[发明专利]一种基于四边形骨架结构的静态手势特征描述方法

权利要求书

1.一种基于四边形骨架结构的静态手势特征描述方法，通过肤色检测获得静态手势的二值模板，对该二值模板构造四边形骨架结构，然后，提取四边形骨架结构的14个具有缩放不变性的特征量，并对该特征量进行归一化处理，用以对不同的手势进行描述，其特征在于，该方法按以下步骤进行：

步骤1：提取拍摄的静态手势视频帧画面中的手势区域

采用现有的肤色检测方法，将RGB色系下拍摄得到的视频帧画面中的手势区域根据以下公式转换到YIQ色系，生成该手势区域的二值模板：

式中，R、G、B分别为图像的红色、绿色、蓝色通道的三基色值，r、g、b分别表示RGB色系下归一化后的三基色值，Y、I、Q分别表示转换到YIQ色系后图像的亮度、色调和饱和度；

步骤2：根据手势二值模板构建手势四边形骨架结构

根据步骤1得到的静态手势的二值模板，构建静态手势的四边形骨架结构，具体构建步骤如下：

1)找出静态手势二值模板的四个边界像素点，根据该四个边界像素点构建一个外接矩形，锁定手势区域，

2)将步骤1)构建的外接矩形均分为四个子矩形，

3)按以下公式分别求取步骤2)得到的四个子矩形区域内包含的静态手势部分的质心，质心的计算公式为：

式中，S表示连通域，即子矩形中的部分手势所构成的区域，N_S表示连通域内像素的个数，(x_m，y_m)为质心的坐标，

以确定的四个质心为顶点，依次连接构成一个四边形，该四边形即为静态手势的骨架结构；

步骤3：提取静态手势四边形骨架结构的特征量

1)分别求取步骤2构建的四边形骨架结构的边周比、角周比、矩形度，作为特征量，按以下步骤求取边周比：

根据两点间距离公式分别计算出步骤2得到的四边形的四条边和两条对角线的长度，按逆时针，分别求取各线段的长度分别与四边形的周长Cs的比值，生成以下六个边周比值，作为特征量：

f₁＝AB/Cs；

f₂＝BC/Cs；

f₃＝CD/Cs；

f₄＝DA/Cs；

f₅＝AC/Cs；

f₆＝BD/Cs；

式中，AB、BC、CD、DA分别为按逆时针四边形各边的长度，AC、BD分别是四边形两对角线的长度，

按以下步骤求取角周比：

根据余弦定理逆时针分别计算出四边形四个顶角的值，各顶角的值与四边形内角和的比，生成以下四个角周比值，作为特征量：

f₇＝∠A/360；

f₈＝∠B/360；

f₉＝∠C/360；

f₁₀＝∠D/360；

式中，∠A、∠B、∠C、∠D分别表示四边形四个顶角的值，

按以下步骤求取矩形度：

分别计算各子矩形内手势部分连通域面积A_Si与各子矩形面积A_Ri的比值，形成以下四个矩形度值，作为特征量：

f₁₁＝A_S1/A_R1；

f₁₂＝A_S2/A_R2；

f₁₃＝A_S3/A_R3；

f₁₄＝A_S4/A_R4；

式中，A_S1、A_S2、A_S3、A_S4分别表示各子矩形内手势部分的连通域面积，A_R1、A_R2、A_R3、A_R4分别表示各子矩形的面积，

2)对上面得到的f₁、f₂、f₃、f₄、f₅、f₆、f₇、f₈、f₉、f₁₀、f₁₁、f₁₂、f₁₃、f₁₄这14个特征量进行归一化处理，即计算各特征量的特征量和然后，将各特征量用f′_i＝f_i/sum代替，所获得的归一化后的14个特征构成一个14维的特征向量，用以表示不同的静态手势。