三维空间中多点触控与捕捉手势运动的识别方法与系统技术方案

本发明专利技术公开了一种三维空间中多点触控与捕捉手势运动的识别系统，属于智能识别技术领域。本发明专利技术的三维空间中多点触控与捕捉手势运动的识别系统，包括一微型电脑主机、一激光投影仪、第一红外摄像头、第二红外摄像头、一LED照射灯、一字线型激光发射器和投影平面；所述激光投影仪将微型电脑主机处理内容进行投射产生投影平面；所述一字线型激光发射器的照射平面与投影平面平行；所述第一红外摄像头与所述第二红外摄像头的视野覆盖所述投影平面和空中手势识别区域。本发明专利技术摆脱了目前手势识别基于电脑显示器的缺陷，使空中手势识别系统可以方便应用在投影仪演讲演示等领域方面，并且识别精度高。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种三维空间中多点触控与捕捉手势运动的识别系统，属于智能识别
。本专利技术的三维空间中多点触控与捕捉手势运动的识别系统，包括一微型电脑主机、一激光投影仪、第一红外摄像头、第二红外摄像头、一LED照射灯、一字线型激光发射器和投影平面；所述激光投影仪将微型电脑主机处理内容进行投射产生投影平面；所述一字线型激光发射器的照射平面与投影平面平行；所述第一红外摄像头与所述第二红外摄像头的视野覆盖所述投影平面和空中手势识别区域。本专利技术摆脱了目前手势识别基于电脑显示器的缺陷，使空中手势识别系统可以方便应用在投影仪演讲演示等领域方面，并且识别精度高。【专利说明】三维空间中多点触控与捕捉手势运动的识别方法与系统
本专利技术涉及一种智能识别系统，基于多摄像头、利用红外光照射进行手部姿态与位置的感知的方法，特别涉及一种三维空间中多点触控与捕捉手势运动的识别方法与系统。
技术介绍
多年来，随着多媒体技术的普及与发展，人们在对新型人机交互技术进行着不懈的探索。使用肢体、手势等直观的方式完成计算机的操纵，成为一个技术热点。人的手部是一种复杂的执行机制，其灵活度高、表现力丰富且可以完成精细的操作，但这些特性也使其姿态的手部识别与跟踪成为计算机研究中的重大挑战。对手部运动的识别，可以通过多种方法实现，其中来自Nintendo公司的专利US20080291160A1提供了利用红外传感器和加速度传感器捕获用户手部位置的方案。此外，现有技术中还有利用数据手套来辅助对手部姿态的识别的方案。这些方案实现了对手部运动的识别，但也存在着各种不足。缺点之一是价格昂贵。来自松下电器产业株式会社的CN1276572A提供了使用摄像头对手部进行拍照，然后对图像进行归一化分析，并将归一化得到的图像进行空间投影，并将所得的投影坐标与预先存储的图像的投影坐标进行比较。该方法比较直观，但需要经过复杂的数学计算过程，且无法对手的空间位置进行识别与跟踪。在手部运动感知领域存在着如何从获取的图像中有效的提取出手部的区域的问题，目前的技术存在环境光照条件对摄像头获取图像信息中的手部信息提取存在很大干扰和影响，降低了使用设备的准确程度和方便程度。目前,市场上存在微软OmniTouch系统设计的Kinect体感摇控器和Leap motion公司推出的运动控制系统Leap 3D。Leap motion公司推出运动控制系统Leap 3D,可以追踪多个物体并识别手势。当Leap 3D启动时，即可生成一块位方英尺的3D空间，在此空间内的手指动作都会被捕捉到。Leap 3D由一块USB设备和一套由公司设计的复杂软件组成，USB设备中装有标准的传感器和摄像头，可以追踪多个物体并识别手势。Leap 3D可以识别出在你手中的任何物体并且追踪它们的动作。 另外，目前市场存在激光键盘，这种激光键盘的技术原理为投影元件先投影出键盘，手指按下投影同时发射出红外线，当手出来的键盘符号时，会阻断红外线，造成一个反射信号，这时感知器就会感知到反射信号的对应键盘坐标。另外也可以通过计算机视觉的方式，通过图像来识别；通过摄像头捕捉键盘区域的画面并进行分析，判断出键盘输入事件。相对来说计算机视觉的硬件较为简单，仅仅需要一个摄像头，但单摄像头存在识别精度不高的问题。目前市场上还没有出现一种人机交互技术可以实现在三维空间中同时进行平面虚拟图像的多点触摸、图像追踪扫描和空中手势识别。
技术实现思路
为克服现有技术中存在的缺点与不足，本专利技术的首要目的在于提供一种三维空间中多点触控与捕捉手势运动的识别系统，能够通过投影方式显示电脑中的信息，并实现在三维空间中同时进行平面虚拟图像的多点触摸、图像追踪扫描和空中手势识别。本专利技术的另一目的在于提供一种三维空间中多点触控与捕捉手势运动的识别方法。本专利技术的再一目的在于提供上述三维空间中多点触控与捕捉手势运动的识别系统的应用。本专利技术的目的通过下述技术方案实现:一种三维空间中多点触控与捕捉手势运动的识别系统，包括一微型电脑主机、一激光投影仪、第一红外摄像头、第二红外摄像头、一LED照射灯、一字线型激光发射器和投影平面；所述激光投影仪将微型电脑主机处理内容进行投射产生投影平面；所述一字线型激光发射器的照射平面与投影平面平行；所述第一红外摄像头与所述第二红外摄像头的视野覆盖所述投影平面和空中手势识别区域； 所述投影平面为激光投影仪投射的信息内容在载体平面上形成； 所述载体平面为桌面、墙面或汽车前挡风玻璃面中的一种；也可以是任何平面载体；所述空中手势识别区域为第一红外摄像头、第二红外摄像头及LED照射灯的视野所共同覆盖的空中区域； 所述第一红外摄像头和第二红外摄像头与投影平面的距离大于一字线型激光发射器与投影平面的距离； 所述激光投影仪，通过接收微型电脑主机的传输，显示数据或投影平面(虚拟主机界面)投影，将待处理信息投影到投影平面； 所述LED照射灯，提供适宜的光照对空间区域内的手势增大明暗对比，加强识别目标与背景的亮度校正，便于红外摄像头获取手部图形信息，同时使设备在光线较暗的环境中也可以使用； 所述第一红外摄像头和第二红外摄像头，分别从第一视角和第二视角获取摄像头区域内手势活动的深度信息，通过图像深度传感器传输将信息传输到微型电脑主机，经由微型电脑主机对两个红外摄像头捕捉深度信息与手部图形数字建模的模板数据库进行综合比对处理分析，对手势所包含的指令信息进行反应； 所述一字线型激光发射器，发射的一字型激光与投影平面平行，当手指按到投影平面时发射出的红外线，被两个红外摄像头捕捉；同时当手指贴近投影平面时，会阻断发射的激光光路，造成一个反射信号，这时感知器就会感知到反射信号的相对位置相对于投影平面信息，在微型电脑主机进行信息处理后，确认手指位置，鉴别手指指令信息。所述微型电脑主机包括摄像头传感器模块、手部图像提取模块、微处理器模块、图像数据分析模块、对比模块、执行模块、激光投影控制模块、重力感应模块和马达旋转模块； 所述摄像头传感模块，用于接收第一红外摄像头和第二红外摄像头获取的图像信息(包括虚拟图像的多点触摸、图像追踪扫描和空中手势移动信息)，传输给手部图像提取模块进行手部图像提取和数据输出； 所述手部图像提取模块，接收摄像头传感模块传送的图像信息，进行手部图像提取数据，并将获得的手部图像提取数据传输给微处理器模块进行数据输出；其中，所述的手部图像提取主要是获取指尖骨骼、手掌骨骼、手腕骨骼和手指骨骼等手部节点部位的信息；所述微处理器模块，将接收的手部图像提取数据向图像数据分析模块进行数据输出；另外通过接收和处理激光投影控制模块传送的重力感应信息，发出马达旋转指令到激光投影控制|吴块； 所述图像数据分析模块，接收微处理器模块输出的手部图像提取数据，将手部图形提取数据信息与手部图形数字建模的模板数据库(通过对手部姿态与位置进行数字建模，生成模板数据库)校正整合后，获得手势的移动信息数据，判断出手指移动模式； 所述比对模块，将图像数据分析模块获得的手指移动模式与微型电脑主机中手部图形建模的模板数据库信息对比，判断出手势所给出的执行信息； 所述执行模块，将对比模块获得执行信息对投影平面信息内容进行操作执行指示。所述激光投影控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三维空间中多点触控与捕捉手势运动的识别系统，其特征在于包括一微型电脑主机、一激光投影仪、第一红外摄像头、第二红外摄像头、一LED照射灯、一字线型激光发射器和投影平面；所述激光投影仪将微型电脑主机处理内容进行投射产生投影平面；所述一字线型激光发射器的照射平面与投影平面平行；所述第一红外摄像头与所述第二红外摄像头的视野覆盖所述投影平面和空中手势识别区域；所述投影平面为激光投影仪投射的信息内容在载体平面上形成；所述载体平面为桌面、墙面或汽车前挡风玻璃面中的一种；所述空中手势识别区域为第一红外摄像头、第二红外摄像头及LED照射灯的视野所共同覆盖的空中区域；所述第一红外摄像头和第二红外摄像头与投影平面的距离大于一字线型激光发射器与投影平面的距离。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周光磊，
申请(专利权)人：周光磊，
类型：发明
国别省市：北京;11