基于视觉检测的跑步机智能辅助系统技术方案

本发明专利技术涉及图像处理技术领域，具体涉及一种基于视觉检测的跑步机智能辅助系统。该系统通过自适应设置的距离阈值获得掌心区域。通过自适应的扩张区域判断是否存在独立的疑似手指区域，并通过自适应获取的角边步长判断真实手指区域并获得指尖点。最后根据手势判断模块结合识别的掌心区域和指尖点判断当前手势。本发明专利技术通过根据手势本身的形状特征自适应的选取多种参数，实现对手势的准确识别。实现对手势的准确识别。实现对手势的准确识别。

【技术实现步骤摘要】
基于视觉检测的跑步机智能辅助系统


[0001]本专利技术涉及图像处理
，具体涉及一种基于视觉检测的跑步机智能辅助系统。

技术介绍

[0002]电动跑步机具有体积小、节约空间、操作简便等优点，已经成为世界上最受欢迎的室内健身器械之一。然而，传统的电动跑步机的使用过程中，跑步者必须被迫调节自身速度去适应跑步机预设的固定速度，严重影响跑步者运动时的主动性和轻松感。因此跑步机的速度自适应技术成为近些年的热们研究课题，其中有一款基于计算机视觉手势识别的可调速跑步机，其采用摄像头作为运动者手势的采集工具，需用户对摄像头做出手势来实现跑步机的速度控制。
[0003]现有对手势识别的方法大多使用支持向量机的模板匹配，其需要大量的数据进行训练，获得手势模板。因为每个人的手掌大小，手指胖瘦不同，导致摆出的手势存在差异，模板尺寸的归一化操作较为困难，使得手势识别精准度较低。

技术实现思路

[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种基于视觉检测的跑步机智能辅助系统，所采用的技术方案具体如下：本专利技术提出了一种基于视觉检测的跑步机智能辅助系统，所述系统包括：手势连通域获取模块，用于获取手势图像，根据手势图像的颜色信息分割出手势连通域；掌心识别模块，用于获取手势连通域的第一最小外接矩形，根据第一最小外接矩形的短边获取距离阈值；去除与手势连通域边缘点距离小于距离阈值的像素点，获得掌心区域；手指识别模块，用于根据第一最小外接矩形的短边获取扩张步长，根据扩张步长将掌心区域扩张，获得扩张区域；若扩张区域不完全包含手势连通域，则获得扩张区域外的多个连通域作为疑似手指区域；根据疑似手指区域的第二最小外接矩形的短边和标准手指区域的第三最小外接矩形的尺寸获得角边步长，以边缘像素点为顶点，根据角边步长获得边缘上顶点两侧的两个向量及其夹角；获得疑似手指区域中的最小夹角，若最小夹角在预设夹角区间内，则认为疑似手指区域为手指区域，最小夹角对应的像素点为指尖点；手势判断模块；用于若扩张区域完全包含手势连通域，则根据手势连通域的宽长比判断当前手势是否为握拳或者五指并拢；否则，以掌心区域的中心点作为起点构建水平向右的参考方向向量，获得掌心区域的中心点与各个指尖点的指尖方向向量，根据参考方向向量与指尖方向向量之间的向量夹角判断手指方向，根据手指方向和指尖点数量确定当前手势。
[0005]进一步地，所述根据手势图像的颜色信息分割出手势连通域包括：
将手势图像转换至HSV颜色空间中，以H通道值处于预设皮肤色调区间且S通道值处于预设皮肤饱和度区间的像素点作为手势区域像素点，将手势区域进行形态学处理，获得手势连通域。
[0006]进一步地，所述根据第一最小外接矩形的短边获取距离阈值包括：将第一最小外接矩形的短边除以7并向下取整，获得距离阈值。
[0007]进一步地，所述根据第一最小外接矩形的短边获取扩张步长，根据扩张步长将掌心区域扩张，获得扩张区域包括：将第一最小外接矩形的短边乘以十四分之三并向下取整，获得扩张步长；以掌心区域的边缘点作为扩张起点，根据扩张步长进行扩张，获得扩张区域。
[0008]进一步地，所述标准手指区域的获取方法包括：将面积最大的疑似手指区域映射至四指张开的手势模板中，以映射结果作为标准手指区域。
[0009]进一步地，所述根据疑似手指区域的第二最小外接矩形的短边和标准手指区域的第三最小外接矩形的尺寸获得角边步长包括：根据角边步长公式获得角边步长，角边步长公式包括：其中，为角边步长，为第二最小外接矩形的短边，为第三最小外接矩形的长边，为第三最小外接矩形的短边。
[0010]进一步地，所述预设夹角区间的获取方法包括：在标准手指区域上，将第三最小外接矩形的长边除以10并向下取整作为第一参考角边步长；根据第一参考角边步长获得标准手指区域上的最小夹角，作为第一夹角阈值；在标准手指区域上，将第三最小外接矩形的长边乘以十分之三并向下取整作为第二参考角边步长；根据第二参考角边步长获得标准手指区域上的最小夹角，作为第二夹角阈值；以第一夹角阈值和第二夹角阈值组成的区间作为所述预设夹角区间；第二夹角阈值小于第一夹角阈值。
[0011]进一步地，所述根据手势连通域的宽长比判断当前手势是否为握拳或者五指并拢包括：根据握拳模板的第三最小外接矩形的尺寸和五指并拢模板的第四最小外接矩形的尺寸获得宽长比阈值，具体通过宽长比阈值公式获得宽长比阈值，宽长比阈值公式包括：其中，为宽长比阈值，为第三最小外接矩形的短边，为第三最小外接矩形的长边，为第四最小外接矩形的短边，为第四最小外接矩形的长边；若手势连通域的宽长比大于宽长比阈值，则判断当前手势为五指并拢；若手势连
通域的宽长比不大于宽长比阈值，则判断当前手势为握拳。
[0012]进一步地，所述根据参考方向向量与指尖方向向量之间的向量夹角判断手指方向包括：获得参考方向向量与所有指尖方向向量的平均向量夹角；若平均向量夹角小于等于预设第一向量夹角阈值，则判断当前手指方向为向右；若平均向量夹角大于预设第一向量夹角阈值小于预设第二向量夹角阈值，则判断当前手指方向为向上；若平均向量夹角大于等于预设第二向量夹角阈值，则判断当前手指方向为向左。
[0013]本专利技术具有如下有益效果：在本专利技术实施例中，首先通过手势图像的颜色信息分割出手势连通域，排除了背景像素的干扰。通过手势连通域自身的尺寸信息获得掌心区域，利用掌心区域的扩张区域判断是否存在独立的疑似手指区域。根据疑似手指区域自身的尺寸和标准手指区域的尺寸自适应的调整角边步长，以获得准确指尖夹角及指尖点。进一步通过手势判断模块结合之前模块的信息和分析结果确定出当前手势，避免大量数据用于训练分类模型导致的成本浪费，并且本专利技术实施例在对手势信息识别时均采用自适应的参数调整，避免了固定模板参数导致的手势识别不准确，实现对手势的精准识别。
附图说明
[0014]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案和优点，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
[0015]图1为本专利技术一个实施例所提供的一种基于视觉检测的跑步机智能辅助系统框图。
具体实施方式
[0016]为了更进一步阐述本专利技术为达成预定专利技术目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本专利技术提出的一种基于视觉检测的跑步机智能辅助系统，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。在下述说明中，不同的“一个实施例”或“另一个实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构或特点可由任何合适形式组合。
[0017]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。
[0018]下面结合附图具体的说明本专利技术所提供的一种基于视觉检测的跑步机智能辅助系统的具体方案。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于视觉检测的跑步机智能辅助系统，其特征在于，所述系统包括：手势连通域获取模块，用于获取手势图像，根据手势图像的颜色信息分割出手势连通域；掌心识别模块，用于获取手势连通域的第一最小外接矩形，根据第一最小外接矩形的短边获取距离阈值；去除与手势连通域边缘点距离小于距离阈值的像素点，获得掌心区域；手指识别模块，用于根据第一最小外接矩形的短边获取扩张步长，根据扩张步长将掌心区域扩张，获得扩张区域；若扩张区域不完全包含手势连通域，则获得扩张区域外的多个连通域作为疑似手指区域；根据疑似手指区域的第二最小外接矩形的短边和标准手指区域的第三最小外接矩形的尺寸获得角边步长，以边缘像素点为顶点，根据角边步长获得边缘上顶点两侧的两个向量及其夹角；获得疑似手指区域中的最小夹角，若最小夹角在预设夹角区间内，则认为疑似手指区域为手指区域，最小夹角对应的像素点为指尖点；手势判断模块；用于若扩张区域完全包含手势连通域，则根据手势连通域的宽长比判断当前手势是否为握拳或者五指并拢；否则，以掌心区域的中心点作为起点构建水平向右的参考方向向量，获得掌心区域的中心点与各个指尖点的指尖方向向量，根据参考方向向量与指尖方向向量之间的向量夹角判断手指方向，根据手指方向和指尖点数量确定当前手势。2.根据权利要求1所述的一种基于视觉检测的跑步机智能辅助系统，其特征在于，所述根据手势图像的颜色信息分割出手势连通域包括：将手势图像转换至HSV颜色空间中，以H通道值处于预设皮肤色调区间且S通道值处于预设皮肤饱和度区间的像素点作为手势区域像素点，将手势区域进行形态学处理，获得手势连通域。3.根据权利要求1所述的一种基于视觉检测的跑步机智能辅助系统，其特征在于，所述根据第一最小外接矩形的短边获取距离阈值包括：将第一最小外接矩形的短边除以7并向下取整，获得距离阈值。4.根据权利要求1所述的一种基于视觉检测的跑步机智能辅助系统，其特征在于，所述根据第一最小外接矩形的短边获取扩张步长，根据扩张步长将掌心区域扩张，获得扩张区域包括：将第一最小外接矩形的短边乘以十四分之三并向下取整，获得扩张步长；以掌心区域的边缘点作为扩张起点，根据扩张步长进行扩张，获得扩张区域。5.根据权利要求1所述的一种基于视觉检测的跑步机智能辅助系统，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵之富，杨鹏泽，李永成，
申请(专利权)人：山东宝德龙健身器材有限公司，
类型：发明
国别省市：