[发明专利]用于检测和跟踪一个物体上多个部位的系统和方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种跟踪或检测物体姿势的方法，特别涉及一种实时跟踪或检测人手姿势的方法以及一种用于实施该方法的系统。

【背景技术】

许多先进的图像处理应用程序都会要求有一个物体跟踪模块，该模块可以可靠和迅速地跟踪物体上一个或多个特征点。其中一个这样的应用程序就是手势识别，这是一种先进的人机界面技术，用户甚至没有触摸计算设备，就可以命令和控制该设备来执行某些操作。用户只要以一定的模式来挥舞他/她的一只或两只手，计算设备就依靠该物体跟踪模块来检测和跟踪手部运动。

【发明内容】

根据上述背景情况，本发明的一个目的是提供一种跟踪或检测物体的方法，如检测一个手势。

因此在一个方面，本发明是一种检测一个物体至少一个预定部位的姿势的方法。它包括步骤：从由第一图像传感器拍摄的第一图像中提取第一物体的形状；计算第一物体形状的一个预定区域内的预定部位的特征尺寸值；根据特征尺寸值构建掩膜；通过将掩膜应用在第一物体形状上，从第一物体形状中提取出预定部位的轮廓；识别出预定部位的轮廓中的至少一个预定特征点；从而检测出预定部位的姿势。

在一个实施例中，计算特征尺寸值还包括步骤：确定所述物体的一个参考部位的一个参考值，其中所述参考部位不同于所述至少一个预定部位；根据参考值计算多个阈值。

在另一个实施例中，计算特征尺寸值还包括步骤：根据第一组多个阈值，确定多个分割边界；根据分割边界，从所述第一物体形状中提取出预定区域；根据第二组多个阈值；在所述预定区域内识别出所述预定部位；在所述预定区域内测量所述预定部位的尺寸值；根据所述预定区域内的所述预定部位的尺寸值，计算特征尺寸值。

在另一个实施例中，计算特征尺寸值还包括步骤：根据所述预定区域内的所述预定部位的尺寸值，计算一组识别因子；计算特征尺寸值，即为所述尺寸值的加权平均，其中加权平均的加权因子是基于所述组区别因子和裕度系数。

在另一个实施例中，检测一个物体至少一个预定部位的姿势的方法还包括步骤：根据所述特征尺寸，更新所述第一组和第二组的多个阈值。

在另一个实施例中，构建步骤还包括以下步骤：在第一个物体形状上进行腐蚀操作，从而形成腐蚀形状；在腐蚀形状上进行膨胀操作，形成掩膜；其中腐蚀操作和膨胀操作的结构元素大小是基于特征尺寸值的。在又一实施例中，所述结构元素的大小是特征尺寸值的一半。

在另一个实施例中，所述识别步骤还包括以下步骤：在所述预定部位的轮廓中，识别出所述物体的每个预定部位；对所述第一图像中的每个预定特征点，确定至少一个第一特征点位置。

在另一个实施例中，所述物体是人手；所述至少一个预定部位是人手手指，所述至少一个预定特征点是手指指尖。该方法还包括步骤：建立一个感兴趣区域，所述感兴趣区域即是包围住所述第一图像轮廓中的手指的区域；通过搜索感兴趣区域内的凸点，找到指尖的坐标。

在另一个实施例中，检测一个物体至少一个预定部位的姿势的方法还包括步骤：从由第二图像传感器拍摄的第二图像中，提取出所述物体的第二物体形状；计算第二物体形状的第二预定区域内的所述预定部位的第二特征尺寸值；根据所述第二特征尺寸值构建第二掩膜；通过将所述第二掩膜应用在第二物体形状上，从第二物体形状中提取出所述预定部位的第二轮廓；识别出所述预定部位的第二轮廓中的至少一个预定特征点；确定第二图像中每个预定特征点的第二特征点位置；根据所述第一特征点位置和所述第二特征点位置，确定每个特征点的三维坐标；其中所述第一图像和第二图像是同时拍摄的，所述第二图像传感器和所述第一图像传感器相隔一个预定距离。在另一个实施例中，确定三维坐标的步骤是基于三角测量方法的。

根据本发明的另一个方面，披露了一种识别一个物体的至少一个预定部位的方法，包括步骤：获得所述物体的一个模型的；从第一图像中提取出所述物体的一个物体形状；根据所述模型，计算所述物体形状中的至少一个预定部位的一个特征尺寸值；根据所述特征尺寸值构建掩膜；通过将所述掩膜应用在所述物体上，从所述物体形状中提取出至少一个预定部位的轮廓；从所述轮廓中识别出所述至少一个预定部位。在一个实施例中，所述模型描述的是至少一个预定部位和所述物体之间的至少一个关系。