体感侦测方法
【技术领域】
[0001]本发明乃是有关于一种体感侦测方法，且尤其指关于辨识人体手部特征的体感侦测方法。
【背景技术】
[0002]近年来，基于影像动作之手势辨识方法及其系统快速发展，尤其是游戏系统。其中，透过电脑分析使用者之动作来执行指令已成为未来最具可能性的互动方法，如何让使用者与电脑之间的互动介面更友善是一项日渐重要的课题。然而，传统的解决方案往往需要在使用者手指上配置一感应器，此举虽然可以增加侦测手部动作的准确性，但是亦增加使用者的负担。另一较佳的方式为直接将使用者的手部视为一指令下达器具，以光学式红外线感测处理的方式分析使用者的手部移动方式来输入指令，控制电脑的作业系统或是周边装置。但是，此种传统的光学影像分析方法过于复杂且不够稳定。
[0003]因此，如何让使用者可以徒手手势与电脑操作介面进行互动，是一项亟待解决的问题。
【发明内容】
[0004]有鉴于上述问题，本发明提供一种体感侦测方法，在影像当中辨识出候选的指尖边缘线并计算出最佳手指方向及最佳手指长度，以辨识出人体的手部特征，便于使用者可以徒手手势与电脑操作介面进行互动。
[0005]本发明的一目的在于提供一种体感侦测方法，用于辨识人体的至少一手部特征，其特征在于:包括下列步骤:辨识出多个图像区块的每个图像区块内的所有的候选的指尖边缘线；从每一该候选的指尖边缘线计算出至少一手指边缘方向；比较每一手指边缘方向与从该图像区块中获得的一手指方向估计值，将与该手指方向估计值最接近的该至少一手指边缘方向储存作为一最佳手指方向，并将与该手指方向估计值最接近的该至少一手指边缘方向对应的一手指长度估计值储存作为一最佳手指长度；依据该最佳手指方向及该最佳手指长度，在该些图像区块中判断至少一候选的手指边缘线；计算出该候选的指尖边缘线上，具有到该候选的指尖边缘线的两端点连线的距离最大值的一点，并将此点作为一指尖顶点；及取得通过该指尖顶点、与该候选的指尖边缘线的两端点的连线垂直的一垂线，并将之作为一手指中线。
[0006]依据本发明之一实施态样，其特征在于:辨识出多个图像区块的每个图像区块内的所有的候选的指尖边缘线的步骤更包括下列步骤:在该些图像区块之每个图像区块中，辨识出所有的单向弯曲的曲线:及在该些单向弯曲的曲线中，辨识出弧度对应圆心角接近一预定值的至少一曲线，作为该候选的指尖边缘线。
[0007]依据本发明之一实施态样，其特征在于:该预定值为31/2。
[0008]依据本发明之一实施态样,其特征在于:从每一该候选的指尖边缘线计算出至少一手指边缘方向的步骤更包括下列步骤:从该候选的指尖边缘线的两端点，将该手指长度估计值与从该图像区块中获得的一手指方向估计值带入一预定方程式，以在该图像区块中找出对应的多个像素点；及从该些像素点的梯度方向的平均值计算出该至少一手指边缘方向。
[0009]依据本发明之一实施态样，其特征在于:该预定方程式为:
[0010]tan (Dfinger) = (y-yn) / (χ-χη)；
[0011]其中X e {xn, — , xn+LmaxX cos (Dfinger)}, y e {yn, — , yn+LmaxX sin (Dfinger)},n e {I, 2}, Dfinger代表该候选的指尖边缘线的一端点的一预定切线方向，Lmax代表一预定手指最大长度，且满足下列关系:
[001 2] Lmax=Westimate X ΠΙΒΧ (Rl7w),
[0013]Westimate代表该候选的指尖边缘线的两端点之间的距离，max(Rl7w)为一预定值，代表指长与指宽比值的最大值，指尖边缘线的两端点的座标为(Xn，yn)(ne {1，2})。
【附图说明】
[0014]图1显示一体感侦测装置，用于辨识人体或动物的至少一外观特征。
[0015]图2显示一体感侦测装置使用的一时脉示意图。
[0016]图3显示依据本发明之一实施例的体感侦测方法在一影像中辨识出人体的至少一手部特征的示意图。
[0017]图4显示一指尖边缘线的示意图。
[0018]图5依据本发明之另一实施例的体感侦测方法在一影像中辨识出人体的至少一手部特征的示意图。
[0019]图6显示依据本发明之一实施例的体感侦测方法的一流程图。
[0020]图7显示本发明之一实施例的体感侦测方法的一选用流程图。
[0021]图8显示本发明之一实施例的体感侦测方法的另一选用流程图。
[0022]图9显示依据本发明之另一实施例的体感侦测方法的一流程图。
[0023]图10显示本发明之一实施例的体感侦测方法的另一选用流程图。
【具体实施方式】
[0024]为进一步说明各实施例，本发明乃提供有图式。此些图式乃为本发明揭露内容之一部分，其主要系用以说明实施例，并可配合说明书之相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域具有通常知识者应能理解其他可能的实施方式以及本发明之优点。图中的元件并未按比例绘制，而类似的元件符号通常用来表示类似的元件。
[0025]首先请参考图1，其显示一体感侦测装置，用于辨识人体或动物的至少一外观特征。如图中所示，体感侦测装置I包括一镜头模组11、一影像传感单元12旁设于镜头模组
11、一光源供应单元13、一影像处理单元14及一体感辨识模组15。
[0026]镜头模组11包括多个镜片，透过此些镜片的光学特性，改变从一入光口射入的光线的路径，从而在影像传感单元12上形成一影像。
[0027]在本实施例中，影像传感单元12示例为一 CMOS传感器,光源供应单元13示范性地为面射型红外光源，然而本发明并不限于此，在其他实施例中，影像传感单元可为其他型态的传感器，如=CCD传感器，光源供应单元可选用室内灯、包括红色、绿色、蓝色光源的RGB灯或其他型态的光源供应单元。
[0028]影像处理单元14控制光源供应单元13及影像传感单元12的作动，使光源供应单元13提供一光源，影像传感单元12感测一影像。详细地说，光源供应单元13是被影像处理单元14控制以每点亮η帧就熄灭一帧的方式明灭，影像传感单元12是被影像处理单元14控制以周期性一帧一帧地方式感测该影像，在光源供应单元13点亮时感测到每一帧影像之后，影像处理单元14作动以对该帧影像进行影像处理。
[0029]在此请一并参考图2的时脉示意图，其给出影像传感单元12、光源供应单元13及影像处理单元14工作时脉的一示范例，以便说明本实施例。举例来说，由图2中可以看出，示范例里的光源供应单元13是每点亮四帧就熄灭一帧的方式明灭，对于每一帧，影像传感单元12都感测到该影像并送出该影像给影像处理单元14。因此，影像处理单元14会接收到光源供应单元13没有点亮时感测到的一帧影像和之后光源供应单元13连续点亮时感测到的四帧影像。当影像处理单元14接收到这光源供应单元13连续点亮时感测到的四帧影像的每一帧影像之后，会依据光源供应单元13熄灭时由影像传感单元12感测到的该帧影像，弱化其他光源供应单元13点亮时感测到的其他帧影像的背景干扰，以提升其他帧影像的反差，再将其他帧影像输出至体感辨识模组15。体感辨识模组15接收到影像处理单元14的输出之后，可执行一体感侦测方法，以辨识出人体或动物的至少一外观特征。
[0030]经由影像处理单元14分别控制光源供应单元13与影像传感单元12使其间的作动得以互相配合，获得光源供应单元13熄灭时的影像与光源供应单元13点亮时的影像，从而藉由光源供应单元13熄灭时的影像弱化光源供应单元13点亮时的影像中的背景光干扰，强化光源供应单元13点亮时的影像的反差，使前景物件图像越趋明显。在其他实施例中，影像处理单元14可进一步控制光源供应单元13的明暗、光谱、色温，以优化各性质的反差，为物件辨识提供优质的图像。
[0031]在其他实施例中，若影像传感单元以90fps的帧率操作，建议光源供应单元是每点亮四帧就熄灭一帧的方式明灭，报点率是72 ;若影像传感单元以60fps的帧率操作，建议光源供应单元是每点亮九帧就熄灭一帧的方式明灭，报点率是54。另一方面，当选用的光源种类是RGB灯，可适应室内、室外、阴天、投射灯等环境，此时的控制方式为使用光源供应单元熄灭时的影像用以分析红外光、红光、绿光和蓝光较弱的光谱，使用较弱光谱的灯座为增强反差的照明。
[0032]体感辨识模组15可以藉由亮度、颜色、光普等性质提取物件图像的反差，分析反差的边缘线过滤出与辨识的物件。关于体感辨识模组15执行的体感侦测方法，请参考后续说明。
[0033]请参考图3及图6，其中图3显示依据本发明之一实施例的体感侦测方法在一影像中辨识出人体的至少一手部特征的示意图，图6显示依据本发明之一实施例的体感侦测方法的一流程图。如图中所示，首先，可选择性地对于一帧帧的影像，可经一连串包括影像转换，如从RGB图像转换为256灰阶图、高斯卷积模糊处理去除毛刺、亮点等噪讯的影像处理步骤成为多个图像区块。接着，在多个图像区块中辨识出每个图像区块内的所有的候选的指尖边缘线(步骤S100)。另请参考图7，其中更细致地显示本发明之一实施例的体感侦测方法的一选用流程图。如图7中所示，为了辨识出候选的指尖边缘线，先是在图像区块之每个图像区块中，辨识出所有的单向弯曲的曲线(步骤S110)。接着，在此些单向弯曲的曲线中，辨识出弧度对应圆心角接近一预定值的至少一曲线，作为候选的指尖边缘线(步骤S120)。
[0034]另请参考图8，其中更细致地显示本发明之一实施例的体感侦测方法的另一选用流程图。关于在图像区块之每个图像区块中，辨识出所有的单向弯曲的曲线之进行，在此可以依据图8的流程。在步骤Slll中，计算图像区块中的每个像点的梯度值及梯度方向。举例来说，可以透过对图像区块进行水平方向以及垂直方向上Sobel卷积处理演算找出图像区块中每一个像点的梯度值及梯度方向，接着再用过两个正交梯度算出每个像点在欧式平面上的梯度值及梯度方向。接着，在步骤S112中，以坎尼(Canny)边缘检测运算元提取出图像区块中的多个图像边缘，此些图像边缘较佳是对比度较为明显的边缘线。接着，在步骤S113中，结合图像边缘及边元上连续像素点之间梯度方向的关系，对该些图像边缘之每个逐一判断，当一图像边缘中的任意连续三点的梯度方向满足梯度方向渐大或渐小的变化关系时，将该图像边缘辩识为一单向弯曲的曲线。
[0035]本体感侦测方法是依据对人体特征的观察而设计，因此可辨识贴合人体的实际特征，而有较好的