在图像中检测手指的方法及设备技术

提供了一种在图像中检测手指的方法及设备。所述方法包括：在从所述图像生成的二值图中提取穿越候选手指手掌的候选手指手掌中轴；生成所述候选手指手掌中轴所对应的候选手指手掌的形状特征；以及根据人的手指手掌的形状特征，判断所述候选手指手掌中轴是否来自人手。所述在图像中检测手指的方法及设备通过在图像中提取出具有显著物理意义的特征并利用所提取的特征进行手指检测，来准确高效地检测手指。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及图像处理方法及设备，并且更具体地涉及一种在图像中检测手指的方法及设备、以及一种在图像中进行手势识别的方法及设备。
技术介绍
目前，在基于视觉的人机交互领域中，已经提出了多种手势识别方法，这些手势识别方法大多基于手指的检测。然而，现有的大多数手指检测方法往往在很小的局部范围内进行手指检测(例如，指尖领域)，并且所检测的特征往往不具有明确的物理特性，例如，指根点、掌心点等重要的人手形状信息在检测过程中被忽略。在专利文献1(JP2008152622A)中提供了一种用手指进行交互的方法，其中首 先，在几何颜色校正后，利用帧差法得到手区域；其次，通过距离变换的方法，把最大内接圆中心定义为掌心点；然后，对整个手区域进行椭圆拟合，以得到手方向，把指尖点定义为沿该方向的最远点。然而，依据在专利文献I中提供的方法所进行的掌心点和指尖点的估计的精度不高。此外，在该方法中，不提供指根估计，并且也不支持多手指的情况。在专利文献2(JP9035066A)中提供了一种手势识别方法，其中首先利用一些预处理方法，分割出手区域；其次，对该手区域进行Hough变换，检测直线并抑制空间临近但较短的直线，通过剩余直线来确定手指数、指尖和方向；最后，根据手指数来判断手势操作。然而，专利文献2中的手势识别方法的检测结果高度依赖于直线抑制，而这一操作非常困难和模糊。此外，在手指弯曲时，或者在所分割的手区域中包含了过多的手臂部分时，该手势识别方法都会失效。因此，存在对于一种能够利用具有显著物理意义的特征准确地进行手指检测方法及设备的需要。
技术实现思路
考虑到上述问题而提出了本专利技术。本专利技术的一个目的是提供一种在图像中检测手指的方法及设备，其通过在图像中提取出具有显著物理意义的特征并利用所提取的特征进行手指检测，来准确高效地检测手指。根据本专利技术的一方面，提供了一种在图像中检测手指的方法，包括在从所述图像生成的二值图中提取穿越候选手指手掌的候选手指手掌中轴；依据所述候选手指手掌中轴，生成所述候选手指手掌的形状特征；以及根据人的手指手掌的形状特征，判断所述候选手指手掌中轴是否来自人手。在将所述在图像中检测手指的方法应用于手势识别的情况下，优选地，所述在图像中检测手指的方法还可以包括将所有属于同一手的手指手掌中轴进行关联；生成该手的姿态特征；以及依据所述姿态特征，进行手势识别。优选地，根据本专利技术实施例，提取候选手指手掌中轴可以包括对所述二值图进行距离变换以生成距离变换图，所述距离变换为对于所述二值图中每一前景像素计算该前景像素到背景像素的最近距离以作为该前景像素的距离变换值，而背景像素的距离变换值为O;在所述二值图中检测候选指尖点；以及以所述候选指尖点为起点，从所述距离变换图中提取候选手指手掌中轴。优选地，根据本专利技术实施例，生成所述候选手指手掌的形状特征包括在所述候选手指手掌中轴中提取手形关键点；以及基于所提取的手形关键点，确定所述候选手指手掌的形状特征。 优选地，所述手形关键点可以包括候选指尖点、候选指根点、和候选掌心点。优选地，所述形状特征可以包括以下至少一项候选手指宽度、归一化候选手指长度、和归一化候选手掌宽度，其中，所述候选手指宽度为所述候选指根点处的距离变换值，所述归一化候选手指宽度为将所述候选指尖点与所述候选指根点之间的中轴长度除以所述候选手指宽度所得的商值，所述归一化候选手掌宽度为将所述候选掌心点处的距离变换值除以所述候选手指宽度所得的商值。 优选地，所述手的姿态特征包括以下至少一项伸出手指指数、手指方向、指尖位置、以及手臂方向。根据本专利技术的另一方面，提供了一种用于在图像中检测手指的设备，包括中轴提取装置，其在从所述图像生成的二值图中提取穿越候选手指手掌的候选手指手掌中轴；形状特征生成装置，其依据所述候选手指手掌中轴生成所述候选手指手掌的形状特征；以及手指决策装置，其根据人的手指手掌的形状特征判断所述候选手指手掌中轴是否来自人手。在将所述在图像中检测手指的设备应用于手势识别的情况下，优选地，所述在图像中检测手指的方法还可以包括关联装置，其将所有属于同一手的手指手掌中轴相关联；手姿态生成装置，其生成手的姿态特征；以及手势识别装置，其依据所生成的手的姿态特征进行手势识别。优选地，根据本专利技术实施例，所述中轴提取装置包括距离变换部件，其对所述二值图进行距离变换以生成距离变换图；指尖点检测部件，其在所述二值图中检测候选指尖点；以及中轴形成部件，其以所述候选指尖点为起点，从所述距离变换图中提取候选手指手掌中轴。优选地，根据本专利技术实施例，所述形状特征生成装置包括关键点提取部件，其在所述候选手指手掌中轴中提取手形关键点；以及形状特征确定部件，其基于所提取的手形关键点确定所述候选手指手掌的形状特征。优选地，所述手形关键点可以包括候选指尖点、候选指根点、和候选掌心点。优选地，所述形状特征可以包括以下至少一项候选手指宽度、归一化候选手指长度、和归一化候选手掌宽度，其中，所述候选手指宽度为所述候选指根点处的距离变换值，所述归一化候选手指宽度为将所述候选指尖点与所述候选指根点之间的中轴长度除以所述候选手指宽度所得的商值，所述归一化候选手掌宽度为将所述候选掌心点处的距离变换值除以所述候选手指宽度所得的商值。根据本专利技术的又一方面，提供了一种在图像中进行手势识别的方法，包括在从所述图像生成的二值图中提取穿越候选手指手掌的候选手指手掌中轴；依据所述候选手指手掌中轴，生成所述候选手指手掌的形状特征；根据人的手指手掌的形状特征，判断所述候选手指手掌中轴是否来自；判断在所述二值图中还存在其它的候选手指手掌中轴未经过判别；将所有属于同一手的手指手掌中轴进行关联；生成该手的姿态特征；以及依据所述姿态特征，进行手势识别。根据本专利技术的再一方面，提供了一种在图像中进行手势识别的设备，包括中轴提取装置，其在从所述图像生成的二值图中提取穿越候选手指手掌的候选手指手掌中轴；形状特征生成装置，其依据所述候选手指手掌中轴生成所述候选手指手掌的形状特征；手指决策装置，其根据人的手指手掌的形状特征判断所述候选手指手掌中轴是否来自人手；关联装置，其将所有属于同一手的手指手掌中轴相关联；手姿态生成装置，其生成手的姿态特征；以及手势识别装置，其依据所生成的手的姿态特征进行手势识别。附图说明 通过结合附图对本专利技术的实施例进行详细描述，本专利技术的上述和其它目的、特征、优点将会变得更加清楚，其中图I图示了根据本专利技术实施例的在图像中检测手指的方法的流程图；图2A图示了图I中的步骤SllO的提取候选手指手掌中轴的方法的示例流程图；图2B图示了(a)灰度图与(b)采用城区距离计算的距离变换图的对应关系的示例；图3A图示了图I中的步骤S120的生成形状特征的方法的示例流程图；图3B图示了(a)人手的灰度图像、(b)从该灰度图像生成的二值图的距离变换图、与(C)距离曲线的对照关系的示例；图4图示了根据本专利技术实施例的在图像中检测手指的方法的进一步扩展的流程图；图5A图示了手臂方向和手指方向的示例；图5B图示了指根点与手臂夹角的示例；图6图示了基于中轴线距离变换值分析得到的手指检测结果；图7图示了根据本专利技术实施例的在图像中检测手指的设备的示意性框图；以及图8图示了根据本专利技术实施例的在图像中检测手指的设备的应用示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在图像中检测手指的方法，包括：在从所述图像生成的二值图中提取穿越候选手指手掌的候选手指手掌中轴；依据所述候选手指手掌中轴，生成所述候选手指手掌的形状特征；以及根据人的手指手掌的形状特征，判断所述候选手指手掌中轴是否来自人手。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：章鹏，李滔，熊怀欣，
申请(专利权)人：株式会社理光，
类型：发明
国别省市：