[发明专利]基于多规则的交互手势运动轨迹分割方法

说明书

技术领域

本发明涉及计算机视觉领域，尤其涉及一种基于多规则的交互手势运动轨迹分割方法。

背景技术

目前，国内外已经研究出了一些基于交互手势的运动轨迹的分割方法。但是，大多数方法的实现要以简单的背景或者要求手势者带有特殊颜色的手套为前提，给人机交互增加了一定的限制。基于kinect的交互手势分割方法没有上述这些限制，已经比较成熟，但kinect设备成本较高，难以应用到普通用户。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于多规则的交互手势运动轨迹分割方法，以克服现有技术的复杂限制，并缩减成本。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于多规则的交互手势运动轨迹分割方法，该方法包括以下步骤。

（1）用摄像机拍摄手持光笔的用户的交互手势的视频：所述光笔由笔头部固定一个发光装置组成。

（2）用Camshift方法提取手势的运动轨迹点：分析视频，将用户的交互手势的运动轨迹点从视频中提取出来，该步骤通过以下子步骤来实现：

（2.1）整个视频作为搜寻区域。

（2.2）选取首帧的光笔发光位置的区域作为初始化的Search window。

（2.3）计算Search window内在HSV色彩空间下的彩色概率分布。

（2.4）运行Meanshift算法，获得新的Search window的位置和大小。

（2.5）在下一帧视频图像中，用2.3获得的值初始化Search Window的位置和大小。

（2.6）跳转到步骤2.3，继续运行，直到视频末帧。

（2.7）计算每帧图像中Search Window的中心点的位置，该位置就作为运动的轨迹点。将所有的点提取到同一空间中，就获得完整的运动轨迹点。

（3）将运动轨迹点参数化表示，该步骤通过以下子步骤来实现：

（3.1）建立一个空间坐标系。若是摄像机捕捉到的运动轨迹信息是3D的，那就对应建立三维坐标系；若摄像机捕捉的运动轨迹信息是2D的，同理建立三维坐标系，默认将原点设在左下角处。

（3.2）将轨迹点对应到坐标系中，每个轨迹点获取一个位置信息的坐标。

（3.3）这轨迹点中，设定有N个点，依次表示为：P₁（x₁,y₁,z₁）、P₂（x₂,y₂,z₂）、P₃（x₃,y₃,z₃）......P_n（x_n,y_n,z_n）。定义P₁（x₁,y₁,z₁）表示起始点，P_n（x_n,y_n,z_n）表示结束点。对于任意一个点P_i，在三维坐标系中，其坐标为P_i（x_i,y_i,z_i）。P_i与相邻的点P_i+1的连成的线段为P_iP_i+1，将向量P₁P₂作P_iP_i+1记作长度分别为计算和之间的夹角，记作P_i的向量夹角，N为自然数。

通过计算两个向量的夹角的余弦值，获得对应的角度大小：