一种3d手势识别方法
【技术领域】
[0001]本发明属于软件技术领域，具体涉及一种3D手势识别方法的设计。
【背景技术】
[0002]随着科技的迅猛发展，研究自然和谐的人机交互技术HCI (Human-ComputerInteract1n)变得异常活跃。人机交互技术已经从以计算机为中心逐步转移到以人为中心，是多媒体多种模式的交互技术，人的交互意图自然的表示为一个多维信息矢量，如人在与外界交互中同时使用手势，语言，和眼神等。用户能否很好的与虚拟环境(virtualenvironment)产生交互，一个很重要的研究就是手势识别技术。
[0003]计算机视觉技术一直在努力向堪比人类智慧的智能方向发展，以更好地了解场景。手势识别技术长期以来一直采用2D视觉进行研究，但随着3D传感器技术的出现，其应用将日益广泛并多样化。由于2D视觉场景本身存在局限性，手势识别系统必须应用其他各种提示信息才能得到包含更有用信息的更好结果。在可能性信息包含某些动作跟踪时，单靠2D也很难得到相对手势的结果。
[0004]3D手势识别方法中一种是基于视频的手势识别方法，是根据视频采集到的信息对手势进行分析，从而实现手势识别的目的。该方法具有设备简单，价格低廉的特点，但在手势识别需处理大量的数据，过程复杂，软件处理效率低等缺点。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是为了解决现有技术中手势识别技术过程复杂、效率较低的问题，提出了一种3D手势识别方法。
[0006]本发明的技术方案为:一种3D手势识别方法，包括以下步骤:
[0007]S1、物理硬件对用户手势的3D坐标数据进行实时采集；
[0008]S2、物理硬件对采集到的3D坐标数据进行预处理，形成反馈数据；
[0009]S3、数据处理软件对反馈数据进行识别处理；
[0010]S4、系统输出数据识别处理结果。
[0011]进一步地，步骤S2具体为:
[0012]物理硬件将采集到的坐标轨迹与系统中设置的各个手势的标准坐标轨迹进行逐一比对，将相似的一种或几种标准坐标轨迹所对应的手势作为初步验证结果，最后将采集到的3D坐标数据与初步验证结果打包，形成反馈数据。
[0013]进一步地，步骤S3包括以下分步骤:
[0014]S31、数据处理软件过滤掉反馈数据中无手势产生的3D坐标数据；
[0015]S32、数据处理软件过滤掉反馈数据中超过系统设置的有效采集阈值的3D坐标数据；
[0016]S33、数据处理软件根据系统设置的判定优先级对过滤后的3D坐标数据进行手势判定，将满足所有判定条件且优先级最高的手势作为识别处理结果；
[0017]S34、数据处理软件判断识别处理结果与反馈数据中的初步验证结果是否相符，若是则进入步骤S4，否则返回步骤SI。
[0018]本发明的有益效果是:
[0019](I)本发明可以有效的弥补2D视觉手势的在空间效果的上的一些不足。
[0020](2)本发明可以有效解决视频手势识别需处理大量的数据，过程复杂，软件处理效率低的问题，直接根据三维空间坐标进行有效的判断动作过程，使处理更为高效。
[0021](3)本发明在手势动作产生时，首先在物理硬件中对其进行预判断，然后再把动作可能的结果交给软件进行处理，最后将软件处理的结果与硬件预判断的手势结果进行印证，进一步提高了手势动作的识别率。
[0022](4)本发明在一个手势动作可能符合多个手势判定的条件的情况下，通过物理硬件的预判断结果设置一个手势判定优先级逐次对可能符合条件的手势进行判断，从而提高判断的效率和人性化设置。
【附图说明】
[0023]图1为本发明提供的一种3D手势识别方法流程图。
[0024]图2为本发明步骤S3的分步骤流程图。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图对本发明的实施例作进一步的说明。
[0026]本发明提供了一种3D手势识别方法，如图1所示，包括以下步骤:
[0027]S1、物理硬件对用户手势的3D坐标数据进行实时采集。
[0028]这里的物理硬件是指装有能够采集用户手势的3D坐标数据的传感器(如红外线传感器、超声波传感器等)，且能够对数据进行简单处理的硬件系统。
[0029]S2、物理硬件对采集到的3D坐标数据进行预处理，形成反馈数据。
[0030]物理硬件将采集到的坐标轨迹与系统中设置的各个手势的标准坐标轨迹进行逐一比对，将相似的一种或几种标准坐标轨迹所对应的手势作为初步验证结果，最后将采集到的3D坐标数据与初步验证结果打包，形成反馈数据。
[0031]S3、数据处理软件对反馈数据进行识别处理。
[0032]如图2所示，该步骤包括如下分步骤:
[0033]S31、数据处理软件过滤掉反馈数据中无手势产生的3D坐标数据。
[0034]这里的数据处理软件是指计算机系统内能够对3D坐标数据进行过滤、逻辑验证、识别处理的操作的软件。
[0035]无手势产生的3D坐标数据指在系统设置的判定时间阈值Δ t内坐标值始终不变的3D坐标数据。
[0036]S32、数据处理软件过滤掉反馈数据中超过系统设置的有效采集阈值的3D坐标数据。
[0037]这里设物理硬件对用户手势的3D坐标数据的有效采集范围为(0-X_，O-Yniax，O-Znax)，那么，系统则会设置相应的3D坐标数据有效采集阈值分别为X?，Yn, Zn(Xn^ X ，Yn^ Ynax,, Zn^ Znax)，当反馈数据中的3D坐标数据超过有效采集阈值时，系统便会将其判定为无效数据，进而通过数据处理软件将其过滤掉。
[0038]S33、数据处理软件根据系统设置的判定优先级对过滤后的3D坐标数据进行手势判定，将满足所有判定条件且优先级最高的手势作为识别处理结果。
[0039]本发明实施例中，定义了三种手势，分别为:
[0040](I)非接触式滑动手势:
[0041]假定在系统设置的判定时间阈值Δ t内，手势的X轴坐标满足(ΚΧΟ?,Υ轴坐标满足o〈Y〈Yji Y轴坐标从小到大或从大到小发生变化，z轴坐标满足始终在一定的区间范围内，具体为(KZaGGKZni, Zb-Za ^ Zt (Zt为系统设定的Z轴坐标在滑动时的有效宽度值)。
[0042](2)接触式单击手势:
[0043]假定在系统设置的判定时间阈值Δ t内，手势的X轴坐标满足(KXOCni, Y轴坐标满足(KYOni, Z轴坐标出现了 Z = O的情况。
[0044](3)非接触式旋转手势:
[0045]假定在系统设置的判定时间阈值Δ t内，Z轴坐标满足始终在一定的区间范围内，具体为(KZaGGKZni, Zb-Za ^ Zt (Zt为系统设定的Z轴坐标在滑动时的有效宽度值)，X轴坐标和Y轴坐标共同满足? X2+Y2彡R22CR1, &分别为手势圆识别内外半径，R !<R2)。
[0046]这里系统会根据反馈数据中的初步验证结果设置相应的手势判定优先级。
[0047]例如，当反馈数据中的初步验证结果为“非接触式滑动手势”或“非接触式旋转手势”且“非接触式滑动手势”的相似度更大时，系统便会设置手势判定优先级为:非接触式滑动手势 > 非接触式旋转手势 > 接触式单击手势。
[0048]这里假定:
[0049]验证非接触式滑动手势状态标识为:
[0050]Sd = I表示该动作发生，Sd = O表示该动作未发生。
[0051]验证接触式单击手势状态标识为:
[0052]St = I表示该动作发生，St = O表示该动作未发生。
[0053]验证非接触式旋转手势状态标识为:
[0054]Sr = I表示该动作发生，Sr = O表示该动作未发生。
[0055]那么，其手势判定流程为:
[0056]判定Sd = I是否成立，是则将非接触式滑动手势作为识别处理结果；
[0057]否则判定Sr = I是否成立，是则将非接触式旋转手势作为识别处理结果；
[0058]否则判定Sr = I是否成立，是则将接触式单击手势作为识别处理结果，否则设定识别处理结果为空。
[0059]S34、数据处理软件判断识别处理结果与反馈数据中的初步验证结果是否相符，若是则进入步骤S4，否则说明该手势可能由于环境干扰或者本身不规范的原因导致无法识另IJ，需要返回步骤SI重新采集数据。
[0060]S4、系统输出数据识别处理结果。
[0061]这里的系统指包括上述的物理硬件以及数据处理软件的计算机系统。
[0062]本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。
【主权项】
1.一种3D手势识别方法，其特征在于，包括以下步骤: S1、物理硬件对用户手势的3D坐标数据进行实时采集； SS2、物理硬件对采集到的3D坐标数据进行预处理，形成反馈数据； S3、数据处理软件对反馈数据进行识别处理； S4、系统输出数据识别处理结果。2.根据权利要求1所述的3D手势识别方法，其特征在于，所述步骤S2具体为: 物理硬件将采集到的坐标轨迹与系统中设置的各个手势的标准坐标轨迹进行逐一比对，将相似的一种或几种标准坐标轨迹所对应的手势作为初步验证结果，最后将采集到的.3D坐标数据与初步验证结果打包，形成反馈数据。3.根据权利要求2所述的3D手势识别方法，其特征在于，所述步骤S3包括以下分步骤: S31、数据处理软件过滤掉反馈数据中无手势产生的3D坐标数据； S32、数据处理软件过滤掉反馈数据中超过系统设置的有效采集阈值的3D坐标数据； S33、数据处理软件根据系统设置的判定优先级对过滤后的3D坐标数据进行手势判定，将满足所有判定条件且优先级最高的手势作为识别处理结果； S34、数据处理软件判断识别处理结果与反馈数据中的初步验证结果是否相符，若是则进入步骤S4，否则返回步骤SI。
【专利摘要】本发明公开了一种3D手势识别方法，包括以下步骤：S1、物理硬件对用户手势的3D坐标数据进行实时采集；S2、物理硬件对采集到的3D坐标数据进行预处理，形成反馈数据；S3、数据处理软件对反馈数据进行识别处理；S4、系统输出数据识别处理结果。本发明可以有效解决视频手势识别需处理大量的数据，过程复杂，软件处理效率低的问题，直接根据三维空间坐标进行有效的动作判断过程，使处理更为高效。本发明在手势动作产生时，首先在物理硬件中对其进行预判断，然后再把动作可能的结果交给软件进行处理，最后将软件处理的结果与硬件预判断的手势结果进行印证，进一步提高了手势动作的识别率。
【IPC分类】G06F3/01
【公开号】CN105204629
【申请号】CN201510552869
【发明人】何杰, 杨天虎, 杨伟茂, 孙国辉
【申请人】成都上生活网络科技有限公司
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2015年9月2日