[发明专利]基于Kinect的皮影戏远程数字表演的体感控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及计算机数字多媒体及人机交互技术领域，具体地说是一种基于体感摄像头（Kinect）的皮影戏远程数字表演的体感控制方法。

背景技术

皮影戏作为世界非物质文化遗产，是我国的艺术瑰宝。传统的皮影戏表演方法主要依靠实体舞台和演员用线控制皮影做出动作进行表演。然而由于舞台大小、演员数量等因素的制约，目前皮影戏艺术的推广和传播仅仅局限于相对较少的人群中。为了能够借助计算机数字化地对皮影戏艺术文化的传播和发扬，现有的技术通常将舞台的皮影戏录制，并单纯地以视频的方式借助计算机网络进行数字传播。然而，这种简单地录制皮影戏视频的方法，无法满足观众演员互动、灵活可变表演等现代的观演需求。因此，在对皮影戏数字化的进程中，中国传统皮影戏爱好者与艺术家们迫切需要一套将皮影戏表演完全数字化的解决方案。

体感控制是目前计算机人机交互领域的热门研究方向。传统的人机交互方法通常依赖于触摸传感器、键盘和鼠标，这样的传统交互方式逐渐无法满足用户更直观更真实地控制计算机的需求。而新生的体感控制方法，其核心思想在于通过检测和识别人体肢体动作，如躯干的伸展收缩、手势变化和人位置移动等，在计算机端对人体动作做出解释和反应，以达到更真实地操控计算机的目的。体感控制通常需要传感器或者摄像头等辅助设备，而目前市面上较为流行的体感设备主要有Kinect，Asus Xtion，PS Move等。Kinect体感摄像头是微软公司为Windows和Xbox平台提供的体感控制辅助设备。通过Kinect体感摄像头，计算机软件和游戏开发人员可以实时地获得摄像头面前物体的深度图像、色彩RGB图像以及摄像头面前所站人体各个关节的三维位置坐标（三维为：上下，左右和前后三个维度），并对这些图像和坐标信息进行处理、解释，从而制作出对人体动作做出相应反应的计算机软件或游戏。

虽然利用微软公司Kinect摄像头可以方便地获取人体骨骼各关节节点位置，然而对于利用Kinect进行人体手势细节信息（如单个手指的伸展弯曲，手掌轮廓图案等细节），因为涉及到细节识别、模式匹配等难题，包括微软公司在内的各大公司目前都没有提供完善的解决方法。现有的一些手势识别理论研究，通常利用含有大批量手势模型的数据库，对计算机进行模式训练（Computer Training），使得计算机能够掌握各个特定手势的基本规律。这样，当像计算机输入新的手势时，这种方法会根据此手势与数据库中的各手势进行匹配，并将数据库中与此输入手势最为接近的手势作为识别结果输出。这种基于机器学习的算法，非常依赖于现有的手势数据库，但不能够主动地分析手势的具体信息（如各个手指所指的方向、手指的数量、掌心位置或手掌宽度等），因此其扩展性较差，所成的结果也非常不直观。

远程桌面是一种成熟的借助因特网TCP/IP协议进行计算机远程访问的方法。目前主流的操作系统，如微软视窗（windows）操作系统、Linux系统等都支持远程桌面的协议。通过远程桌面技术，客户计算机可以访问服务器主机，对服务器主机进行操作以及观看服务器主机的视频输出等。

二值图像即数字黑白图像，图像中所有的像素的色彩信息均由黑（1）或白（0）两个值表示，因此被称为二值图像。在数字图像处理中，二值图像通常被广泛运用在图像分割中，有用的需要被保留的信息为黑色，而无用的信息则通通被置为白色背景。这样，需要被分割出来的子图会以极高的对比度被清晰地表现出来。因为二值图像黑色信息与白色背景的交接非常直接明显，因此二值图像也被运用在目标物体的轮廓识别上。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供的一种基于Kinect的皮影戏远程数字表演的体感控制方法，该方法能使演员在kinect摄像头前，通过挥动双手配合肢体运动来操控皮影人物动作，使得皮影戏数字化表演成为了现实。

本发明的目的是这样实现的：

一种基于Kinect的皮影戏远程数字表演的体感控制方法，该方法包括以下步骤：

a、将Kinect体感摄像头连接至主机服务器计算机，并将Kinect体感摄像头置于演员正面，演员伸出手臂使得手掌以垂直于地面的角度靠近Kinect体感摄像头，Kinect体感摄像头生成了演员人体各关节位置信息； 

b、从Kinect体感摄像头的各关节位置信息中读取演员手的位置坐标，并通过Kinect输出的深度图像检测演员的手势信息，具体包括； 

ⅰ）从Kinect摄像头输出的深度图像中读取与手腕所在位置深度相同的子图，并将子图的像素灰度值置为1，图像中其余部分像素灰度值设为0，得到演员手的轮廓二值黑白图像；