一種具有3d攝像組件的電子設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及計(jì)算機(jī)技術(shù)，尤其涉及一種具有3D攝像組件的電子設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著移動(dòng)計(jì)算設(shè)備從筆記本電腦到手機(jī)、平板電腦的演化，移動(dòng)計(jì)算設(shè)備的操控 方式也經(jīng)歷了從鍵盤、鼠標(biāo)到手機(jī)按鍵、手寫板，再到觸摸屏、虛擬鍵盤的進(jìn)化，可以看到， 移動(dòng)設(shè)備的操控方式是朝著越來越直觀、簡便，并且符合人的自然習(xí)慣的方向進(jìn)化的。
[0003] 目前在移動(dòng)計(jì)算設(shè)備上廣泛使用的基于觸摸屏的操控方式，技術(shù)上是將一塊透明 的觸摸感應(yīng)屏和顯示屏貼合在一起，觸摸感應(yīng)屏實(shí)質(zhì)上是一個(gè)定位裝置，能夠捕捉到屏幕 上的觸摸動(dòng)作并獲取其位置，同時(shí)結(jié)合時(shí)間軸信息，將動(dòng)作識(shí)別其為點(diǎn)觸、長觸、滑動(dòng)等動(dòng) 作之一。進(jìn)而將位置和動(dòng)作信息作為指令傳遞給移動(dòng)計(jì)算設(shè)備，移動(dòng)計(jì)算設(shè)備基于該指令 做出相應(yīng)的操作反應(yīng)。由于觸摸感應(yīng)屏與顯示屏是疊加在一起的，因此帶給使用者"所點(diǎn)即 所想"的使用感受，相比鼠標(biāo)、觸控板等定位設(shè)備需要通過光標(biāo)反饋位置的輸入方式，屏幕 觸控方式帶來更好的使用體驗(yàn)。
[0004] 屏幕觸控方式相比鍵盤加鼠標(biāo)的方式，更加符合人的直觀反應(yīng)、更容易學(xué)習(xí)，但是 屏幕觸控方式畢竟只捕捉到了人體手指的動(dòng)作，在一些需要更多使用者本體信息輸入的場 合，比如運(yùn)動(dòng)游戲、模擬訓(xùn)練、復(fù)雜操控、遠(yuǎn)距離操控等，屏幕觸控方式就顯示出其捕獲人體 信息過于單一的局限性了。從人機(jī)交互的角度，更多的使用者信息的獲取，將能夠傳達(dá)更豐 富、更精準(zhǔn)的使用者操作意圖，因此必然能夠帶來更便利的操控方法和更好的使用體驗(yàn)。然 而，目前的人機(jī)交互技術(shù)中的手勢識(shí)別處理所采用的算法較為復(fù)雜、耗費(fèi)時(shí)間且識(shí)別精度 低的問題。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005] 在下文中給出了關(guān)于本實(shí)用新型的簡要概述，以便提供關(guān)于本實(shí)用新型的某些方 面的基本理解。應(yīng)當(dāng)理解，這個(gè)概述并不是關(guān)于本實(shí)用新型的窮舉性概述。它并不是意圖確 定本實(shí)用新型的關(guān)鍵或重要部分，也不是意圖限定本實(shí)用新型的范圍。其目的僅僅是以簡 化的形式給出某些概念，以此作為稍后論述的更詳細(xì)描述的前序。
[0006] 鑒于此，本實(shí)用新型提供了一種具有3D攝像組件的電子設(shè)備，以至少解決現(xiàn)有的 人機(jī)交互技術(shù)中的手勢識(shí)別處理所采用的算法較為復(fù)雜、耗費(fèi)時(shí)間且識(shí)別精度低的問題。
[0007] 根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供了一種具有3D攝像組件的電子設(shè)備，該電子設(shè) 備包括:3D攝像單元、輪廓檢測單元、特征點(diǎn)序列確定單元、動(dòng)作識(shí)別單元、手勢識(shí)別單元、 指令確定單元和執(zhí)行單元，所述3D攝像單元連接所述輪廓檢測單元，所述輪廓檢測單元連 接所述特征點(diǎn)序列確定單元，所述特征點(diǎn)序列確定單元連接所述動(dòng)作識(shí)別單元，所述動(dòng)作 識(shí)別單元連接所述手勢識(shí)別單元，所述手勢識(shí)別單元連接所述指令確定單元，所述指令確 定單元連接所述執(zhí)行單元;其中，所述3D攝像單元捕獲含有深度信息的使用者手部的待測 圖像序列;所述輪廓檢測單元根據(jù)圖像深度信息和圖像顏色信息，在所述待測圖像序列的 每幀圖像中檢測出所述使用者的手部輪廓;所述特征點(diǎn)序列確定單元針對(duì)所述使用者的每 只手，利用預(yù)設(shè)的手部結(jié)構(gòu)模板，在所述待測圖像序列的每幀圖像中確定該只手的待測特 征點(diǎn)序列;所述動(dòng)作識(shí)別單元針對(duì)所述使用者的每只手，在多個(gè)預(yù)設(shè)特征點(diǎn)序列中確定該 只手的待測特征點(diǎn)序列的匹配序列，以根據(jù)所述匹配序列確定該只手的動(dòng)作名稱和位置； 所述手勢識(shí)別單元在預(yù)設(shè)手勢表中選擇與所述使用者雙手的動(dòng)作名稱和位置相匹配的手 勢，作為已識(shí)別手勢;所述指令確定單元根據(jù)預(yù)設(shè)操作指令表，確定與所述已識(shí)別手勢對(duì)應(yīng) 的操作指令;所述執(zhí)行單元對(duì)與確定的操作指令相關(guān)的設(shè)備進(jìn)行與該操作指令對(duì)應(yīng)的操 作。
[0008] 進(jìn)一步地，特征點(diǎn)序列確定單元包括:模板存儲(chǔ)子單元，用于存儲(chǔ)預(yù)設(shè)的手部結(jié)構(gòu) 模板;模板匹配子單元，用于針對(duì)使用者的每只手，利用預(yù)設(shè)的手部結(jié)構(gòu)模板，在待測圖像 序列的每幀圖像的手部輪廓中確定該只手的預(yù)定數(shù)目個(gè)特征點(diǎn)；序列生成子單元，用于針 對(duì)使用者的每只手，利用該只手在待測圖像序列的各幀圖像中對(duì)應(yīng)的預(yù)定數(shù)目個(gè)特征點(diǎn)， 獲得該只手的待測特征點(diǎn)序列。
[0009] 進(jìn)一步地，3D攝像單元包括兩個(gè)3D攝像頭。
[0010] 進(jìn)一步地，模板匹配子單元包括:定位基點(diǎn)確定模塊，其用于針對(duì)待測圖像序列的 每幀圖像，根據(jù)該圖像中的輪廓線的曲率找到該輪廓線中的指尖點(diǎn)和指根關(guān)節(jié)點(diǎn)，以將指 尖點(diǎn)作為定位基點(diǎn);縮放基準(zhǔn)確定模塊，其用于針對(duì)定位基點(diǎn)確定模塊處理后的每幀圖像， 基于該幀圖像中已找到的定位基點(diǎn)，匹配每個(gè)單指的指根關(guān)節(jié)點(diǎn)，得到各單指的長度來作 為尺度縮放的基準(zhǔn);縮放及形變模塊，其用于針對(duì)縮放基準(zhǔn)確定模塊處理后的每幀圖像，基 于已找到的指尖點(diǎn)和指根關(guān)節(jié)點(diǎn)的位置以及各單指的長度來對(duì)相應(yīng)的手部結(jié)構(gòu)模板進(jìn)行 縮放和形變，通過匹配得到每只手的各指關(guān)節(jié)特征點(diǎn)和手腕中點(diǎn)特征點(diǎn)；其中，模板存儲(chǔ)子 單元存儲(chǔ)的手部結(jié)構(gòu)模板包括左手結(jié)構(gòu)模板和右手結(jié)構(gòu)模板，左手結(jié)構(gòu)模板和右手結(jié)構(gòu)模 板各自包括:各手指的指尖特征點(diǎn)、各指關(guān)節(jié)特征點(diǎn)、各指根關(guān)節(jié)特征點(diǎn)、手腕中點(diǎn)特征點(diǎn) 以及各特征點(diǎn)之間的拓?fù)潢P(guān)系。
[0011] 進(jìn)一步地，動(dòng)作識(shí)別單元包括:分割子單元，用于針對(duì)每只手的待測特征點(diǎn)序列， 根據(jù)預(yù)定時(shí)間窗將該待測特征點(diǎn)序列分割為多個(gè)子序列，并獲得每個(gè)子序列對(duì)應(yīng)的平均位 置;匹配序列確定子單元，用于針對(duì)每只手對(duì)應(yīng)的每個(gè)子序列，將該子序列與多個(gè)預(yù)設(shè)特征 點(diǎn)序列中的每一個(gè)分別進(jìn)行匹配，在多個(gè)預(yù)設(shè)特征點(diǎn)序列中選擇與該子序列的匹配程度高 于預(yù)設(shè)的匹配閾值、并且最大的預(yù)設(shè)特征點(diǎn)序列，作為該子序列的匹配序列；關(guān)聯(lián)子單元， 用于將每個(gè)子序列對(duì)應(yīng)的平均位置與該子序列的匹配序列對(duì)應(yīng)的動(dòng)作名稱相關(guān)聯(lián);動(dòng)作名 稱確定子單元，用于針對(duì)每只手，將該只手對(duì)應(yīng)的各子序列的匹配序列作為該只手對(duì)應(yīng)的 多個(gè)匹配序列，并將該多個(gè)匹配序列各自對(duì)應(yīng)的動(dòng)作名稱作為該只手的多個(gè)動(dòng)作名稱。
[0012] 進(jìn)一步地，手勢識(shí)別單元包括:手勢表存儲(chǔ)子單元，用于存儲(chǔ)如下映射列表來作為 預(yù)設(shè)手勢表:該映射列表中的每個(gè)映射的左端是一組動(dòng)作名稱對(duì)及每個(gè)動(dòng)作名稱對(duì)的位 置;該映射列表中的每個(gè)映射的右端是一個(gè)手勢;手勢表匹配子單元，用于將預(yù)設(shè)手勢表中 的每個(gè)映射的左端與使用者雙手的動(dòng)作名稱和位置進(jìn)行匹配，其中，動(dòng)作名稱的匹配執(zhí)行 嚴(yán)格匹配，而位置則是通過使用者雙手各自的平均位置計(jì)算得到相對(duì)位置信息，進(jìn)而計(jì)算 該相對(duì)位置信息與映射左端的位置之間的相似度來實(shí)現(xiàn)的。
[0013] 進(jìn)一步地，具有3D攝像組件的電子設(shè)備還包括:實(shí)時(shí)顯示單元，用于基于使用者每 只手的位置在設(shè)備的屏幕上顯示使用者手部的模擬圖形。
[0014]進(jìn)一步地，電子設(shè)備為以下之一:手機(jī)、多媒體播放設(shè)備、臺(tái)式機(jī)、筆記本電腦以及 平板電腦。
[0015] 上述根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的具有3D攝像組件的電子設(shè)備，先識(shí)別單手動(dòng)作、再 通過雙手動(dòng)作識(shí)別手勢，進(jìn)而根據(jù)已識(shí)別手勢來執(zhí)行對(duì)應(yīng)操作，在人機(jī)交互過程中能夠準(zhǔn) 確識(shí)別使用者的手勢，識(shí)別精度較高，而且識(shí)別速度較快。
[0016] 此外，由于本實(shí)用新型實(shí)施例采用深度攝像頭獲取使用者的人體動(dòng)作作為操作移 動(dòng)計(jì)算設(shè)備的輸入操控指令，因此能夠令使用者使用更加直觀、便利的自然動(dòng)作實(shí)現(xiàn)對(duì)移 動(dòng)計(jì)算設(shè)備的非接觸式操控，為移動(dòng)計(jì)算設(shè)備在諸如運(yùn)動(dòng)游戲、模擬訓(xùn)練、復(fù)雜操控、遠(yuǎn)距 離操控等領(lǐng)域中的應(yīng)用提供更加便捷精準(zhǔn)的輸入、控制。
[0017] 本實(shí)用新型的上述具有3D攝像組件的電子設(shè)備采用層次化設(shè)計(jì)算法，算法復(fù)雜度 低，便于實(shí)現(xiàn)。
[0018] 此外，應(yīng)用本實(shí)用新型的上述具有3D攝像組件的電子設(shè)備，當(dāng)需要改變（例如修 改、增加或減少等)對(duì)動(dòng)作和/或手勢的定義時(shí)，可以僅通過調(diào)整模板（即，通過修改預(yù)設(shè)特 征點(diǎn)序列對(duì)應(yīng)的動(dòng)作名稱來改變動(dòng)作的定義，通過增加或減少預(yù)設(shè)特征點(diǎn)序列及其對(duì)應(yīng)動(dòng) 作名稱來增、減動(dòng)作）以及預(yù)設(shè)手勢表（即，通過修改預(yù)設(shè)手勢表中手勢對(duì)應(yīng)的多個(gè)動(dòng)作來 改變手勢的定義，通過增加或減少預(yù)設(shè)手勢表中的手勢及其對(duì)應(yīng)動(dòng)作來增、減手勢），而不 需改變算法或者重新訓(xùn)練分類器，大大提高了算法的適應(yīng)性。