基于曲率的指尖检测方法

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1、第44卷第4期2012年8月南京航空航天大学学报JournalofNanjingUniversityofAeronautics＆AstronauticsV0144No．4Aug．2012基于曲率的指尖检测方法李博男林凡(厦门大学软件学院，厦门，361005)摘要：指尖检测是基于视觉的徒手人机交互系统的关键环节，由于背景的复杂性和系统的实时性要求，导致指尖的精确定位在处理速度和准确性方面存在很大问题。拳文针对这一问题，提出了一种简单高效的基于曲率的指尖检测方法。该方法首先将输入视频流基于肤色空间进行二值化，并将二值化后的视频序列作为输入数据；然后采用边缘检测算法提取出肤色区域的边缘(肤色区域的轮

2、廓)，在肤色区域的轮廓上根据曲率来对类指尖的点进行检测，并且根据类指尖点的位置关系来判定一个肤色区域是不是手；最后通过过滤算法过滤掉误判手臂点。实验结果表明，该方法在不同的应用背景下都具有很好的检测效果，对光照的鲁棒性也较高，并且能够迭到实时检测的效果。关键词：指尖检测}计算机视觉；曲率；人机交互中图分类号：TP39L文献标识码：A文章编号：10052615(2012)04—0587—05。FingertipDetectionMethodBasedonCurvatureLiBonan，Lin，n”(Schoolofsoftware，XiamenUniversity，Xiamen，361005，

3、China)Abstract：Thefingertipisanimportantfeaturewhosedetectionisthekeyconnectionformanyvision—basedbarehandedhumancomputerinteraction(HCI)systems．Anovelmethodforfingertipdetectionispresented．Theinputdataisthebinaryimagesegmentedfromtheinputvideostreambytheskincolorspace．Then，theedgedetectionalgorithm

4、isusedtoextracttheedgeofskinregion．Onthedontourofskinregion，fingertip—likepointsaredetectedusingcurvatureinformation．Thepositionsofthesefinger—tip—likepointsareusedtodeterminewhetheraskinregionisahandornot．Finally，itfiltersOUtsomeincorrectfingertippoints．Experimentalresultsshowthattheproposedalgorit

5、hmperformswellindif一[erentbackgroundsandisrobusttotheinfluenceofilluminationinarealtimesystem．Keywords：fingertipdetection；computervision；curvature；humancomputerinteraction近年来，越来越多的研究开始关注基于手势识别的人机交互方案。然而，手势识别是一个复杂的任务，它包含了运动建模、运动分析、模式识别和机器学习等方面，甚至涉及到心理语言学。人机交互领域中对手势识别的研究和开发还可以扩展到诸如视频监控、机器人控制、远程会议等其他相关

6、领域‘“。在手势识别技术中，数据的采集是其中比较关键的部分，目前所用的数据采集方法主要分为两收稿日期：2012—01—10；修订日期：2012—05—20通讯作者：林凡，男，助理教授，1977年4月生，E—mail类。一类是基于一些特定设备的数据采集方法，该方法采用专门制作的数据手套01或者让使用者戴上特定颜色的指套或手套01等；另一类则是裸手的手势识别，即使用者元需佩戴任何其他设备，仅靠对裸手进行数据采集(主要是基于计算机视觉的数据采集)即可完成数据输人工作。完成数据采集后需要对手进行建模，形成手部特征。关于手部特征的选取和建模，相关研究人员做了大量工作““]。目前常见的手部特征主要有肤58

7、8南京航空航天大学学报第44卷色特征、纹理特征以及轮廓特征等。其中，对指尖位置的检测和提取是一种常用的、技术常见的解决方法。如文献[7，8]在手势分割的基础上采用模板匹配的指尖检测方法实现手势识别。文献[91通过计算掌心与轮廓边缘的距离检测单个指尖的位置实现与虚拟的交互。当然，指尖检测也还有一些比较特殊的方法，比如采用多个摄像机检测深度获取单个指尖位置[102等。但由于背景的复杂性和系统的实时性要