专利名称：计算机手势输入系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种计算机输入系统，更具体地，涉及一种通过各种特定的手势让计算机执行特定的操作的计算机手势输入系统。
背景技术：
最初的研究主要集中在做一种专用硬件设备来进行输入。例如数据手套，即人可以戴上一个类似于手套的传感器，计算机通过它可以获取手的位置、手指的伸展状况等丰富信息。如1993年B.Thamas等人做的自由手遥控目标的方式是凭借数据手套作为输入的媒介，但这需要实验者不离开操作设备。之后人们又致力于标记手势的研究，即通过在手上作标记，例如在手腕和手指处贴上或画上特殊颜色的圆点，用来识别手势。这虽然给识别带来了方便，但同样给实验者带来麻烦。最后人们终于把注意力集中到自然手上，通过专用加速硬件和脱机训练，一些研究者成功地研制了手势系统，但其识别的手势仅限几种。例如Freeman和Roth等人提出的基于方向直方图的手势识别。1994年，作者高文等人提出了一种静态复杂背景中手势目标的捕获与识别，1995年又提出了动态复杂背景中手势目标的捕获与识别方法。于是越来越多的人把研究重点放在静态手势的识别，但其存在以下技术难点:1.手势目标检测的困难；2.手势目标识别的困难；3.手的位置是在三维空间，因此难以定位；4.由于手的表面是非光滑的，因此易产生阴影。
鉴于以上原因，使静态的手势识别具有一定难度，得不到更广泛的应用。发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明利用图像采集技术、图像处理技术和手势匹配，提供一种新型的计算机输入系统，使得用户通过不同的手势能够控制电脑进行相应的操作。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为: 一种计算机手势输入系统，包括有存储手势的手势库、摄像装置、图像处理装置以及手势匹配装置，所述摄像装置用于获取用户的手势图像，所述图像处理装置用于对摄像装置所采集的手势图像进行图像处理；所述手势匹配装置用于将用户输入手势与手势库中的手势进行匹配，计算机执行相应的操作。
优选的，所述手势库内存储为由各种代表计算机特定操作的特定的手势。
优选的，所述手势库内存储包括数字O到9的手势以及计算机常用操作的手势，计算机常用操作的手势具体包括:确定、暂停、后退/下一首、向上、向下、取消、前进/上一首、播放和关闭。
其中，用于采集用户手势图像的摄像装置的像素要求为30万像素以上，感光芯片最好是用(XD，但本发明并不局限于此，只要像素达到要求的摄像装置是都可以采用的。因为一般的摄像头都能达到要求，所以这就给广大用户的使用带来了可能。
优选的，所述图像处理装置对手势图像的处理方式为:先由原图RGB格式图像转换为HSV格式图像，对图像进行二值化、膨胀、腐蚀的处理，最后获取到手势的外围轮廓。对图像进行二值化、膨胀、腐蚀的处理得到的二值图，再进行去除外界环境影响所造成的干扰，填充手势轮廓的内部，最后获取到手势的外围轮廓。
优选的，所述手势匹配装置的具体实现方式为:对用户输入的手势进行轮廓提取，在与手势库中手势进行边缘匹配和角点匹配。
与现有技术相比，本发明的有益效果为:I) 一种新型的人机交互系统，打破以往计算机输入方式(鼠标、键盘)单一的局面。
2)对硬件要求不高，摄像装置的像素只需在30万以上便可以达到要求，使计算机手势输入系统的普及带了可能。
3)可以较远的距离进行计算机操作，操作的距离取决了摄像装置的性能，像素越高，则可操作的距离就越远。
图1为本发明计算机手势输入系统的原理框图。
图2为数字O到9的手势示意图。
图3为代表计算机常用操作的手势示意图。
图4为未经过图像处理的手势图片。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步描述，本实例是运用OPENCV技术的，但是本发明的实现技术并不局限于此。
第一步:建立手势库。把选好的各种手势的图片先进来轮廓提取，得到一组数组，数组记录着轮廓的图形信息，多张图片就产生多组数组，最后将数组建立链表，如图2所/Jn ο
第二步:进行图像采集。像素在30万以上的摄像装置用于实时采集用户的手势。用cvCaptureFromCAM ()函数打开摄像装置所采集到用户手势图像信息,用cvQueryFrame()获取一巾贞图片。
第三步:运用图像处理用于对摄像装置所采集的图像手势进行相关的处理。通过OPENCV把原图RGB格式图像转换为HSV格式图像，再利用cvInRangeSO函数按照所给的颜色范围给图像赋二值(O或1)，目标颜色被置为1，其他颜色被置为0，形成黑白的二值图像。通过用cvDilate ()函数和cvErode ()进行膨胀和腐蚀操作，达到降噪的目的，使环境对图像的影响更小，提取出更加清晰的二值图像。
第四步:从二值图像中提取手势轮廓。手势的外部轮廓在二值图像中是被绘制成块的，如图4所示，用户的手势显示为白色，背景显示为黑色，而手势以外的白色部分是由于环境干扰所造成的，因此先去除由于外界环境因素对图像造成的干扰部分，再对用户手势的真实轮廓进行手势轮廓内部填充，即把手势内部黑色部分填充为白色，最后就能成功提取手势的轮廓。
第五步:进行手势匹配。利用cvFindContours ()函数提取出手势轮廓的图像，用cvMatchShapes ()函数与手势库中的各种手势进行匹配。手势匹配的方法包括边缘匹配，角点匹配。
最后，可执行条件语句，当匹配到某手势后进行相应的计算机上的操作。例如，当用户伸出食指，其余四指弯曲时，计算机就会在屏幕上显示数字I。
以上所述的本发明的实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神原则之内所做出的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。
权利要求
1.一种计算机手势输入系统，其特征在于，包括有存储手势的手势库、摄像装置、图像处理装置以及手势匹配装置，所述摄像装置用于获取用户的手势图像，所述图像处理装置用于对摄像装置所采集的手势图像进行图像处理；所述手势匹配装置用于将用户输入手势与手势库中的手势进行匹配，计算机执行相应的操作。
2.根据权利要求1所述的计算机手势输入系统，其特征在于，所述手势库内存储为由各种代表计算机特定操作的特定的手势。
3.根据权利要求2所述的计算机手势输入系统，其特征在于，所述手势库内存储包括数字O到9的手势以及计算机常用操作的手势，计算机常用操作的手势具体包括:确定、暂停、后退/下一首、向上、向下、取消、前进/上一首、播放和关闭。
4.根据权利要求1所述的计算机手势输入系统，其特征在于，所述图像处理装置对手势图像的处理方式为:先由原图RGB格式图像转换为HSV格式图像，对图像进行二值化、膨胀、腐蚀的处理，最后获取到手势的外围轮廓。
5.根据权利要求1所述的计算机手势输入系统，其特征在于，所述手势匹配装置的具体实现方式为:对用户输入的手势进行轮廓提取，在与手势库中手势进行边缘匹配和角点匹配。
6.根据权利要求3所述的计算机手势输入系统，其特征在于，所述图像处理装置为DSP处理器或计算机。
全文摘要
本发明公开了一种应用计算机领域的手势输入系统，一种计算机手势输入系统，包括有存储手势的手势库、摄像装置、图像处理装置以及手势匹配装置，所述摄像装置用于获取用户的手势图像，所述图像处理装置用于对摄像装置所采集的手势图像进行图像处理；所述手势匹配装置用于将用户输入手势与手势库中的手势进行匹配，计算机执行相应的操作。本发明打破了计算机单一输入设备(鼠标、键盘)的局面，并可进行较远距离的操作，给计算机用户带来了新的体验和方便。
文档编号G06K9/36GK103176603SQ20131007413
公开日2013年6月26日 申请日期2013年3月8日 优先权日2013年3月8日
发明者王成军, 苏成悦, 李裕朗, 邱泽云, 陈明耀, 林剑冰, 范志铭 申请人:广东工业大学