專利名稱：一種基于機器視覺的人機交互方法
技術領域：
本發(fā)明涉及機器視覺相關技術領域，特別是一種基于機器視覺的人機交互方法。
背景技術：
隨著人機交互技術的發(fā)展，多點觸摸技術已成為應用熱點。APPLE公司已將多點觸 摸技術引入至其新推出的IPAD中，大尺寸的電子白板也已實現對多點觸摸技術的支持。隨 著后鼠標時代步入人們日常生活，交互的自然性問題顯得尤為重要，交互技術也逐漸經歷 著由可交互時代向符合人體工程學的更自然交互時代發(fā)展。APPLE公司對人體工程學的研究表明，人機交互不宜在豎直的屏幕上進行。從實際 的操作總結中，也有相類似的結論，其原因主要有二 一是長時間地將胳膊抬起操作，有明 顯的疲勞感；二是手指與屏幕長時間接觸，會明顯感覺到摩擦力增大，引起不舒適感。基于 這些方面的考慮，有必要研究一種符合人體工程學的更加自然的交互方式。此外，目前的多點觸摸技術存在如下應用限制即操作者必須站在交互設備前面， 且與交互設備有明顯的物體接觸，才能正常地進行交互。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供一種基于機器視覺的人機交互方法，以克服目前多點觸摸技術存在的 應用限制和開發(fā)更加符合人體工程學要求的更自然的人機交互方式。本發(fā)明采用如下技術方案實現
一種基于機器視覺的人機交互方法，所述方法包括 通過圖像采集裝置不斷采集圖像數據以更新數據緩存的圖像獲取步驟； 從數據緩存中讀取數據，進行濾波，去除圖像中所引入的隨機噪聲的圖像去噪步驟； 在已經過圖像去噪步驟進行去噪處理的圖像中檢測特征物體，并將其以明顯標記標識 出來的特征物體提取步驟；
分析經過特征物體提取步驟提取的特征物體的運動軌跡，根據運動軌跡分析結果執(zhí)行 相應的機器指令的手勢識別步驟。作為一種優(yōu)選方案，所述圖像為彩色圖像。作為一種優(yōu)選方案，所述圖像去噪的具體步驟如下
對圖像中的所有點的紅色分量值、綠色分量值和藍色分量值執(zhí)行如下步驟 對每個點P的坐標為Cu)，
該點的像素值表示為廣.4億r). f,.Jx. Vl fAX. r),其分別表示點ρ的紅色分量值、綠
L f.- 、 - ar - L·'& - a/ - - L·*
色分量值和藍色分量值，則對P點的濾波表示為式中分別表示P點紅色分量、綠色分量和藍色分量濾波后的值，N為預先 設定的大于1的自然數。作為一種優(yōu)選方案于，特征物體提取步驟的具體步驟如下
對去噪后的圖像建立基于各像素的色度和飽和度的背景模型的背景模型建立步驟；
在得到背景模型后，檢測圖像中的特征物體的特征物體檢測步驟；
對經過特征物體檢測步驟檢測到的特征物體進行標記的特征物體標記步驟。作為進一步的優(yōu)選方案
權利要求
1.一種基于機器視覺的人機交互方法，其特征在于，所述方法包括通過圖像采集裝置不斷采集圖像數據以更新數據緩存的圖像獲取步驟； 從數據緩存中讀取數據，進行濾波，去除圖像中所引入的隨機噪聲的圖像去噪步驟； 在已去噪圖像中檢測特征物體，并將其以明顯標記標識出來的特征物體提取步驟； 分析經過特征物體提取步驟提取的特征物體的運動軌跡，根據運動軌跡分析結果執(zhí)行 相應的機器指令的手勢識別步驟。
2.根據權利要求1所述的交互方法，其特征在于，所述圖像為彩色圖像。
3.根據權利要求1所述的交互方法，其特征在于，所述圖像去噪的具體步驟如下 對圖像中的所有點的紅色分量值、綠色分量值和藍色分量值執(zhí)行如下步驟對每個點P的坐標為(1』勸，該點的像素值表示為r). f,Ax. Vl廣ri,其分別表示點P的紅色分量值、綠ι,、 -W - - jy ^r & - sf ~e - igf J^^e' ··色分量值和藍色分量值，則對P點的濾波表示為式中/；,,，分別表示P點紅色分量、綠色分量和藍色分量濾波后的值，N為預先設定的大于1的自然數。
4.根據權利要求1所述的交互方法，其特征在于，特征物體提取步驟的具體步驟如下 對去噪后的圖像建立基于各像素的色度和飽和度的背景模型的背景模型建立步驟； 在得到背景模型后，檢測圖像中的特征物體的特征物體檢測步驟；對經過特征物體檢測步驟檢測到的特征物體進行標記的特征物體標記步驟。
5.根據權利要求4所述的交互方法，其特征在于 所述背景模型建立步驟的具體步驟如下首先將去噪后的圖像從RGB空間轉換至HSV空間； 累計計算當前幀圖像前M幀圖像中各像素點的色調與飽和度分量之和，并分別求每個 像素點的色調均值^τ與飽和度均值Ms ,其中M為大于1的自然數；累計計算當前幀圖像前M幀差分圖像中各像素點的色調與飽和度分量之和，并分別求 其差分圖像的色調均值MPjr與差分圖像的飽和度均值MFs ；對每一個像素點建立以各自Ms和Ais為中心，上下波動范圍分別為a倍MP和b倍 MF的統(tǒng)計模型，則各像素點的背景模型色調取值范圍為
6.根據權利要求5所述的交互方法，其特征在于所述特征物體標記步驟中，把當前幀圖像的各個像素點色調進行歸一化處理為
范圍內，把色調平均分為3個色調區(qū)間，即第一色調區(qū)間，范圍為
，第二色調 區(qū)間，范圍為[60，120]，第三色調區(qū)間，范圍為[120，180]。
7.根據權利要求5所述的交互方法，其特征在于，所述手勢識別步驟包括 軌跡初始化步驟，具體包括計算具有相同色調標記的各個像素點形成的特征物體在連續(xù)K幀圖像中的重心坐標， 若K幀中特征物體的重心坐標之間的距離小于給定的起始閾值，則記錄當前幀圖像的特征 物體的重心坐標，作為特征物體運動的起始坐標； 軌跡跟蹤步驟，具體包括如果相鄰幀中具有相同色調標記的特征物體的重心坐標之間的距離小于給定的關聯(lián) 閾值，則對相鄰幀中具有相同色調標記的特征物體的重心坐標進行關聯(lián)； 軌跡識別步驟，具體包括根據分析當前幀圖像中特征物體的位置與初始化得到的特征物體位置之間的關系執(zhí) 行相應操作；軌跡結束步驟，具體包括如果當前幀圖像滿足軌跡結束條件，則判斷為軌跡結束。
8.根據權利要求7所述的交互方法，其特征在于，所述軌跡結束條件為滿足 當前幀中特征物體標記數與上一幀中特征物體標記數不一致；或者當前幀中有任一特征物體與上一幀中具有相同色調標記的特征物體之間的重心距離 大于給定關聯(lián)閾值；或者 當前幀中無特征物體。
全文摘要
本發(fā)明涉及機器視覺相關技術領域，特別是一種基于機器視覺的人機交互方法，所述方法包括通過圖像采集裝置不斷采集圖像數據以更新數據緩存的圖像獲取步驟；從數據緩存中讀取數據，進行濾波，去除圖像中所引入的隨機噪聲的圖像去噪步驟；在已去噪圖像中檢測特征物體，并將其以明顯標記標識出來的特征物體提取步驟；分析經過特征物體提取步驟提取的特征物體的運動軌跡，根據運動軌跡分析結果執(zhí)行相應機器指令的手勢識別步驟。本發(fā)明給出了完整的系統(tǒng)解決方案，可實時與機器進行交互，克服了目前觸摸技術的應用限制，并使得人機交互更加自然。
文檔編號G06F3/01GK102096471SQ20111004061
公開日2011年6月15日 申請日期2011年2月18日 優(yōu)先權日2011年2月18日
發(fā)明者孫敬飛, 肖平, 駱威 申請人:廣東威創(chuàng)視訊科技股份有限公司