[发明专利]手势追踪方法及装置

权利要求书

1.一种手势追踪方法，其特征在于，包括：

将可穿戴手环戴至手腕处，所述可穿戴手环的表面设置有光学图案标记点，且所述可穿戴手环中内置有惯性导航传感器；

实时捕捉所述光学图案标记点在空间中的运动状态，获取光学追踪图像，并通过所述惯性导航传感器获取所述可穿戴手环的惯性导航数据；

根据所述光学追踪图像和所述惯性导航数据，通过计算机视觉技术获取可穿戴手环的4DoF信息，以所述4DoF信息表示手部在三维空间x轴、y轴、z轴三个方向的位置移动信息和手部绕z轴方向的旋转信息；

通过所述4DoF信息进行手部其他22DoF信息的计算，从而获取手部的位置和姿态信息。

2.根据权利要求1所述的手势追踪方法，其特征在于，根据所述运动状态和所述惯性导航数据，通过计算机视觉技术获取可穿戴手环的4DoF信息的步骤包括：

对所述可穿戴手环上的光学图案标记点在光学追踪图像上的特征点进行检测；

根据检测出的特征点和所述惯性导航数据预测所述可穿戴手环在下一帧光学追踪图像上的位置坐标，将检测出的特征点信息和下一帧的预测信息构建形成特征点跟踪队列；

实时获取光学追踪图像的图像数据，并根据所述图像数据获取所述特征点跟踪队列中每一个可穿戴手环对应的特征点在当前帧的光学追踪图像上的预测位置；

根据所述预测位置和对应的惯性导航数据获取可穿戴手环的4DoF信息。

3.根据权利要求2所述的手势追踪方法，其特征在于，对所述可穿戴手环上的光学图案标记点在光学追踪图像上的特征点进行检测的步骤包括：

建立特征匹配数据库，所述特征匹配数据库包括所述可穿戴手环上的每个光学图案标记点及其对应的特征向量；

实时获取光学追踪图像，检测所述光学追踪图像的特征点，并提取与所述特征点对应的特征向量；

将所述光学追踪图像的特征点与所述特征匹配数据库中的特征点进行匹配，得到特征匹配度最大且对应空间位置连续的预设个数个特征点。

4.根据权利要求3所述的手势追踪方法，其特征在于，利用FAST检测算法，并根据可穿戴手环上的光学图案标记点的分布，检测所述光学追踪图像的特征点；利用区域提取法对检测出的每个特征点进行特征向量的提取。

5.根据权利要求3所述的手势追踪方法，其特征在于，将所述光学追踪图像的特征点与所述特征匹配数据库中的特征点进行匹配的步骤包括：

将可穿戴手环中内置的惯性导航传感器的坐标系与追踪相机的坐标系标定对齐；

通过惯性导航数据获取所述可穿戴手环上的每一个光学图案标记点相对于追踪相机的旋转角度，得到光学追踪图像上相邻两个特征点的物理位置关系；

根据所述物理位置关系对光学追踪图像上的特征点进行空间排序；

按照空间顺序，以预设个数为一组，进行滑动窗口遍历计算，与所述特征匹配数据库中的特征点对应的空间顺序，进行特征点匹配。

6.根据权利要求2所述的手势追踪方法，其特征在于，根据检测出的特征点和所述惯性导航数据预测所述可穿戴手环在下一帧光学追踪图像上的位置坐标的步骤包括：

获取检测出的特征点在光学追踪图像上的二维位置坐标；

根据所述特征点在所述可穿戴手环上对应的三维位置坐标和所述二维位置坐标，利用PNP算法计算出所述可穿戴手环相对于追踪相机的位置和旋转信息；

根据所述位置和旋转信息、所述惯性导航数据预测所述可穿戴手环在下一帧光学追踪图像上的位置坐标。