[发明专利]单臂机器人基于Kinect的无标记人手跟踪方法

权利要求书

1.一种单臂机器人基于Kinect的无标记人手跟踪方法，其中,Kinect为3D体感摄影机；其特征在于包括以下步骤：

S1、通过3D体感摄影机获取深度图像且通过深度传感器对手臂进行识别；

S2、通过包含了手臂的深度图像分析确定食指和拇指的位置；

S3、使用差分定位方法增加食指和拇指的定位精度。

2.根据权利要求1所述的单臂机器人基于Kinect的无标记人手跟踪方法，其特征在于：所述步骤S1包括如下步骤：

S11、设Kinect获取的深度图像D(i,j)保存三原色图像所有像素的所有深度信息；设操作者和3D体感摄影机的距离都大于T(m)，而且中间没有任何其他物体遮挡；对于深度图像D(i,j)中所有的i和j来说，操作者肢体图像C_b(i,j)满足：

   (1)；

其中，d(i,j)是深度图像D中的像素，n是d的宽，m是d的高；

S12、当操作者伸出手控制机器人时，他的手臂会比他的身体更加靠近3D体感摄影机；首先计算包括整个身体的深度值中值，得到：

  (2)；

S13、然后划分手臂的区域A(i,j)：

   (3)。

3.根据权利要求1所述的单臂机器人基于Kinect的无标记人手跟踪方法，其特征在于：所述步骤S2包括以下步骤：

S21、拇指尖T和食指尖I的位置由包含了手臂的图像确定,且食指尖和拇指尖之间的部位为B；手臂区域A3d(x,y,z)被重构成A(i,j)；对于A(i,j)中所有二维的点(i,j)，其三维形式是：

A_3d(x,y,z)=[i,j,d(i,j)]  (4)；

然后把三维的点  A_3d(x,y,z) 投影到YOZ面：

A_YOZ(y,z)= A_3d(0,y,z)=[j,d(i,j)] (5)；

S22、定义最小投影函数： 

   (6)；

S23、通过一个极大值 y=y1和两个极小值 y=y2及 y=y3确定最小投影函数；I的3D点就可以被重构为：

   (7)；

  (8)；

 (9)。

4.根据权利要求1所述的单臂机器人基于Kinect的无标记人手跟踪方法，其特征在于：所述步骤S3包括以下步骤：

S31、B、 T 及I 的三维位置可以在世界坐标中计算出来；B、 T 及I的三维位置可以在世界坐标中计算出来；

在最后一帧中，B的三维位置为B’’(x,y,z)，机器人末端的参照位置为P’’(x,y,z) ；然后新的机器人末端参照位置被更新为：

   (10)；

u是一个确定机器人保持移动或者暂停的阈值；当L=0，操作者停止了对机器人的控制； 是一个可调的参数，通过修改的值来达到粗控制与微控制的效果。