专利名称：一种手部运动检测的方法、装置及人机交互系统的制作方法
一种手部运动检测的方法、装置及人机交互系统技术领域
本发明属于人机交互技术领域，尤其涉及一种手部运动检测的方法、装置及人机交互系统。
背景技术：
随着信息技术的发展，人机交互活动逐渐成为人们日常生活中的一个重要组成部分。鼠标、键盘、遥控器等传统的人机交互设备在使用的自然性和友好性方面都存在一定的缺陷，因此用户迫切希望能通过一种自然而直观的人机交互模式来取代传统设备单一的基于按键的输入和控制方式。
现有的基于手势识别的人机交互模式由于其自然性、直观性、简洁性等特点，被应用的越来越广泛。然而，现有基于手势识别的人机交互模式在进行手部运动的检测时，算法实现复杂度较高，而且抗干扰性较差。发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种手部运动检测的方法，旨在解决现有的手部运动检测方法复杂度较高、抗干扰性较差的问题。
本发明实施例是这样实现的，一种手部运动检测的方法，所述方法包括
A、采集图像帧，获取所述图像帧中包含人脸的目标区域，并将所述目标区域划分为多个子区域；
B、检测所述目标区域是否存在手部运动信息；
C、在存在时，根据所述手部运动信息确定所述图像帧中起始帧图像手部质心所在子区域的位置，并以该质心所在子区域为中心，将所述目标区域划分为多个运动区域；
D、获取下一帧图像，并检测该图像手部质心是否在所述运动区域中；
E、在存在时，记录该运动区域的运动特征，并根据该运动特征确定运动检测结果。
本发明实施例的另一目的在于提供一种手部运动检测的装置，所述装置包括
目标区域获取单元，用于采集图像帧，获取所述图像帧中包含人脸的目标区域，并将所述目标区域划分为多个子区域；
第一检测单元，用于检测所述目标区域是否存在手部运动信息；
区域划分单元，用于在第一检测单元检测结果为是时，根据所述手部运动信息确定所述图像帧中起始帧图像手部质心所在子区域的位置，并以该质心所在子区域为中心， 将所述目标区域划分为多个运动区域；
第二检测单元，用于获取下一帧图像，并检测该图像手部质心是否在所述运动区域中；
运动方向确定单元，用于在第二检测单元检测结果为是时，记录该运动区域的运动特征，并根据该运动特征确定运动检测结果。
本发明实施例的再一目的在于提供一种包括所述手部运动检测装置的人机交互系统。
从上述技术方案可以看出，本发明实施例通过将目标区域划分为多个子区域，再以手部质心所在子区域为中心，将目标区域划分为多个运动区域，来检测运动目标落在所述运动区域的位置。由于每个运动区域对应一个运动特征，手部落在哪个运动区域就可以确定一个运动特征，从而可以快速、准确的识别出手部的运动。而且，因为所述区域为子区域，可有效减少外界轻微抖动所带来的干扰，提高系统抗干扰的性能。
图1是本发明实施例一提供的手部运动检测方法的实现流程图2是本发明实施例二提供的手部运动检测方法的实现流程图3是本发明实施例三提供的手部运动检测方法的实现流程图4是本发明实施例四提供的手部运动检测方法的实现流程图5是本发明实施例四提供的手部运动检测方法中质心计算的示例图6是本发明实施例四提供的手部运动检测方法中区域划分的示例图7是本发明实施例五提供的手部运动检测装置的组成结构图8是本发明实施例六提供的手部运动检测装置的组成结构图9是本发明实施例七提供的手部运动检测装置的组成结构图10是本发明实施例八提供的手部运动检测装置的组成结构图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
实施例一
图1示出了本发明实施例一提供的手部运动检测方法的实现流程，该方法过程详述如下
在步骤SlOl中，采集图像帧，获取所述图像帧中包含人脸的目标区域，并将所述目标区域划分为多个子区域。
在本实施例中，人机交互系统(不局限于电视机等其它家电设备)通过内设或者外置的摄像头采集图像序列，该图像序列包含多帧图像。通过预设的人脸检测算法检测采集的图像序列中是否存在包含人脸的图像帧，在存在时，获取该图像帧中包含人脸的目标区域。
在本实施例中，为了减少外界对手部运动检测的干扰，提高系统抗干扰的性能，将划分出来的目标区域划分为多个子区域，优选的是，将划分出来的目标区域划分为NXN个子区域，每个子区域的大小与人脸和摄像头之间距离的远近相关，即距离越远，子区域越小，例如当人脸和摄像头的距离为3米左右时，将目标区域网格化使得每个子区域为5X5像素大小。
可选的，本实例还包括通过人脸注册的方式对用户设置操作权限，在检测到人脸说明书
时，进行人脸识別，通过所述人脸识别确定用户对应的操作权限，若存在相应的权限，则开 始执行步骤S102。在步骤S102中，检测所述目标区域是否存在手部运动信息，在检测结果为“是” 时，执行步骤S103，在检测结果为“否”吋，继续检測。在本实施例中，可以通过三帧差分法(不局限于此方法)处理采集的图像序列，设 图像序列为Iスx，y)，其中(x，y)为图像中像素点的位置坐标，i为第i帧图像，则相邻的三 帧图像可表示为Iトバx，y)、Ii (x，y)和Ii+1(x, y)，相邻两帧图像做差Dif(i,ば=I Ii (X，y) -Ii^1 (x，y)Dif(i+lji) = Ii+1 (x, y)-I(x,y)将得到的两组差值图像ニ值化后得到
权利要求
1.一种手部运动检测的方法，其特征在于，所述方法包括A、采集图像帧，获取所述图像帧中包含人脸的目标区域，并将所述目标区域划分为多个子区域；B、检测所述目标区域是否存在手部运动信息；C、在存在时，根据所述手部运动信息确定所述图像帧中起始帧图像手部质心所在子区域的位置，并以该质心所在子区域为中心，将所述目标区域划分为多个运动区域；D、获取下一帧图像，并检测该图像手部质心是否在所述运动区域中；E、在存在时，记录该运动区域的运动特征，并根据该运动特征确定手部的运动检测结^ ο
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括F、循环执行步骤D和E，直到下一帧图像为结束帧图像时，获取记录的运动特征集，并根据所述运动特征集确定手部的运动检测结果，所述起始帧图像为手部进入所述目标区域内的图像，所述结束帧图像为手部离开所述目标区域的图像或者手部落在静止区域的图像。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述结束帧图像还包括当获取的连续多帧图像为相同图像时，将其中的一帧图像作为结束帧图像。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取图像帧中的包含人脸的目标区域具体包括通过基于类矩形特征的Adaboost或者haar人脸检测算法检测采集的图像帧中是否存在人脸；当采集的图像帧中存在人脸，且所述人脸在预设时间内静止不动时，以所述人脸位置为中心，划分出一块包含人脸以及左右肩上方的长方形目标区域。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤B具体包括 通过三帧差分法处理采集的图像；将处理得到的图像二值化后，再经去噪处理获得清晰图像； 检测所述清晰图像中的目标区域是否存在手部运动信息。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定起始帧图像手部质心所在子区域的位置具体为获取含有手部运动块的子区域，根据以下公式计算起始帧图像手部质心所在子区域的位置，
7.一种手部运动检测的装置，其特征在于，所述装置包括目标区域获取单元，用于采集图像帧，获取所述图像帧中包含人脸的目标区域，并将所述目标区域划分为多个子区域；第一检测单元，用于检测所述目标区域是否存在手部运动信息；区域划分单元，用于在第一检测单元检测结果为是时，根据所述手部运动信息确定所述图像帧中起始帧图像手部质心所在子区域的位置，并以该质心所在子区域为中心，将所述目标区域划分为多个运动区域；第二检测单元，用于获取下一帧图像，并检测该图像手部质心是否在所述运动区域中；运动方向确定单元，用于在第二检测单元检测结果为是时，记录该运动区域的运动特征，并根据该运动特征确定手部的运动检测结果。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括手部运动确定单元，用于在检测到结束帧图像时，根据运动方向确定单元记录的运动特征集确定手部的运动检测结果，所述起始帧图像为手部进入所述目标区域内的图像，所述结束帧图像为手部离开所述目标区域的图像或者手部落在静止区域的图像。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述结束帧图像还包括当获取的连续多帧图像为相同图像时，将其中的一帧图像作为结束帧图像。
10.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述目标区域获取单元包括检测模块，用于通过基于类矩形特征的Adaboost或者haar人脸检测算法检测采集的图像帧中是否存在人脸；划分模块，用于在所述检测模块检测到采集的图像帧中存在人脸，且所述人脸在预设时间内静止不动时，以所述人脸位置为中心，划分出一块包含人脸以及左右肩上方的长方形目标区域。
11.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第一检测单元包括第一处理模块，用于通过三帧差分法处理采集的图像；第二处理模块，用于将处理得到的图像二值化后，再经去噪处理获得清晰图像；检测模块，用于检测所述清晰图像中的目标区域是否存在手部运动信息。
12.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述区域划分单元包括计算模块，用于获取含有手部运动块的子区域，根据以下公式计算起始帧图像手部质心所在子区域的位置，
13. 一种人机交互系统，其特征在于，包含权利要求7至12任一项所述手部运动检测装置。
全文摘要
本发明适用于人机交互技术领域，提供了一种手部运动检测的方法、装置及交互系统，所述方法包括采集图像帧，获取所述图像帧中包含人脸的目标区域，并将目标区域划分为多个子区域；检测目标区域是否存在手部运动信息；在存在时，根据所述手部运动信息确定所述图像帧中起始帧图像手部质心所在子区域的位置，并以该质心所在子区域为中心，将目标区域划分为多个运动区域；获取下一帧图像，并检测该图像手部质心是否在运动区域中；在存在时，记录该运动区域的运动特征，并根据该运动特征确定手部的运动检测结果。通过本发明可以简单、快速的检测出手部运动，并提高系统手部运动检测时的抗干扰性能。
文档编号G06F3/01GK102509088SQ201110386080
公开日2012年6月20日 申请日期2011年11月28日 优先权日2011年11月28日
发明者张登康, 邵诗强 申请人:Tcl集团股份有限公司