CN103105928A - 一种手势遥控*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种手势遥控***，用于对视频播放设备进行遥控，其特征在于包括：多个可佩戴在观众手指上的发光元件（31，32,33），其中不同发光元件发出不同颜色的光，并且多个观众中的每一个佩戴其中一种颜色的发光元件；图像分析单元对摄像头（2）获取的手部动作视频流进行实时分析，对出现在连续视频帧中的多个发光元件进行跟踪，从而提取出每个观众的手势轨迹以及与手势轨迹相关联的颜色信息；当多于一个观众的手势轨迹同时被判定为有效手势轨迹时，根据与手势轨迹相关联的颜色信息，将具有最高优先级颜色信息的有效手势轨迹作为输出信号。由此，可以实现多目标分离，提高手势遥控***的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及一种手势遥控***，具体涉及一种多目标分离的手势遥控***。
背景技术
消费电子产业已经在人机界面技术上花费了很多力气,包括好用的老式红外遥控器、鼠标、键盘、游戏机手柄、轨迹球、旋转调节装置,以及安装加速器的魔力棒等等。
最近几年,手势遥控成为了电视市场关注的热点。在2012年全球消费电子展上，很多电视厂商推出了手势识别等创新的电视遥控功能，外界预言，手势将逐渐取代传统的电视遥控器。不过，这些创新技术在实际应用方面还面临一些障碍，需要进行进一步的改善。
其中，多目标分离是手势遥控面临的一大问题，多目标分离是指能够分辨出同时操作的多个手势，以便于多用户同时操作电视。电视机一般作为客厅娱乐的中心，因此不像手机、平板电脑那样仅由单个用户使用，而是由多个家庭成员同时使用。当多个用户同时进行手势操作时，如何区分多个用户的手势动作，并确定手势遥控命令的来源成为难点。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提出一种手势遥控***，旨在在识别多个用户的手势动作的基础上实现多目标分离。
本发明的内容为：
一种手势遥控***，用于对视频播放设备（1）进行遥控，其特征在于，包括：
多个可佩戴在视频播放设备的观众手指上的发光元件（31，32,33），其中不同发光元件发出不同颜色的光，并且多个观众中的每一个佩戴其中一种颜色的发光元件；
摄像头（2），用于同时对视频播放设备的多个观众的手部动作进行拍摄，获取手部动作视频流；
图像分析单元，用于对摄像头获取的手部动作视频流进行实时分析，对出现在连续视频帧中的多个发光元件进行跟踪，从而提取出每个观众的手势轨迹以及与手势轨迹相关联的颜色信息；
手势轨迹预处理单元，将图像分析单元提取出的每个观众的手势轨迹进行归一化处理，得到归一化后的多个手势轨迹；
手势置信度判定单元，将所述归一化后的多个手势轨迹分别与预先存储在手势模板库中的模板进行匹配，根据匹配程度判定各个观众的手势动作是否为有效的手势命令，其中，当手势轨迹与手势模板库中的某一个模板匹配程度大于阈值时，则判定该手势轨迹为与该模板相应的有效手势轨迹；
手势命令裁定单元，当仅一个观众的手势轨迹被手势置信度判定单元判定为有效手势轨迹时，手势命令裁定单元将该有效手势轨迹作为输出信号传送给控制单元；当多于一个观众的手势轨迹同时被手势置信度判定单元判定为有效手势轨迹时，手势命令裁定单元根据与手势轨迹相关联的颜色信息，参考预先确定的优先级，将具有最高优先级颜色信息的有效手势轨迹作为输出信号传送给控制单元；
控制单元，将从手势命令裁定单元接收的输出信号转换为相应的控制指令，用于控制视频播放设备。
本发明提出的技术方案的有益效果将通过以下实施例的阐述而得到详尽的体现。
附图说明
图1是本发明提出的手势遥控***的整体示意图。
图2是手势遥控***的功能框图。
具体实施方式
如图1所示的手势遥控***，摄像头2同时对视频播放设备1的多个观众的手部动作进行拍摄，获取手部动作视频流，通过对视频流中各发光元件31,32,33的发光轨迹进行跟踪，可以提取用户的手势轨迹。
多个用户的手指上分别佩戴有发光元件31,32,33。其中，不同发光元件发出不同颜色的光，并且不同的观众佩戴不同颜色的发光元件。例如，发光元件31可以为红色（R），发光元件32可以为绿色（G），发光元件33可以为蓝色（B）。其中，发光元件的数量和颜色仅为示例，可根据需要设置多个其他颜色的发光元件。
在一个实施例中，发光元件31,32,33的发光源可以是自发光LED器件，采用纽扣电池供电。可以在发光元件上设置按钮开关，只有在进行手势操作的状态下，才按下开关从而点亮发光元件。在手势遥控过程中，可能需要做出非连续的手势轨迹，才能输入有效的手势命令。比如，形为“×”的手势意味着“关闭”命令，由于“×”是非连续轨迹，因此，在作出这一手势输入时，观众需要通过控制开关来间断地点亮LED，从而准确地输入“关闭”命令。通过控制发光元件的点亮来输入手势命令，可以避免观众无意识的手部动作造成误操作。
请参阅图2。手势遥控***的图像分析单元用于对摄像头2获取的手部动作视频流进行实时分析，对出现在连续视频帧中的多个发光元件31,32,33进行跟踪，从而提取出每个观众的手势轨迹以及与该手势轨迹相关联的颜色信息。
手势轨迹预处理单元将图像分析单元提取出的每个观众的手势轨迹进行归一化处理，得到归一化后的多个手势轨迹。由于每个观众的动作幅度不一致，或者距离摄像头的远近不同，图像分析单元从视频帧中提取出的手势轨迹可能大小不一，因此，在进行后续的图像匹配处理之前，首先要对图像分析单元提取的手势轨迹进行缩放处理，将原始手势轨迹归一化为标准尺寸。
手势置信度判定单元包括手势模板库，在手势模板库中存储了多个与手势遥控命令相对应的手势模板。作为示例，模板“×”对应于“关闭”命令，模板“○”对应于“确定”命令，模板“△”对应于“取消”命令。手势置信度判定单元将手势轨迹预处理单元归一化后的手势轨迹，与手势模板库中的模板进行一一匹配，根据匹配程度判定各个观众的手势动作是否为有效的手势命令。其中，当归一化的手势轨迹与手势模板库中的某一个模板匹配的程度大于阈值时，则判定该手势轨迹为与该模板相应的有效手势轨迹。当手势轨迹与各个模板的匹配程度均低于阈值时，则该手势轨迹被判定为无效手势轨迹。如此，可进一步消除由于用户无意识的手部动作而导致误操作的问题。
当仅一个观众的手势轨迹被手势置信度判定单元判定为有效手势轨迹时，手势命令裁定单元将该有效手势轨迹作为输出信号传送给控制单元；当多于一个观众的手势轨迹同时被手势置信度判定单元判定为有效手势轨迹时，则需要进行多目标分离处理。手势命令裁定单元中保存有发光元件的各个不同颜色的优先级信息，此时，根据与手势轨迹相关联的颜色信息，参考该优先级信息，将具有最高优先级的颜色的有效手势轨迹作为输出信号传送给控制单元。
控制单元将从手势命令裁定单元接收的输出信号转换为相应的控制指令，比如，“关闭”、“确定”和“取消”等，用于控制视频播放设备。
在某些特殊情况下，一个手势轨迹可能与手势模板库中的多个模板的匹配程度均大于阈值。通常可以将该手势轨迹确定为与匹配程度最高的那个模板相对应的有效手势轨迹，但是这种处理方式没有考虑实际使用情况。例如，表示“确定”操作的“○”和表示“取消”操作的“△”在实际操作中容易混淆，而且“确定”操作的使用次数通常要远大于“取消”操作，当观众输入的手势轨迹与模板“○”和模板“△”的匹配程度均大于阈值时，如果仅仅根据匹配程度的高低来确定观众的实际操作意图是不科学的。
可以引入观众的历史操作信息来增强有效手势轨迹的判定。为此，手势置信度判定单元还包括手势计数单元和计数值存储单元，手势计数单元对预定使用周期内出现的有效手势轨迹所匹配的各个模板次数分别进行累加计数。手势轨迹如果与某个模板匹配程度大于阈值，则该模板的计数值自动加1，计数值保存在计数值存储单元中。其中，该预定使用周期可以由用户进行设定，比如一周、一个月或半年等。
当观众的手势轨迹与手势模板库中多个模板的匹配程度均大于阈值时，手势置信度判定单元将该观众的手势轨迹判定为与所述多个模板中具有最高计数值的模板相对应的有效手势轨迹。在一个实施例中，各个模板的计数值在出厂时可以设定一个初始值，例如模板“○”的计数值可以大于模板“△”的计数值。
此外，手势置信度判定单元在将手势轨迹与手势模板库中的模板进行匹配时，也可以根据模板计数值，按照从高到低的模板顺序进行匹配。如此可以缩短手势置信度的判定时间，提高数据处理的实时性。
以上利用具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (4)
1.一种手势遥控***，用于对视频播放设备（1）进行遥控，其特征在于，包括：
多个可佩戴在视频播放设备的观众手指上的发光元件（31，32,33），其中不同发光元件发出不同颜色的光，并且多个观众中的每一个佩戴其中一种颜色的发光元件；
摄像头（2），用于同时对视频播放设备的多个观众的手部动作进行拍摄，获取手部动作视频流；
图像分析单元，用于对摄像头获取的手部动作视频流进行实时分析，对出现在连续视频帧中的多个发光元件进行跟踪，从而提取出每个观众的手势轨迹以及与手势轨迹相关联的颜色信息；
手势轨迹预处理单元，将图像分析单元提取出的每个观众的手势轨迹进行归一化处理，得到归一化后的多个手势轨迹；
手势置信度判定单元，将所述归一化后的多个手势轨迹分别与预先存储在手势模板库中的模板进行匹配，根据匹配程度判定各个观众的手势动作是否为有效的手势命令，其中，当手势轨迹与手势模板库中的某一个模板匹配程度大于阈值时，则判定该手势轨迹为与该模板相应的有效手势轨迹；
手势命令裁定单元，当仅一个观众的手势轨迹被手势置信度判定单元判定为有效手势轨迹时，手势命令裁定单元将该有效手势轨迹作为输出信号传送给控制单元；当多于一个观众的手势轨迹同时被手势置信度判定单元判定为有效手势轨迹时，手势命令裁定单元根据与手势轨迹相关联的颜色信息，参考预先确定的优先级，将具有最高优先级颜色信息的有效手势轨迹作为输出信号传送给控制单元；
控制单元，将从手势命令裁定单元接收的输出信号转换为相应的控制指令，用于控制视频播放设备。
2.根据权利要求1所述的手势遥控***，其中，手势置信度判定单元还包括手势计数单元和计数值存储单元，手势计数单元对预定使用周期内出现的有效手势轨迹所匹配的各个模板次数分别进行累加计数，将模板计数值保存在计数值存储单元中，
当观众的手势轨迹与手势模板库中多个模板的匹配程度均大于阈值时，手势置信度判定单元将该观众的手势轨迹判定为与所述多个模板中具有最高计数值的模板相应的有效手势轨迹。
3.根据权利要求1所述的手势遥控***，其中，所述发光元件上设置有按钮开关，只有在进行手势操作的状态下，才按下开关从而点亮发光元件。
4.根据权利要求2所述的手势遥控***，手势置信度判定单元在将归一化手势轨迹与手势模板库中的模板进行匹配时，根据所述模板计数值，可以按照从高到低的模板顺序进行匹配。
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