技术领域

本发明涉及电子领域， 特别涉及一种应用于终端的空中手势识别方 法及装置。 发明背景

随着各种智能传感器的广泛应用， 许多智能的终端， 比如， 手机、 智能电视、 平板电脑、 游戏机和智能手柄等， 可以实现空中手势识别。 这些空中手势识别可以是通过挥动手臂产生， 也可以是通过挥动智能的 终端产生。 空中手势可以有^ ί艮广泛的应用， 如操作智能电视、 玩游戏及 实现空中输入法等。

空中手势不但操作筒单， 且生动有趣， 怎样有效地给识别空中手势 成为一项技术难点和关键技术。

现有技术的空中手势识別技术是根据分析空中 手势产生的事后轨 迹图片来识别， 或者固定化几个预置的手势模型， 通过复杂的算法运算 识别。

因此， 现有技术的技术方案不但忽视了空中手势运动 产生的特征， 同时运算复杂， 系统资源占用多， 难以适应复杂的空中手势应用， 并且 现有技术无法做到准确识别空中手势。 发明内容

有鉴于此， 本发明提供一种应用于终端的空中手势识别方 法， 该方 法提高空中手势的识别效率和准确率。

本发明还提供一种应用于终端的控制手势识别 装置， 该装置提高空 中手势的识别效率和准确率。

为了实现本发明的发明目的， 本发明的技术方案为：

一种应用于终端的空中手势识别方法， 所述方法包括：

以设定的采样频率获取空中手势的即时点位置 信息；

根据所述即时点位置信息确定即时轨迹段及其 所对应的手势笔画 及笔画编号；

根据所述笔画编号和依据所述即时点位置信息 计算的即时轨迹段 的位移， 获取所述手势笔画对应的编码；

将空中手势中包含的所有即时轨迹段所对应的 手势笔画的编码按 先后顺序组合起来得到该空中手势的编码；

根据所述空中手势的编码对空中手势进行识別 ， 控制所述终端。 所述以设定的采样频率获取空中手势的即时点 位置信息为： 将最开始的即时点作为起点， 以设定的采样频率采样即时点相对起 点的相对位置信息， 作为即时点位置信息。

所述根据即时点位置信息确定即时轨迹段所对 应的手势笔画及笔 画编号为：

将所有即时点位置信息按先后次序连接起来的 曲线记为空间手势 的轨迹； 按各相邻的采样点的角度属性是否相同将所述 空间手势的轨迹 划分为多个即时轨迹段， 将该多个即时轨迹段与存储在数据库中的数据 进行比对得到每个即时轨迹段对应的一个手势 笔画及笔画编号。

所述将所有即时点位置信息按先后次序连接起 来的曲线记为空间 手势的轨迹； 按各相邻的采样点的角度属性是否相同将所述 空间手势的 轨迹划分为多个即时轨迹段， 使得每个即时轨迹段对应一个手势笔画包 括：

以当前即时轨迹段起点为原点建立坐标系； 跟踪运动轨迹的即时点 坐标， 计算即时点与当前即时轨迹段起点的连线和 X坐标轴之间的角度 α, 计算所述即时点与上一釆样点的连线与 X坐标轴之间的角度 β; 根据 α和 β, 得出移动方向， 确定当前即时轨迹段所对应的手势笔画及手势 笔画的编码； 当 α和 β属性发生根本变化时， 则当前轨迹段结束， 所述 即时点为当前轨迹段的终点， 同时所述即时点也为下一个即时轨迹段的 起点；

所述 α和 β属性发生根本变化为， 当所述 α和 β的变化值超出预先 设置的阈值时， 确定所述 α和 β属性发生根本变化。

所述根据笔画编号和根据所述即时点位置信息 计算出的即时轨迹 段的位移， 获取所述手势笔画对应的编码为：

根据当前即时轨迹段的所述起点和终点计算当 前即时轨迹段的位 移； 根据所述位移， 参照预先设置的位移阀值区分长手势和短手势 ； 根据手势笔画的笔画编号和位移查询预存的手 势笔画编码表获取 当前轨迹段对应的手势编码。

所述将空中手势中包含的所有即时轨迹段所对 应的手势笔画的编 码按先后顺序组合起来得到该空中手势的编码 为：

将空中手势的轨迹分成一个个即时轨迹段后， 每个即时轨迹段对应 一个手势笔画编码；

按先后顺序将所述手势笔画编码组合起来得到 空中手势的编码。 一种应用于终端的空中手势识別装置 , 所述识別装置包括： 传感器单元， 用于以设定的采样频率获取空中手势的即时点 位置信 息；

判断单元， 用于根据所述即时点位置信息确定即时轨迹段 及其所对 应的手势笔画及笔画编号；

笔画编码获取单元， 用于根据所述笔画编号和依据所述即时点位置 信息计算出的即时轨迹段的位移， 获取所述手势笔画对应的编码； 手势编码获取单元， 用于将空中手势中包含的所有即时轨道段所对 应的手势笔画按先后顺序组合起来得到该空中 手势的编码；

手势控制单元， 用于根据所述空中手势的编码对空中手势进行 识 别， 并控制终端。

所述传感器单元进一步包括：

采样模块， 用于将第一个即时点作为起点， 以设定的采样频率采样 即时点相对起点的相对位置信息。

所述判断单元进一步包括：

比对模块， 用于将所有即时点位置信息按先后次序连接起 来的曲线 即为空间手势的轨迹； 按各相邻的采样点的角度属性是否相同将所述 空 间手势的轨迹划分为多个即时轨迹段， 将该多个即时轨迹段与预先存储 的数据库中的数据进行比对得到每个即时轨迹 段对应的一个手势笔画 及笔画编号。

所述对比模块进一步包括：

角度判断子模块， 用于以当前即时轨迹段起点为原点建立坐标系 ； 跟踪运动轨迹的即时点坐标， 计算即时点与当前即时轨迹段起点的连线 和 X坐标轴之间的角度 α, 同时计算所述即时点与上一采样点的连线与 X坐标轴之间的角度 β; 根据 α和 β, 得出移动方向， 确定当前即时轨迹 段所对应的手势笔画及笔画编号； 当 α和 β属性发生根本变化时， 则当 前轨迹段结束， 所述即时点为当前轨迹段的终点， 同时所述即时点也为 下一个即时轨迹段的起点；

所述 α和 β属性发生根本变化具体为， 当所述 α和 β的变化值超出 预先设置的阈值时， 确定所述 α和 β属性发生根本变化。

所述笔画编码获取单元进一步包括： 位移判断模块， 用于根据当前即时轨迹段的所述起点和终点计 算当 前即时轨迹段的位移； 根据所述位移， 根据预先设置的位移阀值区分长 手势和短手势；

编码查询模块， 用于 居手势笔画的笔画编号和位移查询预存的手 势笔画编码表获取当前轨迹段对应的手势编码 。

所述手势编码荻取单元进一步包括：

分割模块， 用于将空中手势的轨迹分成一个个即时轨迹段 后， 每个 即时轨迹段对应一个手势笔画编码；

组合模块， 用于按先后顺序将所述手势笔画编码组合起来 得到空中 手势的编码。

一种终端， 其特征在于， 所述终端包括上述识別装置。

从上述方案可以看出， 本发明通过运动轨迹识别空中手势充分考虑 到空中手势是运动的特点， 同时， 本发明提供了一种简便有效的方法进 行空中手势识别， 通过这种空中手势的编码方法， 可以艮高效、 准确地 识别空中手势， 进而通过空中手势控制终端。 附图简要说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案 ， 下面将对实施例中 所需要使用的附图作简单地介绍， 显而易见地， 下面描述中的附图仅仅 是本发明的一些实施例， 对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造 性劳动性的前提下， 还可以根据这些附图获得其他的附图。

图 1示出了本发明实施例提供的一种应用于终端� �空中手势识别方 法流程图；

图 2示出了本发明实施例提供的一种应用于终端� �空中手势识別装 置示意图； 囹 3示出了本发明实施例提供的手势笔画编码表� �

图 4示出了本发明实施例提供的手势笔画原理图� �；

图 5示出了本发明实施例提供的手势笔画原理图� �；

图 6示出了本发明实施例提供的空中手势识別例� �示意图。 实施本发明的方式

为使本发明的目的、 技术方案及优点更加清楚明白， 下面将结合本 发明实施例中的附图， 对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完整地 描述， 显然， 所描述的实施例仅是本发明一部分实施例， 而不是全部的 实施例。 基于本发明中的实施例， 本领域普通技术人员在没有作出创造 性劳动前提下所获得的所有其他实施例， 都属于本发明保护的范围。

本发明提供的技术方案仅仅针对于空中手势的 识别， 对终端的接触 式触摸手势的识别并不涉及。 另外， 本发明实施例的技术方案不仅针对 二维的空中手势， 还针对三维的空中手势。

图 1为本发明实施例提供的一种应用于终端的空� �手势识别方法流 程图， 其具体步骤为：

步骤 101、 以设定的采样频率获取空中手势的即时点位置 信息； 在该步骤中， 釆样频率可以根据需要设置， 本发明提供的实施例并 不限制；

步骤 102、 根据即时点位置信息确定即时轨迹段及其所对 应的手势 笔画及该手势笔画的笔画编号；

步骤 103、 艮据该手势笔画的编号和计算出的即时轨迹段 的位移， 获取该手势笔画对应的编码；

步驟 104、 将空中手势中包含的所有即时轨迹段所对应的 手势笔画 的编码按先后顺序組合起来得到该空中手势的 编码。 在本发明中， 实现步骤 101的方法具体可以为： 获取空中手势的轨迹时， 总是以一定釆样频率获取即时点位置信息 的， 如图 4所示， 该空中手势被采样到 7个点， 为 、 B、 C、 D、 E、 F 和 G, 其中点 A为该空中手势的起点， 点 G为该空中手势的终点； 一般以最先开始的即时点作为起点， 比如点 A， 以起点为参考， 釆 样即时点相对起点的相对位置信息作为即时点 位置信息。

在本发明中， 实现步骤 102的方法具体可以为：

空中手势的轨迹为按先后次序将所有采样点连 接起来的曲线； 一个 空中手势的轨迹又可按各相邻采样点的角度属 性是否相同划分为相同 或不同的即时轨迹段， 将所述多个即时轨迹段分別与数据库中存储的 数 据比对， 得到每个即时轨迹段对应一个手势笔画， 在数据库中的数据可 以根据需要进行增加或删除， 该数据库存储着即时轨迹段与手势笔画的 对应关系， 并存储着该手势笔画的笔画编码；

如图 4所示， 以当前即时轨迹段起点 A为原点建立坐标系； 跟踪空 中手势的轨迹的即时点位置信息， 也就是即时点坐标， 比如点 C坐标， 计算即时点 C与起始点 A的连线和 X坐标轴之间的角度 α， 同时计算即 时点 C与上一采样点 Β的连线与 X坐标轴之间的角度 β; 根据 α和 β， 得出手势的移动方向， 确定即时轨迹段， 进一步确定当前即时轨迹段所 对应的手势笔画及该手势笔画的笔画编号； 当 α和 β属性发生根本变化 时， 则当前轨迹段结束， 该即时点 C为当前轨迹段的终点， 同时该即时 点 C也为下一个即时轨迹段的起点， 如此类推； 上述 α和 13属性发生根 本变化具体为： 当所述 α和 β的变化值超出阈值时， 确定所述 α和 13属 性发生根本变化， 角度的阀值为角度的范围， 可以根据需要设定， 比如 -22.5° <α<=22.5° , 也可以设定为 -45。 < β <=45。 ， 本发明并不限定阀 值的具体值。 在本发明中， 步骤 103的具体过程为：

当一个即时轨迹段结束时， 以当前即时点为终点计算当前即时轨迹 段的位移； 根据该位移， 参照预先设置的位移阀值， 区分长手势和短手 势； 根据手势笔画编号和该位移， 查询预存的手势笔画编码表， 获取当 前轨迹段对应的手势编码。

在本发明中， 步骤 104的具体过程为： 将空中手势轨迹分成一个个即时轨迹段后， 每个即时轨迹段对应一 个手势笔画编码， 按先后顺序将这些手势笔画编码组合起来得到 该空中 手势的编码。

上述空中手势编码方法依赖一套子贞先确定的 手势笔画编码集合， 如 图 3所示， 为一实施例的手势笔画编码表。 很容易发现， 表中的每个手 势笔画都是空中手势轨迹的最小独立单元， 都有一个独立编号， 各手势 笔画的属性： 起点、 终点、 移动方向和角度等有本质区别。

需要说明的是，本手势笔画编码集合中，手势 笔画编码以字母表示， 每个手势笔画编码按位移的大小分别对应两个 编码， 即， 系统设置一个 位移阔值， 表示为 Δ值， 用来区分长手势和短手势， 长手势以小写字母 编码， 短手势以大写字母编码， 当然也可以为长手势以大写字母编码， 短手势以小写字母编码。

结合图 5 , 可以更好地理解本案中所定义的手势笔画， 在图 5 中， 虚线按角度将整个圆周划分为 8个区间， 正好对应 8个手势笔画。 以 Δ 值为半径的小圓很好的说明大手势和小手势的 区别， 比如从原点 0为起 点，采样点都落在区域 I中时，即： -22.5。 <α<=22.5。 ，且 -22.5° <β<=22.5 。 ， 则该手势笔画编号为 1， 编码为 Α; 如果釆样点都落在区域 II中时， 即： -22.5。 <α<=22.5。 ， 且 -22.5。 <β<=22.5° , 则该手势笔画编号也为 1， 但编码为 a, 依次类推。 由于本发明的技术方案所提供的空中手势编码 很巧妙地通过手势笔 画序列将空中手势运动轨迹的过程完整的记录 下来了， 因此有利于提高 空中手势的识别准确度。

空中手势编码为字符编码， 可以存储， 还可以支持智能匹配， 通过 与预存的编码匹配， 可以艮好的识別空中手势的含义。

本发明实施例提供的一种空中手势的识别装置 ， 是上述空中手势识 别方法的一应用终端， 如图 2所示， 包括：

21、 传感器单元；

22、 判断单元；

23、 笔画编码获取单元；

24、 手势编码获取单元；

25、 手势控制单元；

其中

传感器单元 21，用于以设定的采样频率获取空中手势的即� ��点位置 信息；

判断单元 22，用于根据所述即时点位置信息确定即时轨� ��段及其所 对应的手势笔画及该手势笔画的笔画编号；

笔画编码获取单元 23 ,用于根据所述笔画编号和依据所述即时点位 置信息计算出的即时轨迹段的位移， 获取所述手势笔画的编码；

手势编码获取单元 24,用于将空中手势中包含的所有即时轨道段所 对应的手势笔画编码按先后顺序组合起来得到 该空中手势的编码； 手势控制单元 25 ,用于根据所述空中手势的编码对空中手势进� �识 别， 并控制终端。

可选地， 上述传感器单元 21进一步包括：

采样模块 21 1 , 用于将最先开始的即时点作为起点， 以设定的采样 频率采样即时点相对起点的相对位置信息， 作为即时点位置信息。 可选的， 上述判断单元 22进一步包括：

比对模块 221 , 用于将所有即时点位置信息按先后次序连接起 来的 曲线为空中手势的轨迹； 按各相邻的采样点的角度属性是否相同将所述 空间手势的轨迹划分为多个即时轨迹段， 将该多个即时轨迹段分别与预 先存储的数据库中的数据进行比对得到每个即 时轨迹段对应一个手势 笔画及该手笔画的笔画编号。

可选地， 上述对比模块 221进一步包括：

角度判断子模块 221 1，用于以当前即时轨迹段起点为原点建立坐� � 系； 跟踪运动轨迹的即时点坐标， 计算即时点与当前即时轨迹段起点的 连线和 X坐标轴之间的角度 α , 同时计算所述即时点与上一采样点的连 线与 X坐标轴之间的角度 β; 根据 α和 β， 得出移动方向， 并进一步确 定当前即时轨迹段所对应的手势笔画及其笔画 编号； 当 α和 β属性发生 根本变化时， 则当前轨迹段结束， 所述即时点为当前轨迹段的终点， 同 时所述即时点也为下一个即时轨迹段的起点；

所述 α和 β属性发生根本变化具体为， 当所述 α和 β的变化值超出 预先设置的阈值时， 确定所述 α和 β属性发生根本变化。

可选地， 上述笔画编码获取单元 23进一步包括：

位移判断模块 231 , 用于根据当前即时轨迹段的所述起点和终点计 算当前即时轨迹段的位移； 根据所述位移， 参照预先设置的位移阀值区 分长手势和短手势；

编码查询模块 232 , 用于根据手势笔画的笔画编号和位移查询预存 的手势笔画编码表获取当前轨迹段对应的手势 编码。

可选的， 手势编码获取单元 24进一步包括：

分割模块 241 , 用于将空中手势的轨迹分成一个个即时轨迹段 后， 每个即时轨迹段对应一个手势笔画编码；

组合模块 242， 用于按先后顺序将所述手势笔画编码組合起来 得到 空中手势的编码。

如图 6所示，列出了 10个空中手势例子， 图中虛线表示以一定采样 频率获取的空中手势轨迹， 实线表示为手势笔画分解辅助线， 通过分析 这些空中手势例子可以更深的理解本发明所述 的空中手势编码方法和 终端的优点。

首先按本发明所述编码方法，对这 10个空中手势例子进行编码，需 要指出的是， 依照本案所述编码方法， 以下编码是在空中手势产生过程 中动态完成的：

手势 a: (bhe);

手势 b: (heb);

手势 c: (AhgfedcbA), 起始点在 y轴， 假设第一个轨迹段和最后一 个轨迹段的位移都小于 Δ值；

手势 d: (ahgfedcb);

手势 e: (a);

手势 f: (aBHa)， ili^i中间 2个轨迹段的位移小于 Δ值；

手势 g: (abha);

手势 h: (CAGE), 假设所有轨迹段的位移都小于 Δ值；

手势 i: (cage);

手势 j: (geca)。

该实施例可以通过一些空中手势编码的匹配运 算， 达到一些意想不 到的效果。 如：

手势 a和手势 b， 从图形上看都是一个三角形手势， 但由于起点不 同， 手势 a和手势 b编码不同。 但是， 如果终端希望手势 a和手势 b当 作同一手势处理， 则终端手势识别模块可以通过环形匹配运算来 实现， 步骤为：

(1) .手势 a的编码 (bhe)，忽略起点和终点，进行移位，得到编码 (heb);

(2) . 手势 a移位后的编码 (heb)与手势 b的编码相同。

手势 c和手势 d， 从图形上看， 都是一个圆性手势， 但同样是起点 不同， 手势 c和手势 d编码不同,而且手势 c的编码中产生了首尾两个 "A" 。 同样， 如杲终端希望手势 c和手势 d当作同一手势处理， 则空 中手势识別装置手势识別模块可以通过去舍合 并、 环形匹配、 忽略大小 写等运算来实现， 步骤为：

(1) .将手势 c的编码尾部 "A" 移到首位， 得到编码 (AAhgfedcb);

(2) .根据相邻相同编码去舍原则， 舍去第 2 个 "A" , 得到编码 (Ahgfedcb);

(3) .在以手势 c转换后的编码 (Ahgfedcb)与手势 d的编码 (ahgfedcb) 进行忽视大小写匹配， 即可。

手势 e、 f、 g, 从图形上看， 做出空中手势的意图可能是一致的， 即 手势 e, 但是在做出空中手势的过程中， 出现了不同幅度的上下抖动， 根据抖动幅度是否大于 Δ值， 得到手势 f和手势 g不同的编码。 如杲空 中手势识别装置希望将这三个手势作为同一手 势处理， 则是不允许的。 但从空中手势的产生看， 允许小幅度抖动是可以做到的， 即手势 g只能 作为另一个手势来处理， 手势 e和手势 f可以通过忽略小手势编码、 去 舍合并等运算来实现， 步骤为：

(1) .忽略手势 f中的小手势编码， 得到编码 (aa);

(2) . 根据相邻相同编码去舍原则， 舍去第 2个 "a" , 得到编码 （a);

(3) .以手势 f转换后的编码 (a)与手势 e的编码 (a)进行匹配。

手势 h和手势 i, 从图形上看， 都是矩形， 但由于手势幅度不同， 手 势 h和手势 i编码不同。 如果终端希望将手势 h和手势 i作为同一手势 处理， 则终端手势识别模块只需做忽视大小写匹配运 算即可。

手势 j和手势 i起点不同， 同理， 也可以通过环形匹配运算来实现 当作同一手势来处理。

从以上例子来看， 10个空中手势例子， 空中手势的编码都不相同， 严格上可以当作 10个空中手势来识别， 但考虑到空中手势产生的特证， 完全严格的识别， 可能并不能达到做出空中手势用户的本意， 因此， 可 以在空中手势编码匹配运算上， 定义一些算法， 从而实现不但准确识別 不同手势， 而且让识别更人性化识别到做出空中手势的用 户的意图。

通过以上例子分析， 更体现出本发明空中手势识别的方法特点与优 势。 但需要说明的是， 本发明所述识别方法不局限与本实施例中所示 的 空中手势笔画， 上述单元和系统实施例中， 所包括的各个模块或单元只 是按照功能逻辑进行划分的， 但并不局限于上述的划分， 只要能够实现 相应的功能即可； 另外， 各功能模块的具体名称也只是为了便于相互区 分， 并不用于限制本发明的保护范围。

本发明实施例还提供一种终端， 该终端包括上述空中手势的识别装 置。

本发明实施例还提供一种终端， 所述终端包括： 传感器和处理器， 其中， 所述传感器与处理器连接；

所述传感器， 用于以设定的采样频率获取空中手势的即时点 位置信 息， 并将即时点位置信息发送给所述处理器；

所述处理器， 用于通过所述即时点位置信息确定即时轨迹段 及其所 对应的手势笔画及所述手势笔画的笔画编号； 才艮据该手势笔画的编号和 依据所述即时点位置信息计算出的即时轨迹段 的位移， 获取该手势笔画 对应的编码； 将手势笔画对应的编码按手势笔画的先后顺序 组合起来得 到该空中手势的编码。

可选地，上述处理器具体用于按即时轨迹段起 点为原点建立坐标系， 将接收到的即时点位置信息， 换算为该坐标系中的坐标， 并根据即时点 的坐标， 算出即时点与坐标系原点的连线和坐标 X轴之间的角度 α , 算 出即时点与上一釆样点的连线与坐标 X轴之间的角度 β, 并根据这两个 角度， 确定当前即时轨迹段所对应的手势笔画编号， 当手势笔画编号发 生变化时， 将当前轨迹段的起点与终点坐标、 手势笔画编号发给位移判 断模块； 所述 α和 β属性发生根本变化具体为， 当所述 α和 β的变化值 超出阔值时， 确定所述 α和 β属性发生根本变化。

所述处理器还用于根据接收的起点和终点坐标 ， 计算当前轨迹段的 位移， 并该位移连同接收的手势笔画编号； 根据接收的手势笔画编号和 位移， 查询预存的手势笔画编码表， 获取当前轨迹段对应的手势编码。

本领域技术人员可以理解， 本发明实施例提供的非线性容限的补偿 方法中， 其全部或部分步骤是可以通过程序指令相关的 硬件来完成。 比 如可以通过计算机运行程来完成。 该程序可以存储在可读取存储介质， 例如， 随机存储器、 磁盘、 光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已， 并不用以限制本发明， 凡 在本发明的精神和原则之内， 所做的任何修改、 等同替换、 改进等， 均 应包含在本发明保护的范围之内。