[发明专利]一种基于机器视觉的空间手势控制装置

说明书

本发明提出了一种基于机器视觉的空间手势控制装置，包括主控模块、数据获取模块、数据处理模块和通信模块；四个模块集成一体模块化，所述控制装置基于嵌入式平台搭建，所述主控模块与数据处理模块共用所述控制装置主板上的主控芯片，所述通信模块集成于所述主板上；所述主控模块控制其他各模块的运行，并实时监控其运行状态；数据获取模块通过单目摄像头捕获用户手部图像，并传入数据处理模块；所述数据处理模块分析得到控制命令，并传至通信模块，所述通信模块向受控设备发送控制命令；本发明所述装置，手势识别准确，操作流畅。模块体积小、成本低、集成度高、模块化程度高，既可单独作为硬件系统中控，也可集成于总体平台中，易于搭建及维护。

技术领域

本发明属于手势控制技术领域，特别是涉及一种基于机器视觉的空间手势控制装置。

背景技术

基于机器视觉的空间手势控制是人机交互方式领域的研究热点之一。目前，基于机器视觉的空间手势控制设备从原理上可分为基于单目成像和基于深度成像两类。其中，基于单目成像的设备通过单目摄像头采集图像，主要利用手部颜色、形状及运动等特征实现空间手势检测及识别。基于深度成像的设备则利用深度摄像头采集图像，可以额外获取手部与摄像头间的距离作为特征，如Kinect控制器等。相比基于单目成像的方法，由于额外引入了深度信息，精度较高，但硬件成本及其对计算平台的要求也较高。此外，部分空间手势识别方案要求使用者穿戴指定设备，如手环、手套等作为辅助。

现阶段，基于机器视觉的空间手势控制设备通常作为附加组件接入控制系统。这些空间手势控制设备大部分将图像采集与数据处理分离，依托于外部计算平台或控制系统主机来处理图像数据。设备整体或因体积过大，或因成本过高，或因对计算平台过于依赖，应用场景普遍受限。市面少有集系统控制、图像采集、数据处理与外部通信四项功能于一体的，集成化、模块化的空间手势控制装置。

目前基于机器视觉的空间手势控制方法中，基于深度成像的方法设备成本普遍偏高，且由于对计算平台有较高要求，设备整体体积偏大。基于单目成像的方法中，多数高精度方法运算量较大，难以流畅运行于嵌入式平台；而适用于嵌入式平台的方法中，大多仅识别简单手部形态及二维移动轨迹，无法提取手部倾斜、旋转等姿态信息。此外，现有空间手势控制设备大多将图像采集与数据处理分离，集成化程度低，在架构上也并未进行模块化设计。

发明内容

本发明目的是为了解决现有技术中的问题，提供了一种基于机器视觉的空间手势控制装置。本发明所述的空间手势控制装置，手势识别准确，操作流畅。模块体积小、成本低、集成度高、模块化程度高，既可单独作为硬件系统中控，也可集成于总体平台中，易于搭建及维护。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明提出一种基于机器视觉的空间手势控制装置，包括主控模块、数据获取模块、数据处理模块和通信模块；所述主控模块、数据获取模块、数据处理模块和通信模块集成一体模块化，所述控制装置基于嵌入式平台搭建，所述主控模块与数据处理模块共用所述控制装置主板上的主控芯片，所述通信模块集成于所述主板上；

所述主控模块控制其他各模块的运行，并实时监控其运行状态；数据获取模块通过单目摄像头捕获用户手部图像，并传入数据处理模块；所述数据处理模块分析得到控制命令，并传至通信模块，所述通信模块向受控设备发送控制命令；

所述数据处理模块用于分析处理捕获到的手部图像并识别对应的空间手势，所述空间手势识别流程具体为：

步骤1、由数据获取模块输入手部图像；

步骤2、在手部图像中检测用户手部；

步骤3、提取手部位姿；

步骤4、根据手部检测结果和位姿提取结果分析得到用户手势控制命令；

步骤5、输出手势控制命令，识别结束。

进一步地，所述数据获取模块直接集成于空间手势控制装置的主板上，或通过USB数据线连接至主板。