[发明专利]一种提高Kinect传感器体感识别精度的方法

说明书

本发明涉及一种提高Kinect传感器对人体手臂关节信息体感识别精度的方法及其数据处理方法，使用一定大小的矩形平面镜置于操作者侧面合适位置和角度，使得Kinect传感器能够同时采集到操作者的原象和通过平面镜反射的镜像。经过中值滤波并计算权值、坐标转换和加权平均，将两套关节信息融合为一套。本发明操作方便，计算简单，仅需要使用一面平面镜，提高了Kinect传感器对操作者手臂关节信息识别的精度及实时采集数据的稳定性，为使用Kinect传感器进行机械臂的体感控制打下了良好的数据基础。

技术领域

本发明涉及人机交互领域，具体涉及一种提高单个Kinect传感器对操作者手臂关节信息识别精度的方法及其数据处理算法；

背景技术

由于Kinect传感器可以识别多个用户的关节信息，因而在体感游戏、体感控制等领域受到广泛关注。近年来Kinect传感器在机械臂体感控制的应用上受到关注，一些研究者提出了使用Kinect采集手臂关节信息并用于控制机械臂的方法，即使用Kinect传感器提取操作者关节坐标，经过计算得到关节角或末端位姿矩阵映射作为控制信息发送给机械臂。但是，由于Kinect对手臂关节信息识别精度较低，尤其是在单个Kinect的情况下，因此计算得到的控制信息精度较低，不稳定，易出现波动，一般只能用于试验演示，无法用于实际控制工作。而使用多台Kinect传感器进行采集又会出现硬件设施复杂、不便配置等缺点。因此，需要设计一种操作简单，易于实现，可以提高单个Kinect传感器对人体手臂关节信息识别精度的方法。

本发明使用Windows平台的Kinect SDK获取数据流，使用Kinect V2传感器作为采集设备。

发明内容

本发明为解决上述技术问题而提供一种使用方便、操作简单，能够显著提高Kinect传感器对人体手臂关节信息提取精度的方法，及其数据处理算法。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案是：

一种体感测量方法：假设操作者使用右臂进行体感控制，使操作者位于Kinect传感器中轴线一侧，操作者右侧面正对Kinect传感器，在操作者正前方竖直放置一面矩形平面镜，将平面镜置于合适的高度、位置和角度，使得Kinect传感器可以直接及通过平面镜获取完整且处于Kinect传感器采集范围内的人体手臂深度信息，且使平面镜镜象与原象不相互叠加。

这里作一点说明，Kinect V2传感器采用了主动式红外结构光技术进行深度信息的提取，这也是可以使用平面镜采集深度图像的原因，但是在采用该方法时，操作者在原象和镜象中都被Kinect传感器采集到的重叠部分，由于Kinect结构光干涉从而产生噪声点，降低成像质量，可以采用基于时域的去噪方法或基于振动的方法来消除噪声点，由于已有相关专利和论文发表，本发明对此不作讨论，默认使用经过去噪处理的深度图像。

一种数据处理算法：由于Kinect传感器的多用户采集功能，可以将镜象与原象处理为两个不同的操作者，通过上述方法，可以同时采集到两套人体关节点位置信息，首先对两套数据进行中值滤波消除噪声，同时通过中值滤波前后数据的相对变化量分别求取两套数据的相应权值；然后进行坐标转换，通过平移将镜像坐标转化为原象坐标；最后对两套数据进行加权平均，得到一套相对准确的关节相对位置信息，为下一步的机械臂操纵打下良好基础。

本发明通过简单的利用平面镜的方式，使用单个Kinect传感器采集到两套操作者体感信息，并使用滤波方法将两套体感信息合并，提高了单个Kinect传感器对操作者手臂信息的采集精度及实时采集数据的稳定性，解决了使用Kinect进行体感控制机械臂时采集到的关节角精度低、易跳动的问题。

附图说明

图1是使用平面镜提高体感识别精度俯视示意图。

图2是使用平面镜提高体感识别精度侧面示意图。

图3是Kinect坐标系方向。