一种基于红外手势识别的数字建筑模型展示方法及系统技术方案

本发明专利技术属于数据处理技术领域，公开了一种基于红外手势识别的数字建筑模型展示方法及系统，模型展示方法利用全息投影技术，展示建筑物模型立体效果；并通过红外手势识别的交互形式实现建筑物模型的放大、缩小、旋转和其建设过程的分阶段演示效果；系统包括多媒体播放模块，手部识别和映射模块，WPF图形界面模块，手势控制模块和全息幻影成像模块。本发明专利技术利用BIM的特点可以在今后的改进中对设计中或者建筑中的建筑物进行展示、布局和设计，结合本发明专利技术的系统便于操作的特点以对于相应范围内的建筑或建筑群，方便建筑从业者的设计实施和调整，同时其具备的多媒体播放器模块可以提供更多的拓展功能。

【技术实现步骤摘要】
一种基于红外手势识别的数字建筑模型展示方法及系统
本专利技术属于数据处理
，尤其涉一种基于红外手势识别的数字建筑模型展示方法及系统。
技术介绍
手势识别：目前，国内对手势识别的研究，起步较晚。在2000年，由哈工大的吴江琴等人发表的一篇文章中，他们利用Cyberglove型号的数据手套作为手势输入的设备，使用动态高斯混合模型作为识别系统的模型，然后使用高斯N元混合密度来模拟手语信号，对于随时间变化的M元分量进行建模，能够对中国手语词典的两百多个词条进行识别，识别率可以达到98％。HMM和的识别系统相比，该模型的辨识精度与HMM的识别精确度相当，同时，该模型的HMM训练和识别速率较的训练和识别速度有显著改善。此外，清华大学的祝远新、徐光佑等人给出了一种基于机器视觉的动态孤立词手势识别技术，他们借助图形边界参数和健壮回归分析，构造出多种变化模型作为手势的特征，接着，利用最小最大化理论来创建手势识别的参考模板，利用基于模板的手势分类技术进行手势识别。在接下来的研究当中，他们提出了一种基于动态手势的时空表现模型，并抽取基于色彩、运动和形状等多模式的信息参数。最后使用动态时空规整(DSTW)进行手势识别，对于给定的十多种手势，其率别率达到了97％；2006年底，TCL公司开发出一款使用闪联标准方法的人机交互平台。该平台采用了手势的动态跟踪，粒子滤波以及手势识别与行为分析等技术，用户能够通过手势控制鼠标，操纵家电产品等。基于人手的信息交互广泛存在于人们的日常生活当中。然而，同一个手势由不同的人来表现，得到的结果很可能差别很大。这主要是因为人手高度的灵活性、严重的自我遮挡和尺度变化所造成的。此外，影响手势识别的还有光照变化，复杂的室内/外环境，不同人种肤色的差异等等。尽管存在很多不确定性，但人类视觉系统却可以很轻易的排除掉各种干扰，准确地分辨出不同手势。但这对当前基于计算机视觉的手势识别系统来说还是遥不可及的。到目前为止，还没有哪一个计算机系统可以接近人类视觉系统的识别能力。此外，由于人手本身结构的复杂性，系统还要具有可以区分相似手势的能力。目前，基于计算机视觉的手势识别系统依然存在很多缺陷，主要包括：1).特征提取运算效率低。要提高基于计算机视觉的手势识别系统的准确率，就一定要利用相应的计算模型(ComputationalModel)提取最具稳定性、最具判别性的图像特征。然而，图像特征提取的计算复杂度高、运行速度慢，严重影响系统的实用性。2).特征数据量大。计算模型提取的图像特征数据量很大。多特征数据集的分类是非常复杂的过程。而且从不同类别提取出来的特征很相似，这会严重限制系统的识别能力。为了解决这个问题，就需要从更多的样本中提取更多的图像特征，对大量的特征进行分析从而构建分类模型，然而这也加重了整个系统的处理负担。此外，特征数据的高维度也影响了系统的运算效率。3).环境的复杂。复杂的室内/外环境，多变的光照条件是另一个严重影响系统识别率的重要因素。一般来说，可以利用肤色模型来减少环境的影响。然而对于不同肤色或具有类肤色的背景来说，传统的肤色模型无法准确检测到人手的空间分布，从而影响了不同手势的识别。4).人手结构的复杂性。由于人手属于三维关节体结构，它在二维平面的投影为大量的具有遮盖特点的形状。这个特点导致手部区域分割和提取有用特征的过程非常困难。目前最常用的解决自我遮挡的方法是令手掌与摄像头平行，这样做可以避免人手存在的自我遮挡问题，同时也可以达到减低维度的目的。不管采用何种方式进行手势识别，能够准确的从背景中分割出手势都是关键的一步。对此，本专利技术提出了的改进方法：采用套件作为手势识别装置。项目基于Realsense进行红外手势识别，并针对红外手势识别对温度要求严格的情况选择了RGB井深红外三摄像头进行手势识别定位，具有着较高的精度和使用价值，完美实现了预设功能。简单的说，RealSense技术相当于给你的电脑安了一双眼睛。IntelRealSense技术带来更加直观的沉浸式体验，加上Intel处理器强大的性能，为我们重新定义了人机交互方式。RealSense3D是一套感知计算解决方案，通过一个比一元硬币还小的3D摄像头，加入红外传感组件以及实感图像处理芯片，电脑能够精确识别人的手势动作、面部特征、前景和背景，让电脑理解人的动作和情感。比于同领域的成熟软件Kinect，RealSense和Kinect的原理相同，都是激光散斑编码(lightcoding)，不过RealSense投的是高速变化的编码散斑，因此RealSense输出深度图的帧率明显更高。Kinect只有每秒30帧，RealSense高达每秒100多帧。RealSense和Kinect的原理不同，是静态散斑辅助的双目视觉技术。优势主要体现在使用环境和工作距离上。Kinect只能在室内用，而RealSense可以兼容室内室外。Kinect工作距离为0.8-4m，而RealSense为0.7-40m。BIM模型：(1)、国内外应用现状无论政府还是行业巨头，对BIM的发展预期远不如上述国家明确乐观，对数字化目标和标准制定表述暧昧，但BIM趋势已经明朗。相比前些年，中国BIM普及率超过10％，BIM试点提高近6％。中国第一高楼——上海中心、北京第一高楼——中国尊、华中第一高楼——武汉中心等应用BIM的中国工程项目层出不穷。其中，中国博览会会展综合体工程证明：通过应用BIM可以排除90％图纸错误，减少60％返工，缩短10％施工工期，提高项目效益。更多招标项目要求工程建设的BIM模式。部分企业开始加速BIM相关的数据挖掘，聚焦BIM在工程量计算、投标决策等方面的应用，并实践BIM的集成项目管理。(2)、业务模式一方面，使用BIM在建模阶段就要预测实施阶段的问题和方案，并确定各参与方的对接标准与协调机制，前期需要投入比传统模式大得多的时间和人力成本。国外注重长期发展，行业市场化、专业化、标准化、规范化程度高，项目规划有成熟环境和机制，一旦启动，很少变动，本身体现一以贯之的BIM作风。但国内偏重短期利益，工程管理粗放。赶设计、抢工期、临场变阵的工程节奏，与BIM有明显冲突。目前，IPD模式也开始在国内工程普及了。在该模式下，业主开工前即召集设计单位、施工单位、材料供应商等项目参与方，共同确定统一的BIM模型。一旦模型确立，既不允许施工过程的设计改图，也不允许材料应用的方案变更。另一方面，国内甲方的地位远比国外的强势，对BIM应用的驱动效应更明显；但其需求的频繁更改，往往导致设计单位、施工单位等额外的BIM工作量；其对BIM管理的不熟悉，某种程度上削弱了BIM应用动力。再者，BIM应用是否提升了设计单位和施工单位的利润？我国国情下，这一问题仍无明确答案。但设计单位工作成本增加，和施工单位的变更利润等“灰色收入”缩减却是必然的。同时国内项目很多是总价合同，设计单位和施工单位因为应用BIM导致的工时增加，甲方不一定买单。(3)、人力支持BIM应用必然导致工作量大幅度向设计单位倾斜，同时对与设计对接的BIM人才有旺盛需求。在国外，业主成立专业的咨询团队，一对一对接设计团队；并对项目启动全过程的软件类型、数据接口、信息规范等细节严格规定。在国内，很多设计本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于红外手势识别的数字建筑模型展示系统，其特征在于，所述基于红外手势识别的数字建筑模型展示系统包括：多媒体播放模块，用于各种多媒体文件的播放和操作；手部识别和映射模块，与多媒体播放模块连接，用于从摄像头获取数字红外图像、深度数据、RGB彩色数据，映射成为光标信息，产生手部位置、状态数据；对计算机中的建筑物模型进行放大、缩小、旋转的操作，再将委托线程提交给WPF图形界面模块；WPF图形界面模块，与手部识别和映射模块连接，利用手势控制图片浏览模块、音频播放模块、视频播放模块、分面渲染模块之间的跳转；手势控制模块，与WPF图形界面模块连接，用于提供手形、位置和方向手势信息；全息幻影成像模块，与WPF图形界面模块连接，用于通过投影设备将不同角度的影像投射到全息投影膜上面，全息投影膜呈现出清晰的图像。

【技术特征摘要】
1.一种基于红外手势识别的数字建筑模型展示系统，其特征在于，所述基于红外手势识别的数字建筑模型展示系统包括：多媒体播放模块，用于各种多媒体文件的播放和操作；手部识别和映射模块，与多媒体播放模块连接，用于从摄像头获取数字红外图像、深度数据、RGB彩色数据，映射成为光标信息，产生手部位置、状态数据；对计算机中的建筑物模型进行放大、缩小、旋转的操作，再将委托线程提交给WPF图形界面模块；WPF图形界面模块，与手部识别和映射模块连接，利用手势控制图片浏览模块、音频播放模块、视频播放模块、分面渲染模块之间的跳转；手势控制模块，与WPF图形界面模块连接，用于提供手形、位置和方向手势信息；全息幻影成像模块，与WPF图形界面模块连接，用于通过投影设备将不同角度的影像投射到全息投影膜上面，全息投影膜呈现出清晰的图像。2.如权利要求1所述的基于红外手势识别的数字建筑模型展示系统，其特征在于，所述建筑物模型为BIM模型，将4个不同方向的影像集中到投影设备的全息投影膜上，利用光线的折射进行360度全息幻影成像展示在3D展示柜中。3.如权利要求1所述的基于红外手势识别的数字建筑模型展示系统，其特征在于，所述WPF图形界面模块，包括：图...

【专利技术属性】
技术研发人员：康雁，李浩，魏宝乐，周志强，时子男，李孔明，柳青，林英，
申请(专利权)人：云南大学，
类型：发明
国别省市：云南,53