[发明专利]一种基于平开窗装置的手势识别系统及方法

权利要求书

1.一种基于平开窗装置的手势识别系统，其特征在于,包括红外传感器、图像采集模块、指示灯、控制模块和执行机构；控制模块分别与红外传感器和图像采集模块连接，并控制指示灯和执行机构的工作；

红外传感器实时探测目标区域是否有人存在，并将检测结果实时传送给控制模块；

图像采集模块可采用摄像头，用于采集目标手势的图像；

执行机构包括开窗器和平开窗，开窗器分别与控制模块和平开窗相连，用于打开和关闭一定角度的平开窗；

控制模块用于控制各模块的工作及手势的识别与处理；控制模块中还储存有第一模板库和第二模板库，第一模板库和第二模板库均存储有各种手势模板；

指示灯用于提示用户当前本装置的工作状态，并根据手势识别结果进入相应的工作状态。

2.根据权利要求1所述的基于平开窗装置的手势识别方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤B1：通过图像采集模块获取目标手势图片，并确认目标手势是否有效，若无效则不继续工作，若有效则进行下一步；

步骤B2：通过分析手势初末两个状态相应特征量的夹角来判断开窗手势是否有效，若无效则不继续工作，若有效则进行下一步；

步骤B3：将进一步识别到的手势与第二模板库进行匹配，确认手势的动作类型，由此得到的手势即为识别出的最终手势，并由执行机构执行相应的动作。

3.根据权利要求2所述的基于平开窗装置的手势识别方法，其特征在于，所述步骤B1之前还包括如下步骤：

步骤M1：首先通过红外传感器实时探测目标区域是否有人存在，若存在则打开图像采集模块，反之，则不打开。

4.根据权利要求2所述的基于平开窗装置的手势识别方法，其特征在于，所述步骤B2还包括如下步骤：

步骤N1：假设执行操作时手掌与墙面的夹角为α，S为手掌平行于墙面时的垂直投影面积，则相应的在屏幕坐标系上垂直投影的面积为S'＝S*cosα；以α为20°作为目标有效的阈值，此时的投影面积的阈值为S'＝S*cosα，即当操作者的手掌投影面积S大于或等于S’时认为目标有效；

步骤N2：根据判断结果，即是否有效，指示灯进入相应的工作状态；如有效亮绿灯，无效亮红灯；

步骤N3：将所获取的手势动作与第一模板库进行匹配，确认开哪一扇窗以及对应的左侧窗还是右侧窗。

5.根据权利要求4所述的基于平开窗装置的手势识别方法，其特征在于，所述N3步骤中，预存在所述第一模板库中的手势图像包括手势：左/右手的“1”、“2”、“3”、“4”、“5”、“6”，分别对应相应的窗号“1”、“2”、“3”、“4”、“5”、“6”左/右侧窗；若匹配成功，则相应窗号的指示灯进入匹配的工作状态；如相应窗号指示灯亮绿灯，反之手势动作无效，亮红灯。

6.根据权利要求2所述的基于平开窗装置的手势识别方法，其特征在于，所述步骤B2具体为：

步骤B21：提取出手掌转动过程中的特征量；

步骤B22：判断手掌初始状态和最终状态之间特征量的夹角，从而判断开窗动作是否有效；若无效则不继续工作，若有效则进行下一步。

7.根据权利要求6所述的基于平开窗装置的手势识别方法，其特征在于，所述步骤B21具体为：

首先获取手掌的质心点，然后将手掌的质心点和手掌的中指指尖之间的连线作为手掌的特征量。

8.根据权利要求7所述的基于平开窗装置的手势识别方法，其特征在于，所述步骤B22具体为：

假设预设的夹角阈值为B，则手势转动过程中初始状态和最终状态之间特征量的夹角为B'，若B'>＝B，则认为开窗动作有效；指示灯根据是否有效的结果进入相应的工作状态。

9.根据权利要求书2所述的基于平开窗装置的手势识别方法，其特征在于，所述步骤B3具体为：

通过与预存的手势第二模板库中的手势“1”、“2”、“3”、“4”进行匹配，当识别到手势为“1”时，平开窗的开度变为20度，当识别手势为“2”时，开度变为40度，当识别手势为“3”时，变为60度，当识别手势为“4”时变为80度，当识别手势为“0”时，开度变为0，即关闭平开窗。