[发明专利]基于手势识别的自动避障小车及其控制装置和控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及人机交互智能图像信息处理，属于基于深度相机非接触式三维虚拟空间领域和双目立体视觉领域，具体涉及一种基于手势识别的自动避障小车及其控制装置和控制方法。

背景技术

在现在计算机普遍智能化的时代，人机交互智能图像信息处理已成为计算机视觉领域的重要应用。自上世纪90年代PC出现以来，人机交互这门交叉综合学科，已成为用户体验的主流研究技术，体感交互模式的出现让人机交互技术进入一个新时代。随着用户对层出不穷的移动智能设备的刚性需求，智能图像处理愈趋向庞大复杂的数据处理及多功能应用发展，由此为人机交互平台带来了更大的挑战与机遇。现在，计算机处理的交互信息量越来越庞大，促使日渐高效、稳定、实时的新型交互技术飞速发展。现代交互技术主要分为语言识别技术和身体语言识别技术，其中手势识别是身体语言识别技术的重要分支技术。

随着科学技术的发展，移动机器人的应用领域越来越广泛，同时对人类生产和生活带来了重大影响。视觉作为机器人获取周围环境信息的重要手段，以信息量大为特点，对移动机器人自动导航和自动避障具有重要意义。避障小车有通过类似红外传感器实现硬件避障，但是这种避障方式只能在近距离避障，而且判断不准确。而双目视觉通过视差获取周围环境的三维点云，可以精确得到障碍物离小车的距离，障碍物的左右边距，可以为自动导航和自动避障提供很好的可行性方案。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于深度相机的手势控制小车并绘制地图，并能在自动运行模式下实现小车自动避障的算法及装置，该装置能有效以多种操作方式控制小车，并能自动避开障碍物，识别出地形并绘制地图。该装置利用自动控制技术、网络通信技术、图像处理技术，操作方便，且能绘制出地图和小车此时在地图中的坐标位置，适合在危险环境下检查周围环境是否有危险和障碍物多的地形下搬运工作。

基于上述，本发明的第一个目的是提供一种基于手势识别的自动避障小车。

本发明的基于手势识别的自动避障小车，包括车体和轮子，其车体前部设置分开的两个摄像头，车体内部设置包含单片机的下位机，车体安置两个无线wifi模块，一个无线wifi模块连接一个摄像头，车体还安置一个蓝牙模块，两个小车后轮分别连接着一个精密直流电机。

小车上的无线wifi模块将摄像头获取的视频信号，通过编码发送到上位端，上位机通过wifi热点链接到wifi模块，上位机再去解码，并读取视频，再做后面的视频处理过程。

由于有两个wifi模块，有两个热点，所以通过网口线，将两个wifi模块连起来，这样上位机只需连接一个热点，就可获取两路视频信号。这种方案有利于简化结构。

小车上除了两个摄像头，两个wifi模块，还有一个蓝牙模块，负责小车运动控制信号的传输。

两个摄像头是分开的，他们各自获取各自的视频图像，通过图像处理的方法，具体就是双目视觉的方法，获取深度图，这个深度图是实时移动的，因为小车在移动，获取的深度图是为了做自动避障。

本发明中，单片机优选Atmega128 AVR单片机。

本发明的第二个目的是提供上述自动避障小车的一种控制装置。

上述自动避障小车的控制装置，其深度体感相机连接上位机，上位机设置串口蓝牙和一个无线wifi模块。

作为优选，深度体感相机选用Kinect体感相机。

本发明的第三个目的是提供上述自动避障小车的一种控制方法。

上述自动避障小车的控制方法，使用上述所述的控制装置，在上位机中配置opencv和openni库，上位机安装地图绘制算法、手势识别算法、自动避障算法，手势识别算法存储手掌平面参数，在上述所述的自动避障小车下位机中安装自动避障算法，然后按照下述步骤：

步骤1）：将上位机的蓝牙与车体蓝牙配对，连接上位机的无线wifi与车体的无线wifi；

步骤2）：发出手势。

本发明所述手势包括：

手势5：为停车手势，表示小车立即停止，等待新的手势；

手势0：为进入手动控制模式手势，移动该手势到合适的位置，小车做相应的移动；同时也是进入手势控制状态的手势，只有检测到手势0后，手势5或者手势2才会进入算法中进行判断； 

手势2：为进入自动控制模式手势，小车按照程序自行移动。