[发明专利]基于方向运动历史图及竞争机制的手挥运动方向判定方法

权利要求书

1.一种基于方向运动历史图及竞争机制的手挥运动方向判定方法，其特征在于，包括以下步骤：

A1、从视频流中获取当前运动图像，建立肤色概率模型，作为手挥过程中手肤色提取的依据，在HSV颜色空间，统计大量肤色与非肤色信息，建立归一化的H-S肤色直方图，用于后续视频帧图像的肤色分割，肤色提取的阈值概率设定为0.85，当前帧的肤色概率图Skin(x,y,t)=Skin(x,y,t),Skin(x,y,t)≥0.850,other;]]>获取当前视频运动图像的三帧差图像，将肤色概率图与帧差结果相乘后的数据经中值滤波器进行滤波，得到当前的手势区域灰度图

A2、计算手势区域灰度图的光流矢量场F(x，y，t)后，首先将其分解成水平和垂直两个标量场F_x(x，y，t)，F_y(x，y，t)，然后进行半波整流，进一步分解成四个非负通道并进行高斯平滑和归一化，最终得到四个光流方向图Fx+(x,y,t),Fx-(x,y,t),Fy+(x,y,t),Fy-(x,y,t),]]>其中Fx=Fx+-Fx-,Fy=Fy+-Fy-;]]>

A3、根据步骤A2中的四个光流方向图，分别计算四个方向运动历史图，

Hτx+(x,y,t)=τ,Fx+(x,y,t)≥ξx+max(0,Fx+(x,y,t-1)-δ),otherwise,]]>

Hτx-(x,y,t)=τ,Fx-(x,y,t)≥ξx-max(0,Fx-(x,y,t-1)-δ),otherwise,]]>

Hτy+(x,y,t)=τ,Fy+(x,y,t)≥ξy+max(0,Fy+(x,y,t-1)-δ),otherwise,]]>

Hτy-(x,y,t)=τ,Fy-(x,y,t)≥ξy-max(0,Fy-(x,y,t-1)-δ),otherwise,]]>其中为各个方向当前的手势运动历史图(MHI)，为当前的光流方向区域灰度图，τ为描述运动的时间范围的参数，一般可以取间隔帧数，δ为手势运动历史图衰减参数，可以设置为5，为各方向手势区域图二值化阈值，可以视实际效果设置为5-10；通过获取四个方向的运动历史图，可以有效克服运动覆盖问题；

A4、根据手势运动历史图，获得四个方向运动能量图：

Eτx+(x,y,t)=1Hτx+(x,y,t)≥10otherwise,]]>Eτx-(x,y,t)=1Hτx-(x,y,t)≥10otherwise,]]>Eτy+(x,y,t)=1Hτy+(x,y,t)≥10otherwise,]]>Eτy-(x,y,t)=1Hτy-(x,y,t)≥10otherwise,]]>其中E_τ(x，y，t)为运动能量图，τ为描述运动的时间范围的参数，x，y分别为运动能量图的横纵坐标，t为时刻；

A5、计算每帧图像的运动方向并编码：其中Sx₊＝size[E_x+(x，y，t)＞0]，Sx_-＝size[E_x-(x，y，t)＞0]，Sy₊＝size[E_y+(x，y，t)＞0]，S_y-＝size[E_y-(x，y，t)＞0]，若S_x+-S_x-＝0，或具体值根据Sy₊-Sy_-大于或小于0进行判断，若valy₊-valy_-也为0，则判定当前未动，编码为-1；其它情况时将根据计算得到的angle，将其值根据需要进行划分并编码，进行“上、下、左、右”四个方向判断；将(-50⁰，50⁰)编码为“0”，(50⁰，140⁰)编码为“1”，(140⁰，230⁰)为“2”，(230⁰，310⁰)为“3”，不在这些区间的值，赋值为“-1”；分析一段手势运动视频，对每帧都进行上述计算并进行方向编码，从而得到运动方向编码序列O(o₁，o₂，…o_N)，其中o_i∈{-1，0，1，2，3}，i＝1…N，N是有效编码序列长度；

A6、判定整个运动序列的运动方向；为克服运动噪声，将此运动方向编码序列中的每个编码依次送入竞争器进行竞争投票，最终溢出(获胜)的编码对应的方向就是本次手势挥动对应的运动方向；具体来说：首先建立4个小格，并标记0，1，2，3分别对应各个运动方向编码，同时设置票数极值V_max及票数溢出阈值V_th；每个进入的方向编码将使其对应的小格加1，而使其它小格减1；每小格票数一直增长直到V_max，而任一时刻，其票数达到了V_th，则就会溢出该小格对应的标号。