基于手势的非接触式控制方法及其设备技术

本发明专利技术涉及非接触式控制领域，公开了一种基于手势的非接触式控制方法及其设备，其中的方法包括以下步骤：S1：预先存储多个已经与不同的控制信号相关联的预存手势形状；S2：接收通过点云的方式感测到的手势上每个点在三维空间中的点云数据；S3：将所述点云数据处理成与之匹配的感测手势形状；S4：将所述感测手势形状与所述预存手势形状进行匹配，若所述感测手势形状与其中一个所述预存手势形状的匹配程度达到预设程度，则发出与该预存手势形状相关联的控制信号对待控对象进行控制。与现有技术相比，用户仅需通过简单的手势就能够隔空控制待控对象，不需要与待控对象直接接触，避免由于待控对象漏电而造成的触电危险。

【技术实现步骤摘要】
基于手势的非接触式控制方法及其设备
本专利技术涉及非接触式控制领域，特别涉及一种基于手势的非接触式控制方法及其设备。
技术介绍
目前对家用用电器的控制一般是直接按钮控制或遥控控制，遥控控制需要有个遥控器，而遥控器比较容易丢失，直接按钮控制又很容易遭受触电的危险，比如像热水器这类在潮湿环境中使用的用电器，直接按钮控制时，热水器的控制面板上带有的水汽很容易导致漏电，从而使用户遭受触电的危险。
技术实现思路
专利技术目的：针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种基于手势的非接触式控制方法及其设备，用户仅需通过简单的手势就能够隔空控制待控对象，不需要与待控对象直接接触，即能方便用户使用，也能避免在特殊环境（如潮湿空间）由于待控对象漏电而造成的触电危险。技术方案：本专利技术提供了一种基于手势的非接触式控制方法，包括以下步骤：S1：预先存储多个已经与不同的控制信号相关联的预存手势形状；S2：接收通过点云的方式感测到的手势上每个点在三维空间中的点云数据；S3：将所述点云数据处理成与之匹配的感测手势形状；S4：将所述感测手势形状与所述预存手势形状进行匹配，若所述感测手势形状与其中一个所述预存手势形状的匹配程度达到预设程度，则发出与该预存手势形状相关联的控制信号对待控对象进行控制。本专利技术还提供了一种基于手势的非接触式控制设备，包含深度传感器和具有控制信号输出端的控制主机；所述控制主机用于预先存储多个已经与不同的控制信号相关联的预存手势形状；所述深度传感器用于通过点云的方式感测到手势上每个点在三维空间中的点云数据，并将所述点云数据发送给所述控制主机；所述控制主机还用于接收所述点云数据并将所述点云数据处理成与之匹配的感测手势形状，然后将所述感测手势形状与所述预存手势形状进行匹配，若所述感测手势形状与其中一个所述预存手势形状的匹配程度达到预设程度，则通过所述控制信号输出端发出与该预存手势形状相关联的控制信号对待控对象进行控制。进一步地，所述S3包含以下子步骤：S3-1：去除所述点云数据中的噪点，得到无噪点点云数据；S3-2：过滤掉所述无噪点点云数据中预设识别范围以外的点云数据，得到预设识别范围内的点云数据；S3-3：将所述预设识别范围内的点云数据对应的点云处理成待测手势的点云；S3-4：将所述待测手势的点云投影在投影平面上；S3-5：对所述投影平面上的点云投影进行检测得到所述感测手势形状。优选地，在所述S3-3中，通过以下方式将所述预设识别范围内的点云数据对应的点云处理成待测手势的点云：对所述预设识别范围内的点云数据对应的点云进行连通性检测，得到所述待测手势的点云。优选地，在所述S3-5中，通过以下方式对所述投影平面上的点云投影进行检测得到所述感测手势形状：对所述投影平面上点云投影的二维形状进行检测，得到所述感测手势形状。优选地，在所述S3-3中，通过以下方式将所述预设识别范围内的点云数据对应的点云处理成待测手势的点云：去除所述预设识别范围内的点云数据对应的点云中距离预设原点预设距离以外的点云，得到所述待测手势的点云。优选地,在所述S3-5中，通过以下方式对所述投影平面上的点云投影进行检测得到所述感测手势形状：对所述投影平面上点云投影的二维形状进行检测，得到所述感测手势形状。优选地，在所述S3-5中，通过以下方式对所述投影平面上的点云投影进行检测得到所述感测手势形状：对所述投影平面上点云投影的二维形状的轮廓进行检测，得到所述感测手势形状。优选地，在所述S3-3中，通过以下方式将所述预设识别范围内的点云数据对应的点云处理成待测手势的点云：使用聚类算法将所述预设识别范围内的点云数据对应的点云划分成多个团组，该多个团组分别对应多个所述待测手势的点云；其中，每个所述团组都有一个点云中心，且每个团组内点云中的所有点距离其所在团组的点云中心最近。优选地，在所述S3-5中，通过以下方式对所述投影平面上的点云投影进行检测得到所述感测手势形状：对所述投影平面上点云投影的二维形状的轮廓进行检测，得到所述感测手势形状。优选地，在所述使用聚类算法将所述预设识别范围内的点云数据对应的点云划分成多个团组的步骤中，包含以下子步骤：S3-3-1：输入所述预设识别范围内的点云数据；S3-3-2：任意产生k个第一假设团组，并确定所述k个第一假设团组的k个第一实际点云中心；其中，k为大于或等于1的自然数；S3-3-3：分别计算出所述k个第一假设团组内点云中的各个点对应的k个第一理论点云中心；S3-3-4：根据所述k个第一理论点云中心产生k个第二假设团组，并确定所述k个第二假设团组的k个第二实际点云中心；S3-3-5：分别计算出所述具有k个第二实际点云中心的k个第二假设团组内点云中的各个点对应的k个第二理论点云中心；S3-3-6：重复所述S3-3-4和S3-3-5，直至计算出的k个第N理论点云中心与k个第N实际点云中心相同为止，此时产生的k个第N假设团组分别对应k个所述待测手势的点云。进一步地，可以用以下步骤代替所述的S3-4、S3-5以及S4：通过对所述预存手势形状的点云数据进行训练和学习形成所述预存手势形状的点云模型，所述点云模型构成具有多层神经网络模块的、用于识别所述感测手势形状的神经网络；将所述待测手势的点云输入到所述神经网络中与所述点云模型进行匹配，经过所述多层神经网络模块的计算，得到所述待测手势的点云与所述预存手势形状中最匹配的手势形状的匹配值；若所述匹配值在预设范围内，则将该最匹配的手势形状作为所述感测手势形状，并发出与该感测手势形状对应的预设手势形状相关联的控制信号对待控对象进行控制。优选地，在所述发出与该预存手势形状相关联的控制信号对待控对象进行控制的同时，还将所述感测手势形状以及所述感测手势形状是否在识别区域内的信息显示给用户。优选地，所述点云数据为三维坐标。优选地，所述基于手势的非接触式控制设备还包含显示设备，所述控制主机还用于在发出控制信号对待控对象进行控制的同时，将所述感测手势形状以及所述感测手势形状是否在识别区域内的信息发送给所述显示设备。优选地，所述基于手势的非接触式控制设备还包含防雾抗湿保护层，所述防雾抗湿保护层覆盖在所述深度传感器的镜头上。有益效果：本专利技术可以通过简单的手势对待控对象进行控制，用户只需在待控对象的深度传感器的感应范围内做相应的手势，就可以对待控对象进行隔空控制，操作简单，无需与待控对象直接接触，避免了触电危险，更加智能，更加人性化，提升用户体验。附图说明图1为不同的预存手势形状示意图；图2为去噪前后对比示意图；图3为预设识别范围示意图；图4为过滤后的效果示意图；图5为形状检测示意图；图6为轮廓的凸包、凸包端点和凸缺陷示意图；图7为选取距离L与准确性S1之间的对应关系曲线图；图8为p1、p0、p2在感测手势形状上的选取位置示意图；图9为∠p1p0p2的大小α和准确度S2之间的对应关系曲线图；图10为p1p2的长度pixel和准确度S3之间的对应关系曲线图；图11为检测出的二维形状的轮廓示意图；图12为使用聚类算法得到的多个团组示意图；图13为聚类算法的聚类效果示意图；图14为神经网络的结构示意图；图15为基于手势的非接触式控制设备示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术进行详细的介绍。实施方式1：本实施方式提供了一种基本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于手势的非接触式控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：预先存储多个已经与不同的控制信号相关联的预存手势形状；S2：接收通过点云的方式感测到的手势上每个点在三维空间中的点云数据；S3：将所述点云数据处理成与之匹配的感测手势形状；S4：将所述感测手势形状与所述预存手势形状进行匹配，若所述感测手势形状与其中一个所述预存手势形状的匹配程度达到预设程度，则发出与该预存手势形状相关联的控制信号对待控对象进行控制。

【技术特征摘要】
1.一种基于手势的非接触式控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：预先存储多个已经与不同的控制信号相关联的预存手势形状；S2：接收通过点云的方式感测到的手势上每个点在三维空间中的点云数据；S3：将所述点云数据处理成与之匹配的感测手势形状，包含以下子步骤：S3-1：去除所述点云数据中的噪点，得到无噪点点云数据；S3-2：过滤掉所述无噪点点云数据中预设识别范围以外的点云数据，得到预设识别范围内的点云数据；S3-3：通过以下方式将所述预设识别范围内的点云数据对应的点云处理成待测手势的点云：使用聚类算法将所述预设识别范围内的点云数据对应的点云划分成多个团组，该多个团组分别对应多个所述待测手势的点云；其中，每个所述团组都有一个点云中心，且每个团组内点云中的所有点距离其所在团组的点云中心最近；S3-4：通过对所述预存手势形状的点云数据进行训练和学习形成所述预存手势形状的点云模型，所述点云模型构成具有多层神经网络模块的、用于识别所述感测手势形状的神经网络；S4：将所述待测手势的点云输入到所述神经网络中与所述点云模型进行匹配，经过所述多层神经网络模块的计算，得到所述待测手势的点云与所述预存手势形状中最匹配的手势形状的匹配值；若所述匹配值在预设范围内，则将所述最匹配的手势形状作为所述感测手势形状，并发出与该感测手势形状对应的预存手势形状相关联的控制信号对待控对象进行控制。2.根据权利要求1所述的基于手势的非接触式控制方法，其特征在于，在所述S3-3中，通过以下方式将所述预设识别范围内的点云数据对应的点云处理成待测手势的点云：对所述预设识别范围内的点云数据对应的点云进行连通性检测，得到所述待测手势...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓涛，
申请(专利权)人：深圳市超节点网络科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44