一种手势识别方法、装置及系统与流程

本发明实施例涉及人体生物体征识别技术领域，特别是涉及一种手势识别方法、装置及系统。

背景技术：

随着科技的发展，手势识别在生活中的应用越来越广泛。现有技术中的手势识别是通过图像采集的方式进行手势识别的，并且需要多个摄像头相互配合从空间上完成相应的三维图像采集，并且可能会因为各种因素造成所采集的图像不精确，进而造成现有技术中的手势识别装置具有精确度低、体积较大以及成本较高的缺点。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的手势识别方法、装置及系统成为本领域中的技术人员需要解决的问题。

技术实现要素：

本发明实施例的目的是提供一种手势识别方法、装置及系统，在使用过程中可以提高识别精确度，并且可以将各个接收端与发射端集成在一个设备中，使其与现有技术相比体积变小，且成本降低。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种手势识别方法，包括：

当预设范围内有物体出现时，控制发射端向所述物体发射光线；

每次均分别获取所述光线经所述物体反射后到达各个接收端所需的时间；各个所述接收端与所述发射端按照预设规则进行分布；

依据任意两次或多次获取的、与各个接收端对应的时间计算出所述物体的运动方向，并依据所述运动方向获取所述物体的手势信息；

判断所述手势信息是否为预先存储的手势信息，如果是，则依据所述手势信息控制相应的终端设备进行相应的动作。

可选的，所述依据任意两次或多次获取的、与各个接收端对应的时间计算出所述物体的运动方向的过程具体为：

依据相邻两次获取的、与三个接收端分别对应的时间计算出所述物体的运动方向；三个所述接收端呈三角形分布，所述发射端位于所述三角形的中心。

可选的，所述依据相邻两次获取的、与三个接收端分别对应的时间计算出所述物体的运动方向的过程具体为：

依据本次获取的所述光线传输至第一接收端、第二接收端和第三接收端的时间分别为第一时间、第二时间和第三时间，并分别计算出所述第一时间、所述第二时间和所述第三时间中任意两个时间之间的时间差，分别得到第一二时间差、第一三时间差以及第二三时间差；

依据与所述本次相邻一次获取的所述光线传输至第一接收端、第二接收端和第三接收端的时间分别为第四时间、第五时间和第六时间，分别计算出所述第四时间、所述第五时间和所述第六时间中任意两个时间之间的时间差，分别得到第四五时间差、第四六时间差以及第五六时间差；

将所述第一二时间差、所述第一三时间差以及所述第二三时间差分别与所述第四五时间差、所述第四六时间差以及所述第五六时间差进行比较，依据比较结果得到所述物体的运动方向。

可选的，在所述控制发射端发射光线至所述物体之前，所述方法还包括：

对所述物体进行手掌识别，当所述手掌识别通过后进行下一步。

可选的，所述对所述物体进行手掌识别的过程具体为：

采集所述物体的图像信息；

将所述图像信息与预先存储的手掌信息进行匹配，当匹配成功时，所述所述手掌识别通过；

所述手掌信息包括手掌静脉、手掌掌形以及手掌掌纹中的一种或多种的组合。

可选的，在所述将所述图像信息与预先存储的手掌信息进行匹配之前，所述方法还包括：

依据所述图像信息判断所述物体是否为手掌，如果是，则进行下一步。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种手势识别装置，包括：

探测模块，用于检测在预设范围内是否有物体出现，如果是，则发送触发指令；

控制模块，用于依据所述触发指令生成并发送控制指令；还用于依据手势信息控制相应的终端设备进行相应的动作；

发射端，用于依据所述控制指令向所述物体发射光线；

各个接收端，均用于接收经所述物体反射的光线；各个所述接收端与所述发射端按照预设规则进行分布；

获取模块，用于每次均分别获取所述发射光线经所述物体反射后到达各个接收端所需的时间；

计算模块，用于依据各次获取的、与各个接收端对应的时间计算出所述物体的运动方向，并依据所述运动方向获取所述物体的手势信息；

判断模块，用于判断所述手势信息是否为预先存储的手势信息，如果是，则触发所述控制模块。

可选的，所述装置还包括：手掌识别单元，用于对所述物体进行手掌识别，当所述手掌识别通过时触发所述控制模块。

可选的，所述装置还包括手掌预判单元，

所述探测单元，还用于当在预设范围内有物体出现时，触发所述手掌预判单元；

所述手掌预判单元，用于采集所述物体的图像信息，并依据所述图像信息判断所述物体是否为手掌，如果是，则触发所述手掌识别单元。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种手势识别系统，包括如上述所述的手势识别装置。

本发明提供了一种手势识别方法、装置及系统，包括当预设范围内有物体出现时，控制发射端向物体发射光线；每次均分别获取光线经物体反射后到达各个接收端所需的时间；各个接收端与发射端按照预设规则进行分布；依据任意两次或多次获取的、与各个接收端对应的时间计算出物体的运动方向，并依据运动方向获取物体的手势信息；判断手势信息是否为预先存储的手势信息，如果是，则依据手势信息控制相应的终端设备进行相应的动作。

本发明通过计算发射端发射的光线经物体反射后传输至各个接收端的时间计算出物体的运动方向，并依据该运动方向得到物体的手势信息，进一步判断该手势信息是否与预先存储的手势信息是否一致，当该手势信息与预先存储的手势信息一致时，则依据该手势信息控制相应的终端设备进行相应的动作。本发明在使用的过程中可以提高识别精确度，并且可以将各个接收端与发射端集成在一个设备中，使其与现有技术相比体积变小，且成本降低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种手势识别方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的一种识别被检测物体运动方向的示意图；

图3为本发明实施例提供的另一种识别被检测物体运动方向的示意图；

图4为本发明实施例提供的另一种识别被检测物体运动方向的示意图；

图5为本发明实施例提供的一种手势识别装置的结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种手势识别方法、装置及系统，在使用过程中可以提高识别精确度，并且可以将各个接收端与发射端集成在一个设备中，使其与现有技术相比体积变小，且成本降低。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参照图1，图1为本发明实施例提供的一种手势识别方法的流程示意图。该方法包括：

s11：当预设范围内有物体出现时，发射端向物体发射光线；

s12：每次均分别获取光线经物体反射后到达各个接收端所需的时间；各个接收端与发射端按照预设规则进行分布；

s13：依据任意两次或多次获取的、与各个接收端对应的时间计算出物体的运动方向，并依据运动方向获取物体的手势信息；

s14：判断手势信息是否为预先存储的手势信息，如果是，则依据手势信息控制相应的终端设备进行相应的动作。

可以理解的是，对预设范围内进行监测，当监测到有物体出现时(也就是当物体出现在识别区域内时)，就控制发射端向该物体发射光线，可以控制发射端连续发射光线，也可以控制发射端每间隔预设时间向物体发射一次光线，并且光线经过物体的反射后传输至各个接收端，各个接收端与发射端按照一定的规则进行分布，此时可以计算出从发射端发出光线至各个接收端接收到由物体反射的光线分别所用的时间；再经过预设时间后，也就是物体运动预设时间后(位于下一个位置时)，再次控制发射端发送出光线，并经过物体的反射将反射光线传输至各个接收端，仍旧计算出此次发射端发射的光线经该物体反射后传输至各个接收端的时间，具体采集多少次可以根据实际情况而定，各个接收端和发射端的位置是根据预设规则预先设定的，并且可以依据任意两次或者多次获取的传输至各个接收端的时间计算出物体相对于各个接收端的位置关系，进一步可以计算出物体的运动方向，当然预设时间越小，获取的次数越多，则所计算出的物体的运动方向就越精确，所识别出的手势信息也就越精确。当识别出物体的手势信息时，可以将该手势信息与预先存储的手势信息进行匹配，如果匹配成功，则证明该物体的手势信息是正确的，进一步可以依据该手势信息控制相应的终端设备进行相应的动作。例如，可以将本发明实施例提供的手势识别方法应用于门禁装置，也就是相应的终端设备为门，并且预先存储的手势信息可以为向上的手势信息表示开门向下的手势信息表示关门，则将所识别的物体信息与预先存储的手势信息进行匹配，如果该物体的手势信息是向下的手势信息或向上的手势信息中的一种，则依据该手势信息生成相应的控制指令，并控制门打开或关闭，如果匹配失败，则该物体所出示的手势信息不正确，即说明该物体没有使用相应终端设备的权限。

当然，本发明实施例所提供的方法不仅限于应用与门禁设备，还可以应用与其他的终端设备，例如，电脑、电视以及空调等设备，具体应用于哪种终端设备，本发明实施例对此不做特殊的限定，能实现本发明实施例的目的即可。

本发明提供了一种手势识别方法，包括当预设范围内有物体出现时，控制发射端向物体发射光线；每次均分别获取光线经物体反射后到达各个接收端所需的时间；各个接收端与发射端按照预设规则进行分布；依据任意两次或多次获取的、与各个接收端对应的时间计算出物体的运动方向，并依据运动方向获取物体的手势信息；判断手势信息是否为预先存储的手势信息，如果是，则依据手势信息控制相应的终端设备进行相应的动作。

本发明通过计算发射端发射的光线经物体反射后传输至各个接收端的时间计算出物体的运动方向，并依据该运动方向得到物体的手势信息，进一步判断该手势信息是否与预先存储的手势信息是否一致，当该手势信息与预先存储的手势信息一致时，则依据该手势信息控制相应的终端设备进行相应的动作。本发明在使用的过程中可以提高识别精确度，并且可以将各个接收端与发射端集成在一个设备中，使其与现有技术相比体积变小，且成本降低。

本发明实施例公开了一种手势识别方法，相对于上一实施例，本实施在技术方案上做了进一步的说明和优化。具体的，在上述实施例中的s13，依据任意两次或多次获取的、与各个接收端对应的时间计算出物体的运动方向的过程，具体可以包括以下s131和s132：

s131：依据相邻两次获取的、与三个接收端分别对应的时间计算出物体的运动方向；三个接收端呈三角形分布，发射端位于三角形的中心。

可以理解的是，本发明实施例中可选的有三个接收端和一个发射端，对于每次获取的由发射端发射的光线经过物体反射后传输至各个接收端的时间，可以采用多次获取的数据中的相邻两次获取的时间数据，计算出物体的运动方向，例如可以采用第一次(即当物体出现时，可以认为是物体的初始位置)获取的分别与各个接收端对应的时间，以及第2次获取的分别与各个接收端对应的时间来计算物体的运动方向，第2次获取数据时，物体已在预设时间内运动了一定的距离，通过所获取的时间即可分析出物体处于当前位置时相对于其处于初始位置时的运动方向的变化。

当然，在实际应用中为了更精确的计算出物体的运动轨迹，可以根据每相邻两次获取的对应于各个接收端的时间计算出每间隔预设时间物体的运动方向，将每次所计算出的、与相应的运动方向对应的运动轨迹连接起来即为物体的手势信息。

需要说明的是，采用三个接收端和一个发射端，并且采用本发明实时例中的各个接收端与发射端的位置关系，可以在采用最少接收端和发射端的情况下更好的追踪物体的运动轨迹，以进一步识别出物体的运动方向。

还需要说明的是，本发明实施例中的发射端不仅限于位于三角形的中心，还可以位于其他位置，具体位置可以根据实际情况而定，本发明实施例对此不做特殊的限定，能实现本发明实施例的目的即可。

另外，在实际应用中不仅限于采用三个接收端和一个发射端，接收端和发射端的具体数量以及具体分布情况可以根据实际情况进行确定，本发明实施例对此不做特殊的限定，能实现本发明实施例的目的即可。

在上述实施例s131中，依据相邻两次获取的、与三个接收端分别对应的时间计算出物体的运动方向的过程，具体可以包括以下s1311-s1313：

s1311：依据本次获取的光线传输至第一接收端、第二接收端和第三接收端的时间分别为第一时间、第二时间和第三时间，并分别计算出第一时间、第二时间和第三时间中任意两个时间之间的时间差，分别得到第一二时间差、第一三时间差以及第二三时间差；

s1312：依据与本次相邻一次获取的光线传输至第一接收端、第二接收端和第三接收端的时间分别为第四时间、第五时间和第六时间，分别计算出第四时间、第五时间和第六时间中任意两个时间之间的时间差，分别得到第四五时间差、第四六时间差以及第五六时间差；

s1313：将第一二时间差、第一三时间差以及第二三时间差分别与第四五时间差、第四六时间差以及第五六时间差进行比较，依据比较结果得到物体的运动方向。

需要说明的是，当物体处于不同位置时，发射端发射的光线通过物体反射后至各个接收端的时间不同，对于任意两个接收端而言，当物体在第一位置时，发射端发射的光线经过物体反射后传输至这两个接收端的时间的时间差为初始时间差，当物体在第二位置时，发射端发射的光线经过物体的反射后传输至这两个接收端的时间的时间差为当前时间差，将当前时间差与初始时间差做比较，即可判断出物体朝着那个接收端的方向移动，即可判断出物体的运动方向。

具体的，当物体在二维平面上运动时，请参照图2和图3，图2为本发明实施例提供的一种识别被检测物体运动方向的示意图；图3本发明实施例提供的另一种识别被检测物体运动方向的示意图。

如图2所示，位于a、b和y轴上的圆点均为接收端，位于圆心的点为发射端，当被检测物体移动到x1位置时，反射光线到达接收器a的时间为t1，到达接收器b的时间为t2，并且t1大于t2，此时光线到达接收器a的时间和到达接收器b的时间的时间差为t1-t2＝△t1，且△t1>0；当间隔预设时间后，被检测物体移动到x2位置时，反射光线到达接收器a的时间为t1'，到达接收器b的时间为t2'，并且t1'仍大于t2'，此时光线到达接收器a的时间和到达接收器b的时间的时间差为t1'-t2'＝△t1'，且△t1'>0。那么，通过a、b和x1组成的三角形的边长，与a、b和x2组成的三角形的边长，可以得到|△t1'|>|△t1|，并且△t1'和△t1均大于零，则可以得出物体朝着接收器b的方向运动，通过上述方法可以判断出物体是否沿水平方向运动。

如图3所示，当被检测物体移动到y1位置时，反射光线到达接收器a的时间为t3，到达接收器c的时间为t4，并且t3大于t4，此时光线到达接收器a的时间和到达接收器c的时间的时间差为t3-t4＝△t2，且△t2＞0；当间隔预设时间后，被检测物体到达y2位置时，反射光线到达接收器a的时间为t3'，到达接收器c的时间要为t4'，并且t3'-t4'＝△t2'，且△t2'＞0。那么，通过a、c和y1组成的三角形的边长，与a、c和y2组成的三角形的边长，可以得到|△t2'|>|△t2|，并且△t2'和△t2均大于零，则可以得出物体朝着接收器c的方向运动，通过上述方法可以判断出物体是否沿竖直方向运动。

另外，通过结合以上水平x方向与垂直y方向的计算，得出物体的移动坐标(x0,y0)，(x1,y1)以及(x2,y2)等，以进一步得出物体的移动路径，即以此方法可计算出物体的运动方向。

还需要说明的是，当物体在三维空间上运动时，请参照图4，图4为本发明实施例提供的另一种识别被检测物体运动方向的示意图。

如图4所述，当被检测手掌移动到z1位置时，反射光线到达接收单元a的时间为t5，到达接收单元c的时间为t6；当被检测手掌移动到z2位置时,反射光线到达接收单元a的时间为t5',到达接收单元c的时间为t6'。

进一步，可以通过t5'-t5或者t6'-t6的值来确定手掌的移动方向，若值大于0，则向远离相应的接收单元的方向移动，若值小于0，则向接近相应的接收单元的方向移动。并且，通过︱t5'-t5︱与︱t6'-t6︱时间差绝对值比较，可得出手掌是否沿z轴方向移动，或者在z轴方向移动的同时还存在水平方向的移动。同理，对于接收单元b而言，也可以进行相应的计算和识别。

可见，通过结合水平x方向，垂直y方向，与z轴方向的计算，得出移动坐标(x0,y0，z0),(x1,y1,z1),(x2,y2,z2)来得出手掌移动路径，即可计算出手掌的运动方向，进一步识别出相应的手势信息。

为了提高安全性，可以在上述实施例的s11中，在控制发射端发射光线至物体之前，进行以下步骤：

s10：对物体进行手掌识别，当手掌识别通过后进行下一步。

需要说明的是，可以在对物体进行手势识别之前对物体进行身份识别，即当物体身份通过时，说明该物体是授权物体，然后在对其进行手势识别，以进一步依据物体的手势信息控制相应的终端设备。

具体的，由于手掌识别可以对其进行手掌静脉、手掌掌纹或手掌掌形进行识别，当然也可以采用其他的身份验证方式，例如指纹识别或人脸识别的方式进行身份识别，但是，采用手掌识别是一种非接触式识别，相比于指纹识别可能存在的指纹磨损、干湿手或假指纹的现象，采用手掌识别更能提高识别的精确度；当然，相比于人脸识别可能因为识别距离的远近、光线问题或面部是否有遮挡物等因素影响识别精确度，采用手掌识别可以使识别更加精确。所有本发明实施例中优选的，采用手掌识别进行身份识别，当然不仅限于对物体进行手掌识别，也可以采用其他的方式进行身份验证，具体可以根据实际情况而定，本发明实施例对此不做特殊的限定。

在上述实施例中的s10，对物体进行手掌识别的过程，具体可以为以下s101-s103：

s101：采集物体的图像信息；

s102：将图像信息与预先存储的手掌信息进行匹配，当匹配成功时，手掌识别通过；

s103：手掌信息包括手掌静脉、手掌掌形以及手掌掌纹中的一种或多种的组合。

在上述实施例中的s102，在将图像信息与预先存储的手掌信息进行匹配之前，该方法还可以包括以下步骤：

依据图像信息判断物体是否为手掌，如果是，则进行下一步。

可以理解的是，当预设范围内有物体出现时，可以先对物体进行验证，判断该物体是否为手掌，具体可以通过该物体的图像信息(可以采用cmos图像采集器采集图像信息)判断该物体是否为手掌，如果是手掌，则再进行下一步操作，以节约识别时间。

请参照图5，图5为本发明实施例提供的一种手势识别装置的结构示意图。在上述实施例的基础上：

该装置包括探测模块1、控制模块2、发射端3、多个接收端4、获取模块5、计算模块6以及判断模块7，其中：

探测模块1，用于检测在预设范围内是否有物体出现，如果是，则发送触发指令；

控制模块2，用于当预设范围内有物体出现时，每间隔预设时间发送一次控制指令；还用于依据手势信息控制相应的终端设备进行相应的动作；

发射端3，用于依据控制指令向物体发射光线；

接收端4，均用于接收经物体反射的光线；各个接收端3与发射端2按照预设规则进行分布；

获取模块5，用于每次均分别获取发射光线经物体反射后到达各个接收端所需的时间；

计算模块6，用于依据各次获取的、与各个接收端对应的时间计算出物体的运动方向，并依据运动方向获取物体的手势信息；

判断模块7，用于判断手势信息是否为预先存储的手势信息，如果是，则触发控制模块2。

需要说明的是，在实际应用中具体可以采用激光探测传感器来检测在预设范围内是否有物体出现，如果有物体出现则触发控制模块生成相应的控制指令，以控制发射端3发射光线。其中，发射端3可以采用红外发射器，接收端4，可以采用红外接收端4，当然，也不仅限于采用红外接收器和红外发送器，还可以采用其他的接收器和发射器，具体可以根据实际情况而定，本发明实施例对此不做特殊的限定，能实现本发明实施例的目的即可。

具体的，各个接收端4与发射端3的可以按照预设规则进行分布，可以优选的选择采用三个接收端4和一个发射端3，并且三个接收端3呈三角形分布，发射端3位于三角形的中心。当然，在实际应用中不仅限于采用上述方式进行分布，也可以采用其他的方式进行分布，具体的分布方式可以根据实际情况而定。另外，发射端3也不仅限于采用一个，也可以为多个发射端3，具体采用几个本发明实施例对此不做特殊的限定，能实现本发明实施例的目的即可。

可选的，装置还包括：手掌识别单元，用于对物体进行手掌识别，当手掌识别通过时触发控制模块。

可选的，该装置还包括手掌预判单元，

所述探测单元，还用于当在预设范围内有物体出现时，触发所述手掌预判单元；

所述手掌预判单元，用于采集物体的图像信息，并依据图像信息判断物体是否为手掌，如果是，则触发手掌识别单元。

需要说明的是，本发明在使用的过程中可以提高识别精确度，并且可以将各个接收端与发射端集成在一个设备中，使其与现有技术相比体积变小，且成本降低。另外，对于本发明实施例中所涉及到的手势识别方法的具体介绍请参照上述实施例，本申请在此不再赘述。

在上述实施例的基础上，本发明实施例提供了一种手势识别系统，包括如上述的手势识别装置。

需要说明的是，本发明在使用的过程中可以提高识别精确度，并且可以将各个接收端与发射端集成在一个设备中，使其与现有技术相比体积变小，且成本降低。另外，对于本发明实施例中所涉及到的手势识别方法的具体介绍请参照上述方法实施例，本申请在此不再赘述。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。