[发明专利]一种双目立体视觉检测手指指尖空间位置的方法与系统

摘要

本发明所提供的一种双目立体视觉检测手指指尖空间位置的方法与系统，对通过两个摄像头以帧为单位分别获取的手部图像都采用二值化处理去噪后进行图像连通域计算、边界提取、指尖点搜索、指尖匹配及空间坐标还原处理，并在获取下一帧的手部图像前，动态调节检测参数与红外照明光源的光照强度。采用本发明的红外双目视觉系统，根据用户手部与摄像头间距离的远近变化动态调节光照强度和指尖检测参数，有效的提高了手指指尖的检测率，使设备的可用范围更大。

主权项

一种双目立体视觉检测手指指尖空间位置的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：A、对设置有两个摄像头的红外双目立体视觉系统进行标定，并设置初始指尖检测参数值与红外照明光源的光照强度值；B、通过两个摄像头以帧为单位分别获取第一手部图像与第二手部图像，之后对其先进行二值化处理后再进行形态学去噪处理；C、对经过形态学去噪处理的二值化第一手部图像和经过形态学去噪处理的二值化第二手部图像进行连通域处理，之后对其先进行手部边界提取后再搜索手部指尖点；D、匹配从第一手部边界图像和第二手部边界图像搜索得到的各指尖点，之后还原各手指指尖点的三维空间坐标，在获取下一帧的手部图像前，动态调节指尖检测参数与红外照明光源的光照强度；所述步骤C具体包括：C1、对经过形态学去噪处理的二值化第一手部图像和二值化第二手部图像进行连通域判别，并在所有连通域中只保留最大的连通区域，所述最大的连通区域是手部区域，即得到第一手部区域和第二手部区域；C2、对所述第一手部区域和第二手部区域进行手部边界提取，得到第一手部边界图像和第二手部边界图像；C3、沿着所述第一手部边界图像和所述第二手部边界图像的手部边界搜索所有手指的指尖点；所述步骤C2具体包括：C21、对所述第一手部区域和所述第二手部区域分别以3×3方形结构元素进行形态学腐蚀，其中形态学腐蚀如下式所示：,其中fHand分别为第一手部区域和第二手部区域，E为结构元素，为形态学腐蚀运算符，fErode为腐蚀后的结果；C22、用fHand减去腐蚀的结果即可得到手部图像的边界，即，其中“‑”表示逐像素相减，fEdge为得到的手部边界图像；所述动态调节指尖检测参数的方法为：指尖检测参数K动态调节时，其值可按此公式计算：，其中，k0为步骤S101中设置的初始指尖检测参数值，d0是在K设置为k0检测到的所有指尖点到摄像头间的距离的平均值，d是手部在任意位置时检测到的所有指尖点到摄像头间的距离的平均值；步骤C3中，在得到手部边界图像后，沿着手部边界搜索手指的指尖点，若手部边界上的第i个像素点Pi是指尖点，则Pi应满足以下三个条件：条件1、设点Pi之前的第k个边界点为Pi‑k，之后的第k个边界点为Pi+k,则其中，应小于一设定的阈值T2，其中‑1<T2<1,和分别为Pi‑k到Pi点的向量和从Pi点到Pi+k点的向量；条件2、Ai=min Aj，j为从i‑k到i+k之间包括两端点的所有整数值，即Ai是局部极小值；条件3、Pi‑k和Pi+k的连线的中点应处于手部区域内；两个摄像头的镜头覆有与红外照明光源的发光波段相对应的带通滤光片。