[发明专利]基于单目摄像头的手势识别方法

摘要

本发明提出了一种基于单目摄像头的手势识别方法，包括：用单目摄像头拍摄视频，获取单目摄像头采集的视频帧；对视频帧进行图像特征分析；如果存在手掌部区域图片，将每个时刻及对应的手掌部区域位置存储至全局缓存内；对多个时刻的手掌部区域位置进行分析，获取预设时长内手掌部区域的相对位置，根据手掌部区域的相对位置识别出对应的手势操作；将识别的手势操作与多个预定义手势进行比较，获取相匹配的预定义手势，调用匹配的预定义手势对应的回调函数，以完成相应的控制动作。本发明通过单目摄像头采集用户的手掌位置区域信息，实现手势智能识别，并利用回调函数调用手势对应操作，进行交互输出，具有识别精度高、硬件设备结构简单的特点。

主权项

1.一种基于单目摄像头的手势识别方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1，利用单目摄像头拍摄视频，获取所述单目摄像头采集的视频帧；步骤S2，对所述视频帧进行图像特征分析，以判断所述视频帧中是否存在手掌部区域图片，对所述视频帧进行图像特征分析，包括如下步骤：提取所述视频帧的图像特征；利用分类器对所述图像特征进行分类筛选，根据筛选结果判断所述视频中是否存在手掌部区域图片，如果存在，则执行步骤S3，否则丢弃该视频帧；其中，在所述分类器对所述图像特征进行分类筛选之前，获取样本数据，训练所述样本数据以选取所述分类器，并对所述分类器进行初始化，其中，所述样本数据包括正样本图片和负样本图片，所述正样本图片为包括手掌区域的图片样本，所述负样本图片为不包括手掌区域的图片样本；(1)获取正样本图片，包括如下步骤：由人工从预选样本图片集合中筛选出包括手掌区域的图片，并在图片上标注手掌所在的区域由人工对具有手掌部区域的图片进行标注，即在图片上手掌的位置标注；保手掌标注信息；(2)获取负样本图片，包括如下步骤：由人工从预选样本图片集合中筛选出不包括手掌区域且实际应用中的背景图片；对背景图片进行分割以满足正样本图片接近的尺寸；对背景图片中过于重复的背景特征进行分割去除，丢弃分割后的负样本图片中过于重复的背景特征，得到负样本图片；(3)最后，训练样本数据以选取分类器，包括如下步骤：分别提取正样本图片和负样本图片的图像特征；将正样本图片和负样本图片的图像特征合并生成训练样本集；对训练样本集以一定比例进行抽取以得到检测样本集，其中，输入训练样本；训练分类器，利用训练样本集对分类器进行训练，其中，初始化训练参数对正样本和负样本进行训练；然后输入检测样本集；检测训练结果，利用检测样本集对训练后的分类器进行测试得到当前分类器的准确率；迭代设置训练参数得到多个分类器的准确率，并选取准确率最高的分类器作为采用的分类器；利用选取的准确率最高的分类器对图像特征进行分类，从而判断是否有手掌部特征，如果有在执行步骤S3，否则丢弃该帧；步骤S3，如果存在所述手掌部区域图片，则获取当前时刻下的所述手掌部区域位置，并存储至全局缓存内，重复步骤S1至步骤S3，获取预设时长内多个时刻的所述手掌部区域位置，将每个时刻及对应的手掌部区域位置存储至所述全局缓存内；步骤S4，对所述多个时刻的所述手掌部区域位置进行分析，获取所述预设时长内手掌部区域的相对位置，根据所述手掌部区域的相对位置识别出对应的手势操作；步骤S5，将识别得到的手势操作与多个预定义手势进行比较，获取相匹配的预定义手势，调用所述匹配的预定义手势对应的回调函数，以完成相应的控制动作，回调函数通过制定函数格式放在动态库中并导出供系统调用，其中，每个预定义手势、回调函数和控制动作一一对应。