专利名称：可实时辨识非特定手势的嵌入式装置及其辨识方法
技术领域：
本发明涉及嵌入式装置的技术领域，尤指一种可实时辨识非特定手势的嵌入式装置，利用不同的手势操作嵌入式装置的功能。
背景技术：
随着显示器轻薄化技术的发展，电视已经成为现代人生活的一部分，收看电视不再只是在客厅或卧房才能从事的娱乐活动，因此，不论厨房、浴室、汽车…等环境都可以见到电视的踪影。然而，在从事料理、沐浴或驾驶等活动同时收看电视的过程中，使用者不方便使用遥控器及电视本身的操作按键来调整电视的频道、音量等功能。因此，针对上述的问题，本发明提供一种可实时辨识非特定手势的嵌入式装置，以方便使用者于忙碌的情况下仍能够快速地切换电视频道及调整音量大小。
发明内容
本发明为一种可实时辨识非特定手势的嵌入式装置，包括一影像检索单元、一影像处理单元、一影像辨识单元、以及一传输单元。其中，影像检索单元检索影像；影像处理单元使用背景相减法从检索的影像中过滤出手势影像，再对手势影像进行二值化处理、平滑化处理，并使用以肤色辨识为基础的追踪算法定义手势肤色的关注区域，将关注区域与二值化、平滑化后的手势影像结合，进行细线化的影像处理，再将关注区域做扩大及缩小的偏移，于扩大和缩小偏移后的关注区域之间形成一环状关注区域；影像辨识单元将环状关注区域与细线化后的影像结合，使用屏蔽的方式搜寻环状关注区域内的顶点数量，其也代表手指的只数，再依据顶点的数量来辨识手势，并将手势辨识结果对应其相关功能指令的控制信号作输出；传输单元传送控制信号至嵌入式装置，嵌入式装置再依据控制信号执行相对应的动作。因此，本发明通过使用背景相减法从检索的影像中过滤出手势影像后，利用肤色追踪法找出肤色关注区域，而后续的手势辨识便以此关注区域为基础提出在环状关注区域内做演算和辨识的工作，再不需要整张画面进行扫瞄辨识，因此画面档案小，可加快辨识的速度，而以细线化算法搭配屏蔽顶点搜寻法作手势的辨识，以顶点数即手指的只数来做手势辨识的结果，并将其结果依据控制信号执行相对应的动作。因此无固定的手势，故无需数据库，便能简化装置的架构且达到人性化的目的。二值化处理后的影像仅有黑白二色，故可大幅提升影像处理的速度，便能达到实时辨识的目的与功效，又，手势辨识是依据手指的只数，因此本发明的手势辨识无左右手的限制。其中，本发明的影像检索单元可为摄影机，嵌入式装置可为市面上的电子、家电、 消费性产品。其中，追踪算法定义手势肤色的关注区域的方法可先将影像由RGB色彩转换为 HSV色彩，并将HSV色彩空间中的Hue参数移除，抗拒光源对颜色的影响，再以S和V参数做肤色的追踪而定义出关注区域。
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其中，关注区域的扩大偏移可为非等比的扩大。其中，当嵌入式装置为电视机，手势辨识为一时，其所对应的控制信号可使电视机的频道递增；手势辨识为二时，其所对应的控制信号可使电视机的频道递减；手势辨识为三时，其所对应的控制信号可使电视机的音量递增；手势辨识为四时，其所对应的控制信号可使电视机的音量递减；手势辨识为五时，其所对应的控制信号可使电视机的电源开与关。
图1为本发明的可实时辨识非特定手势的嵌入式装置的架构图；图2为本发明的手势辨识的示意图；图3㈧ (E)为本发明的手势辨识为一至五的示意图；图4为本发明非特定手势辨识的方法的流程图；图5(A) (J)为以手势为五示范辨识过程的示意图。主要元件符号说明1嵌入式装置 11影像检索单元 12影像处理单元13影像辨识单元 14传输单元20 沘步骤33手势影像34细线化后的影像 35顶点36环状关注区域
具体实施例方式请同时参阅图1及图2，图1为本发明的可实时辨识非特定手势的嵌入式装置的架构图，图2为本发明的手势辨识的示意图。图1中显示有一种可实时辨识影像的嵌入式装置1，实作以一电视机为例，其包括有一影像检索单元11、一影像处理单元12、一影像辨识单元13、及一传输单元14，影像检索单元11例如一摄影机，其每秒钟检索30幅影像，其中检索的影像可参照图2的示意图，当中包含有一手势影像33。前述影像处理单元12使用背景相减法从检索的影像中过滤出手势影像33，再对手势影像33进行二值化处理、平滑化处理，并将手势影像由RGB色彩转换为HSV色彩，使用追踪算法做肤色的追踪而定义出手势肤色的关注区域31，将关注区域31与二值化、平滑化后的手势影像33结合，进行细线化的处理，再将关注区域31做缩小30及非等比扩大32的偏移，以形成一环状关注区域36。前述影像辨识单元13将环状关注区域36与细线化后的影像34结合，使用屏蔽的方式搜寻环状关注区域36内的顶点35数量即手指的数量，再依据顶点的数量来辨识手势， 输出手势所对应的控制信号；前述传输单元14传送控制信号至嵌入式装置1，嵌入式装置1 再依据控制信号执行相对应的动作。因此，依据本发明上述的技术内容，本发明的影像辨识不需要对整张画面进行扫瞄辨识，仅需对过滤出的手势影像画面进行辨识，且二值化处理后的手势影像仅有黑白二色，因此档案小，既可简化装置的架构，又可大幅提升影像处理的速度，而达到实时辨识的目的与功效。于本发明的实施例中，嵌入式装置1例如一电视机，请参阅图3(A) (E)为本发明的手势辨识为一至五的示意图，如图3(A)所示，当手势辨识为一时，其所对应的控制信号使电视机的频道递增；如图3(B)所示，当手势辨识为二时，其所对应的控制信号使电视机的频道递减；如图3(C)所示，当手势辨识为三时，其所对应的控制信号使电视机的音量递增；如图3(D)所示，当手势辨识为四时，其所对应的控制信号使电视机的音量递减；如图 3(E)所示，当手势辨识为五时，其所对应的控制信号使电视机的电源开与关。图3(A) (E) 仅为手势辨识结果为一至五的示意图，辨识结果为一至五的手势并不限于如图3(A) (E) 所示的手势，本发明的手势辨识是依据手指的只数，毋需要特定的手势，也毋特定五只为上限，因此，不需要建立手势数据库，并可做到无论是右手还是左手，或联合两手皆可辨识。请参阅图4为本发明非特定手势辨识的方法的流程图，用于一嵌入式装置1进行影像辨识的方法，嵌入式装置1例如一电视机，包括有影像检索单元11、影像处理单元12、 影像辨识单元13、及传输单元14。于此，请同时参阅图5(A) (J)，图5(A) (J)以手势为五示范辨识过程的示意图，首先，影像检索单元11每秒钟检索30幅影像(步骤20)，所检索的影像如图5 (A)所示包含有一手势影像；其次，影像处理单元12使用背景相减法将检索的影像(图5 (A))减去一预先拍摄的背景影像(图5 (B))而过滤出手势影像(图5 (C))(步骤21)；接着，对手势影像进行二值化处理(步骤22)以获得一黑白的手势影像(图5(D))、 以及进行平滑化处理(步骤2 以获得一平滑、黑白的手势影像(图5(E))，于此同时，影像处理单元12将手势影像由RGB色彩转换为HSV色彩，使用追踪算法(例如Cam-shift算法)做肤色的追踪而定义出手势肤色的关注区域31 (步骤M)，如图5(F)所示。然后，影像处理单元12将关注区域31与二值化、平滑化后的手势影像33结合而获得如图5(G)所示的结合的手势影像，并对此手势影像进行细线化处理以获得如图5(H) 所示的手势影像的细线，再将关注区域31做缩小30及非等比扩大32的偏移，以形成一环状关注区域36 (如图5 (I)所示)。影像辨识单元13将环状关注区域36与细线化后的影像 34结合(如图5 (J)所示)，使用屏蔽的方式搜寻环状关注区域36内的顶点35数量及手指的数量，再依据手指间的差异角度辨识手势(步骤25)，若无辨识出手势，影像检索单元11 重新检索影像(步骤20)，若有辨识出手势，则判断手势对应的功能(步骤沈)，输出手势所对应的控制信号(步骤27)，嵌入式装置1再依据控制信号执行相对应的动作(步骤28)。上述实施例仅为了方便说明而举例而已，本发明所主张的权利范围自应以申请专利范围所述为准，而非仅限于上述实施例。
权利要求
1.一种可实时辨识非特定手势的嵌入式装置，其特征在于包括一影像检索单元，检索影像；一影像处理单元，使用背景相减法从检索的影像中过滤出手势影像，再对该手势影像进行二值化处理、平滑化处理，并使用追踪算法定义手势肤色的关注区域，将该关注区域与二值化、平滑化后的该手势影像结合，进行细线化的影像处理，再将该关注区域做扩大及缩小的偏移，于扩大和缩小偏移后的关注区域之间形成一环状关注区域；一影像辨识单元，将该环状关注区域与细线化后的影像结合，使用屏蔽的方式搜寻该环状关注区域内的顶点数量即手指的数量，以此辨识手势，输出手势所对应的控制信号；以及一传输单元，传送该控制信号至该嵌入式装置，该嵌入式装置再依据该控制信号执行相对应的动作。
2.如权利要求1所述的嵌入式装置，其特征在于，该影像检索单元包括一摄影机。
3.如权利要求1所述的嵌入式装置，其特征在于，该嵌入式装置包括市面的电子、家电、消费性产品。
4.如权利要求1所述的嵌入式装置，其特征在于，该追踪算法定义手势肤色的关注区域的方法是先将影像由RGB色彩转换为HSV色彩，再做肤色的追踪而定义出关注区域。
5.如权利要求1所述的嵌入式装置，其特征在于，该关注区域的扩大偏移为非等比的扩大。
6.如权利要求1所述的嵌入式装置，其特征在于，当该嵌入式装置为电视机，该手势辨识为一时，其所对应的控制信号使该电视机的频道递增。
7.如权利要求1所述的嵌入式装置，其特征在于，当该嵌入式装置为电视机，该手势辨识为二时，其所对应的控制信号使该电视机的频道递减。
8.如权利要求1所述的嵌入式装置，其特征在于，当该嵌入式装置为电视机，该手势辨识为三时，其所对应的控制信号使该电视机的音量递增。
9.如权利要求1所述的嵌入式装置，其特征在于，当该嵌入式装置为电视机，该手势辨识为四时，其所对应的控制信号使该电视机的音量递减。
10.如权利要求1所述的嵌入式装置，其特征在于，当该嵌入式装置为电视机，该手势辨识为五时，其所对应的控制信号使该电视机的电源开与关。
11.一种嵌入式装置进行非特定手势实时辨识方法，该嵌入式装置包括有影像检索单元、影像处理单元、影像辨识单元、及传输单元，该方法包括下列步骤A)该影像检索单元检索影像；B)该影像处理单元使用背景相减法从检索的影像中过滤出手势影像；C)对该手势影像进行二值化处理、平滑化处理，并使用追踪算法定义手势肤色的关注区域；以及D)将该关注区域与二值化、平滑化后的该手势影像结合，进行细线化的影像处理，再将该关注区域做扩大及缩小的偏移，于扩大和缩小偏移后的关注区域之间形成一环状关注区域。
12.如权利要求11所述的辨识方法，其中，该方法还包括下列步骤E)该影像辨识单元将该环状关注区域与细线化后的影像结合，使用屏蔽的方式搜寻该环状关注区域内的顶点数量即手指的数量，以此来辨识手势；F)若有辨识出手势，则判断手势对应的功能，输出手势所对应的控制信号；以及G)该嵌入式装置再依据该控制信号执行相对应的动作。
13.如权利要求11所述的辨识方法，其中，该影像检索单元包括一摄影机。
14.如权利要求11所述的辨识方法，其中，该嵌入式装置包括市面的电子、家电、消费性产品。
15.如权利要求11所述的辨识方法，其中，该步骤C)中该追踪算法定义手势肤色的关注区域的方法是先将影像由RGB色彩转换为HSV色彩，并将HSV色彩空间中的Hue参数移除，抗拒光源对颜色的影响，再以S和V参数做肤色的追踪而定义出关注区域。
16.如权利要求11所述的辨识方法，其中，该步骤D)中该关注区域的扩大偏移为非等比的扩大。
17.如权利要求12所述的辨识方法，其中，当该嵌入式装置为电视机，该手势辨识为一时，其所对应的控制信号使该电视机的频道递增。
18.如权利要求12所述的辨识方法，其中，当该嵌入式装置为电视机，该手势辨识为二时，其所对应的控制信号使该电视机的频道递减。
19.如权利要求12所述的辨识方法，其中，当该嵌入式装置为电视机，该手势辨识为三时，其所对应的控制信号使该电视机的音量递增。
20.如权利要求12所述的辨识方法，其中，当该嵌入式装置为电视机，该手势辨识为四时，其所对应的控制信号使该电视机的音量递减。
21.如权利要求12所述的辨识方法，其中，当该嵌入式装置为电视机，该手势辨识为五时，其所对应的控制信号使该电视机的电源开与关。
全文摘要
本发明公开了一种可实时辨识非特定手势的嵌入式装置及其辨识方法。嵌入式装置包括影像检索单元、影像处理单元、影像辨识单元及传输单元。影像检索单元检索影像；影像处理单元过滤出手势影像，并进行二值化及平滑化处理，同时使用追踪算法定义手势肤色的关注区域，将其与手势影像结合后进行细线化处理，再将关注区域做扩大及缩小的偏移，于扩大和缩小偏移的关注区域之间形成一环状关注区域；影像辨识单元将环状关注区域与细线化影像结合，利用屏蔽的方式找出环状关注区域内的顶点数量，其也代表为手指的只数，再依据顶点的数量实时辨识非特定手势；传输单元传送手势对应的控制信号至嵌入式装置，再依据控制信号执行相对应的动作。
文档编号G06F3/01GK102402276SQ20101028418
公开日2012年4月4日 申请日期2010年9月13日 优先权日2010年9月13日
发明者曾士宏 申请人:大同股份有限公司