMA控制器，另一端通过所述WEIM接口连接所述识别处理模块。

3.如权利要求2所述的姿势识别系统，其特征在于，所述预处理模块包括：缓存器、配置寄存器和传输处理单元；

所述缓存器，连接所述图像采集模块和所述配置寄存器，用于缓存所述图像采集模块传输的所述待识别图像和所述预处理模块产生的所述预处理图像；

所述配置寄存器，连接所述缓存器和所述传输模块，用于通过所述传输模块接收所述识别处理模块发出的所述配置信号，产生所述预处理图像，将所述预处理图像传输给所述缓存器；

所述传输处理单元，连接所述缓存器和所述传输模块，用于将所述缓存器内存储的图像输出。

4.如权利要求1所述的姿势识别系统，其特征在于，

所述图像采集模块与所述预处理模块、所述图像采集模块与所述识别处理模块之间均通过图像格式转换电路连接；

所述图像格式转换电路，用于将所述图像采集模块采集到的所述待识别图像格式转换为所述预处理模块或所述识别处理模块所需的格式。

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