一種交互式電子沙盤手勢識別方法技術

本發明專利技術是一種交互式電子沙盤手勢識別方法，本發明專利技術的特征在于具有電子沙盤交互的手勢識別功能。本發明專利技術結合實體沙盤模型，綜合運用圖像處理和光點運動軌跡跟蹤與識別算法，設計并實現了電子沙盤中手勢的自動識別。本方法具有良好的電子沙盤手勢識別交互功能，具有廣泛的應用前景。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及，方法涉及的技術包括圖像處理和手勢識別算法，主要在電子沙盤展示基礎上采用人機交互的方式，通過光點的軌跡自動識別出手勢類別。
技術介紹
傳統沙盤技術缺乏較為友好的人機交互功能，為解決這一不足，本專利技術提出了在電子沙盤中增加手勢識別的概念，綜合運用計算機視覺中光點精確跟蹤技術和手勢軌跡識別技術設計并實現了采用手勢交互的電子沙盤系統。交互電子沙盤系統在旅游景點介紹、城市規劃、沙盤推演等領域具有重要的應用意義。
技術實現思路
本專利技術的目的是為解決傳統沙盤的諸多不足，提出采用手勢交互的電子沙盤概念，綜合運用計算機視覺中光點確跟蹤技術和手勢軌跡識別技術設計并實現了交互式電子沙盤手勢識別的功能。為了達成所述目的，本專利技術提供一種交互式實體沙盤手勢識別方法，其特征在于，具有電子沙盤手勢識別的功能，其中用戶能夠使用手勢的方式與電子沙盤進行交互，通過不同的手勢運動，在沙盤上畫出光點運動軌跡，進而通過對光點運動軌跡采用模式識別技術，實現手勢識別，最終實現手勢對電子沙盤的控制。其中，光點運動軌跡的跟蹤采用最小距離算法。其中，對光點運動軌跡采用的模式識別技術為決策樹算法。本專利技術的有益效果本專利技術的基本原理是綜合利用計算機視覺、模式識別算法實現電子沙盤的手勢識別功能，具有良好的交互性和實用性。附圖說明圖I為本專利技術實施例的光點軌跡獲取流程圖；圖2為本專利技術實施例的手勢識別算法的整體流程圖；圖3為本專利技術實施例的手勢識別功能在電子沙盤上應用的流程圖；圖4為本專利技術實施例的用光筆任意畫出光點軌跡效果圖。具體實施例方式下面結合附圖詳細說明本專利技術的技術方案中所涉及的各個細節問題。應指出的是，所描述的實例僅旨在便于對本專利技術的理解，而對其不起任何限定作用。下面說明本方法主體模塊所采用的主要技術I、光點軌跡的跟蹤該技術能夠在跟蹤激光筆的光點基礎上，根據光點的坐標，實時畫出一條線條，用以表示路徑。由于激光筆的光點存在著團塊的效應，為了能夠顯示一條細的光點路徑，我們設計了一種基于最小距離(Minimum Distance First, MDF)方法的光點團塊跟蹤算法,用于跟蹤光點的運動軌跡。對用于多光點的團塊跟蹤算法一般都采用最小距離(Minimum Distance First, MDF)算法。為了說明最小距離算法，定義由上一幀圖像得到的團塊中心坐標為OldBlobs (Xold, Yold),而該巾貞圖像得到的團塊中心坐標為New Blobs (Xnew, Ynew),該算法根據公式(I)計算新舊數據之間的歐式距離。根據公式(2)得到最佳相關系數D，其中Dth為最大相關距離，此時Old Blobs中的第i項與New Blobs中的第j項即為最佳關聯點。 D = mintDij, Dij < DtJ (2)MDF算法具有簡單、效率高等優點，但是匹配精度及魯棒性不高，在處理多個交互點位置交叉、光點距離很近、亮斑抖動等問題時會出現跟蹤丟失或者錯誤匹配的情況。為了克服MDF算法的缺點，綜合考慮匹配精度、效率，以及魯棒性，我們對團塊跟蹤MDF算法引入了改進。我們在公式(2)中加入一個角度控制項A，參見公式(3)，從而得到公式(4)，其中Mth為最大相關系數，k為角度影響因子的比例系數，根據實驗結果取大約O. 3。此時OldBlobs中的第i項與New Blobs中的第j項即為最佳關聯點。D = min{Djj+kXAij, Dij^Aij < MtJ (4)另外，對于只有I幀沒有相關點的團塊，直接使用上一幀的團塊中心坐標作為其輸出坐標，保留其ID。對于連續2幀沒有相關點的團塊才標記為跟蹤結束。2、采用光點軌跡的手勢識別算法識別電子沙盤的手勢類別，實際就是一個手勢光點運動軌跡識別的過程。其方法如下(I)計算機采集到光筆光點的運動軌跡，并將所有采集到的光點軌跡坐標信息記錄下來，如圖4所示。圖4表示的手勢軌跡是用來設計一塊草坪區域，其中方框表示草坪的邊界，方框內的曲線為從上至下的螺旋線，螺旋線在我們系統中就表示可以將這組區域內的圖像置換成草坪，也就是說從上至下的具有螺旋線型運動的手勢，就代表了一個設計草坪的手勢。(2)在構建手勢光點軌跡的識別模型之前，我們事先采集一定量的手勢光點軌跡數據，將其按照手勢的類別分為幾組，每組單獨訓練一個決策樹模型。在手勢識別時，將獲得的手勢光點軌跡放到不同類別的決策樹模型中進行運算，根據決策樹的運算結果，判斷輸入的手勢類別，從而獲得手勢識別結果，工作流程圖如圖2所示。(3)根據識別出的手勢含義，將手勢的功能分為兩種，即沙盤場景圖片繪制功能、沙盤操作控制功能。沙盤場景圖片繪制功能包括場景設計和燈光設計兩組子功能，當手勢識別出是這兩個子功能時，計算機就從存儲的圖片材質庫中搜索出合適的素材，將手勢光點軌跡所覆蓋的區域繪制成相對應的圖片素材，如草坪、燈光等。沙盤操作控制功能則包括刪除上一次繪制的圖像和恢復刪除的圖像兩個子功能，當手勢識 別出是這兩個子功能時，計算機執行相應的操作。權利要求1.，其特征在于，具有電子沙盤手勢識別的交互功能，其中 用戶可以通過光筆在沙盤上畫出的手勢軌跡，該模塊可以提供一個手勢軌跡的識別功能，即根據用戶使用光筆畫出光點運動軌跡，運用模式識別算法實時的識別出手勢的類別。2.根據權利要求I所述的，其特征在于，電子沙盤上光點軌跡的跟蹤采用團塊跟蹤算法。3.根據權利要求I所述的一種交互式實體沙盤手勢識別方法，其特征在于，根據用戶使用光筆在電子沙盤上的手勢識別模塊的訓練過程采用決策樹方法。全文摘要本專利技術是，本專利技術的特征在于具有電子沙盤交互的手勢識別功能。本專利技術結合實體沙盤模型，綜合運用圖像處理和光點運動軌跡跟蹤與識別算法，設計并實現了電子沙盤中手勢的自動識別。本方法具有良好的電子沙盤手勢識別交互功能，具有廣泛的應用前景。文檔編號G06F3/01GK102937831SQ201110233828公開日2013年2月20日 申請日期2011年8月15日 優先權日2011年8月15日專利技術者王秉劼 申請人:王秉劼本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種交互式電子沙盤手勢識別方法，其特征在于，具有電子沙盤手勢識別的交互功能，其中：用戶可以通過光筆在沙盤上畫出的手勢軌跡，該模塊可以提供一個手勢軌跡的識別功能，即根據用戶使用光筆畫出光點運動軌跡，運用模式識別算法實時的識別出手勢的類別。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：王秉劼，
申請(專利權)人：王秉劼，
類型：發明
國別省市：