[发明专利]基于指纹图像的三维物体相对位姿控制方法及装置

说明书

本发明提出一种基于指纹图像的三维物体相对位姿控制方法及装置，其中方法包括，实时采集指纹序列图像；对指纹序列图像进行预处理，去除背景噪声并对指纹脊线进行增强；根据预处理后的指纹序列图像，推测出当前手指在三维空间中的姿态信息；将姿态信息映射为三维控制信号，根据三维控制信号控制目标物体在三维空间中的相对位姿。本发明的三维相对位姿控制方法可以有效拓展现有的人机交互方式，为三维空间中的物体位姿控制提供便利。

技术领域

本发明涉及人机交互领域，尤其涉及三维姿态控制问题。

背景技术

随着人机交互领域的不断发展，人类与机器之间的交互方式有了不断的变化与充足的发展。在游戏、虚拟现实(VR)、安防监控、三维设计、车辆控制、机器人控制、航天器控制等领域中，往往需要对摄像机、3D模型、机械臂、汽车、飞机等物体进行操作，而这类目标物体大都位于三维空间中，因此需要输入三维控制信号对其位姿进行精确控制。现有技术中，直接输入三维信号的位姿控制系统较少，常用的控制输入设备为传统鼠标，通过控制鼠标在二维平面上的移动速度与位移来控制目标物体的位置与姿态变化，而被操作的目标物体往往位于三维空间中，需要将二维输入信号与三维位姿进行复杂映射。而直接使用三维信号对目标物体进行位姿控制更加符合人类的直观感受，同时能够进一步提高位姿控制的效率与精确程度。

在三维目标物体的位姿控制方面已存在一些解决方案，但是这些控制方式仍存在以下的局限性和不足：

基于2D输入信号的三维位姿控制不符合人类的直观感受，需要用户在使用前进行一定时间的练习，并且在使用过程中时刻监视目标物体的位姿变化以获取控制反馈；

除传统鼠标外，也出现了专门为三维位姿控制设计的3D鼠标来应对较为复杂的三维位姿控制场景，而这类设备大多需要复杂的机械结构设计，其造价也较为昂贵，不利于大面积普及。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的第一个目的在于提出一种基于指纹图像的三维物体相对位姿控制方法，用于为三维空间中的物体位姿控制提供便利。

本发明的第二个目的在于提出一种基于指纹图像的三维物体相对位姿控制装置。

本发明的第三个目的在于提出一种计算机设备。

本发明的第四个目的在于提出一种计算机可读存储介质。

为达上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种基于指纹图像的三维物体相对位姿控制方法，包括：实时采集指纹序列图像；对指纹序列图像进行预处理，去除背景噪声并对指纹脊线进行增强；根据预处理后的指纹序列图像，推测出当前手指在三维空间中的姿态信息；将姿态信息映射为三维控制信号，根据三维控制信号控制目标物体在三维空间中的相对位姿。

本发明实施例提出的基于指纹图像的三维物体相对位姿控制方法，给定某交互设备上采集的某手指的指纹图像，能够预测出该手指的三维姿态，并作为一种新型人机交互系统，用于控制现实世界或者虚拟世界中的目标物体。本发明中，首先根据2D指纹图像预测当前手指的三维姿态，然后将手指的三维姿态作为输入信号，控制现实世界中或者虚拟世界中的目标物体。本发明中，三维相对姿态控制系统的输入是2D的指纹图像，输出为当前手指的三维姿态，用于控制目标物体的三维相对位姿。本发明的三维相对位姿控制系统可以有效拓展现有的人机交互方式，为三维空间中的物体位姿控制提供便利。

另外，根据本发明上述实施例的基于指纹图像的三维物体相对位姿控制方法还可以具有以下附加的技术特征：

进一步地，在本发明的一个实施例中，当前手指三维姿态与三维控制信号之间的映射方式根据不同应用进行单独设计，包括：

将手指的三维姿态映射为目标物体的三维姿态控制信号；

将手指姿态映射为目标物体的三维位移控制信号；