[发明专利]移动设备的空间交互方法

说明书

技术领域

本发明涉及图像处理、三维图像重建、人机交互和计算机应用等领域，尤其涉及一种移动设备的空间交互方法。

背景技术

移动设备的空间交互技术是利用具有人机交互能力的移动设备(如手机、IPad等)进行空间交互，使得移动设备中的虚拟物体可以按照人的指示做出相应的响应。图1是现有的移动设备的空间交互技术的示意图。如图1所示，移动设备中显示有一幅猫的图像，通过移动设备的空间交互，我们可以在移动设备的前方(其摄像头可拍摄的地方)用手做一个假的抓取动作的手势，移动设备通过识别该手势，使其显示的虚拟猫被虚拟的手抓取。

空间交互方法通常包括深度图像重建、手部区域分割、坐标归一、碰撞检测、运动过程描述和手势识别、虚拟场景响应等步骤，其中深度图像重建是其中一个关键步骤。

在计算机视觉领域中，深度图扮演着十分重要的角色，它的快速获取显得非常重要。深度图不仅可以生成立体图像，还可以实现三维模型的重建和基于图像的渲染。其中在实时的三维模型重建中，深度图获取的准确性和实时性显得尤为重要。

对于深度图的获取有着多种多样的方法，例如激光成像雷达、激光测量机法、结构光法、计算机立体视觉法等。其中计算机立体视觉法是一种传统的深度图获取方法，包括单目、双目和多目立体视觉法。目前在三维模型重建中，大多采用计算机立体视觉的方法。然而这种方法却存在着一些缺点和待改进之处：对于特征点提取准确性而言，由于不同图像之中的纹理变化不同，过于平坦的区域很难提取到准确的特征点；对于特征点提取的实时性而言，不同的提取方法在速度上存在着很大的差异，往往在保证实时性时，失去了准确性，而在保证准确性时，失去了实时性。因此，怎样同时保证准确性和实时性是一个重要课题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明所要解决的技术问题是提出一种移动设备的空间交互方法，以解决现有的空间交互技术准确性和实时性不佳的问题。

(二)技术方案

本发明提出一种一种应用于移动设备的空间交互方法，所述移动设备是指具有人机交互能力和图像拍摄功能的便携式信息处理装置，该交互方法包括如下步骤：

步骤1、利用移动设备拍摄二维图像，重建该二维图像的深度图，所述二维图像中包含人体部位的图像；

步骤2、对所述深度图进行区域分割，得到该深度图中的人体部位图像；

步骤3、将所述深度图中的人体部位图像映射到一个虚拟场景中；

步骤4、检测所述虚拟场景中的人体部位是否与该场景中的其他物体发生碰撞，若发生碰撞，则转到步骤6，若没有发生碰撞，则转到步骤7；

步骤5、根据所述虚拟场景中的人体部位在时间上的空间变化来确定人的肢体语言；

步骤6、所述虚拟场景根据所述肢体语言做出响应；

步骤7、判断所述移动设备拍摄的人体部位的图像是否进行了更新，如果进行了更新，则返回到步骤1，如果没有进行更新，则该方法结束。

(三)有益效果

本发明通过对移动设备的空间交互方法在深度图重建、区域分割、碰撞检测时的算法进行全新设计，在深度图的重建方面，有效解决了获取深度图像的准确性和实时性；在区域分割方面，结合连通域和肤色分割法能够准确提取出手部区域；在碰撞检测方面，使用球包围盒的方法，保证了交互的实时性。

附图说明

图1是现有的空间交互技术示意图；

图2是本发明所提出的移动设备的空间交互方法的流程图；

图3是本发明深度图像重建步骤的主流程图；

图4是本发明深度图像重建步骤中生成描述器的流程图；

图5是本发明深度图像重建步骤中生成深度图步骤流程图；

图6是本发明手部区域分割步骤主流程图；

图7是本发明手部区域分割步骤中邻域判断步骤的流程图；

图8是本发明手部区域分割步骤中肤色判断步骤的流程图；

图9是本发明的碰撞检测步骤流程图；

图10是本发明的坐标归一化步骤的流程图；

图11是本发明运动过程描述和手势识别步骤的流程图；

图12是本发明运动过程描述和手势识别步骤中二维空间四个方向的整数表示示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。

图2为本发明所提出的移动设备的空间交互方法的流程图，所述移动设备的空间交互方法具体包括以下步骤：