动作捕捉方法和装置、用于非接触输入的方法和装置.pdf

本发明公开一种动作捕捉方法和装置、用于非接触输入的方法和装置。其中在动作捕捉方法中，在拍摄的图像中选择标的物，在图像中根据标的物的运动，确定与标的物相关联的动作节点，依次记录动作节点在预定坐标范围的坐标信息，根据动作节点的坐标信息确定标的物的运动轨迹。从而为非接触操作提供了便利，提高了用户体验。

权利要求书
1.  一种动作捕捉方法，其特征在于，包括：
在拍摄的图像中选择标的物；
在图像中根据标的物的运动，确定与标的物相关联的动作节点；
依次记录动作节点在预定坐标范围的坐标信息；
根据动作节点的坐标信息确定标的物的运动轨迹。

2.  根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
在拍摄的图像中选择标的物的步骤包括：
利用间隔为预定时间间隔的两帧图像，识别发生移动的对象；
在发生移动的对象中，选择直线移动距离最大的对象作为标的物。

3.  根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
在图像中根据标的物的运动，确定与标的物相关联的动作节点的步 骤包括：
在图像中根据标的物的运动，判断标的物的移动速度是否小于预定 的速度阈值；
若标的物的移动速度小于预定速度阈值，则将标的物在移动速度小 于预定速度阈值时的位置作为动作节点，并按顺序为动作节点分配相应 的节点标识。

4.  根据权利要求3所述的方法，其特征在于，
根据动作节点的坐标信息确定标的物的动作的步骤包括：
利用动作节点的坐标信息，在节点标识相邻的两个动作节点之间建 立连线，并对连线进行平滑处理，以得到标的物的运动轨迹。

5.  一种动作捕捉装置，其特征在于，包括拍摄单元、标的物选择 单元、动作节点确定单元、坐标记录单元和动作确定单元，其中：
拍摄单元，用于拍摄图像信息；
标的物选择单元，用于在拍摄的图像中选择标的物；
动作节点确定单元，用于在图像中根据标的物的运动，确定与标的 物相关联的动作节点；
坐标记录单元，用于依次记录动作节点在预定坐标范围的坐标信 息；
动作确定单元，用于根据动作节点的坐标信息确定标的物的运动轨 迹。

6.  根据权利要求5所述的装置，其特征在于，
标的物选择单元还用于利用间隔为预定时间间隔的两帧图像，识别 发生移动的对象；在发生移动的对象中，选择直线移动距离最大的对象 作为标的物。

7.  根据权利要求5所述的装置，其特征在于，
动作节点确定单元还用于在图像中根据标的物的运动，判断标的物 的移动速度是否小于预定的速度阈值；若标的物的移动速度小于预定速 度阈值，则将标的物在移动速度小于预定速度阈值时的位置作为动作节 点，并按顺序为动作节点分配相应的节点标识。

8.  根据权利要求7所述的装置，其特征在于，
动作确定单元还用于利用动作节点的坐标信息，在节点标识相邻的 两个动作节点之间建立连线，并对连线进行平滑处理，以得到标的物的 运动轨迹。

9.  一种用于非接触输入的方法，其特征在于，包括：
利用权利要求1-4中任一项涉及的动作捕捉方法确定标的物的运动 轨迹；
判断所述运动轨迹与预定轨迹是否相同；
若所述运动轨迹与预定轨迹相同，则执行相应的应用。

10.  一种用于非接触输入的用户终端，其特征在于，包括动作捕捉 装置、识别单元和应用执行单元，其中：
动作捕捉装置为权利要求5-8中任一项涉及的动作捕捉装置；
识别单元，用于判断所述运动轨迹与预定轨迹是否相同；
应用执行单元，用于根据识别单元的判断结果，若所述运动轨迹与 预定轨迹相同，则执行相应的应用。

说明书动作捕捉方法和装置、用于非接触输入的方法和装置
技术领域
本发明涉及通信领域，特别涉及一种动作捕捉方法和装置、用于 非接触输入的方法和装置。
背景技术
目前的各种动作捕捉技术，都是基于动作全流程的捕捉，虽然能 获得较高精度的识别效果，但由于对处理器要求较高和数据传输量较 大，因此很难直接应用于移动终端上。
移动终端目前的操作基本上都基于触屏控制，如果有非手指接触 场景，则用户很难操作。目前摄像头动作捕捉技术在智能家电和游戏 机领域已经有相关的应用，但移动终端上目前还没有类似应用。
发明内容
本发明实施例提供一种动作捕捉方法和装置、用于非接触输入的方 法和装置。通过对拍摄图像中的移动标的物进行识别，并根据其运动过 程，对其运动节点进行捕捉，从而为非接触操作提供了便利，提高了用 户体验。
根据本发明的一个方面，提供一种动作捕捉方法，包括：
在拍摄的图像中选择标的物；
在图像中根据标的物的运动，确定与标的物相关联的动作节点；
依次记录动作节点在预定坐标范围的坐标信息；
根据动作节点的坐标信息确定标的物的运动轨迹。
优选的，在拍摄的图像中选择标的物的步骤包括：
利用间隔为预定时间间隔的两帧图像，识别发生移动的对象；
在发生移动的对象中，选择直线移动距离最大的对象作为标的物。
优选的，在图像中根据标的物的运动，确定与标的物相关联的动作 节点的步骤包括：
在图像中根据标的物的运动，判断标的物的移动速度是否小于预定 的速度阈值；
若标的物的移动速度小于预定速度阈值，则将标的物在移动速度小 于预定速度阈值时的位置作为动作节点，并按顺序为动作节点分配相应 的节点标识。
优选的，根据动作节点的坐标信息确定标的物的动作的步骤包括：
利用动作节点的坐标信息，在节点标识相邻的两个动作节点之间建 立连线，并对连线进行平滑处理，以得到标的物的运动轨迹。
根据本发明的另一方面，提供一种动作捕捉装置，包括拍摄单元、 标的物选择单元、动作节点确定单元、坐标记录单元和动作确定单元， 其中：
拍摄单元，用于拍摄图像信息；
标的物选择单元，用于在拍摄的图像中选择标的物；
动作节点确定单元，用于在图像中根据标的物的运动，确定与标的 物相关联的动作节点；
坐标记录单元，用于依次记录动作节点在预定坐标范围的坐标信 息；
动作确定单元，用于根据动作节点的坐标信息确定标的物的运动轨 迹。
优选的，标的物选择单元还用于利用间隔为预定时间间隔的两帧图 像，识别发生移动的对象；在发生移动的对象中，选择直线移动距离最 大的对象作为标的物。
优选的，动作节点确定单元还用于在图像中根据标的物的运动，判 断标的物的移动速度是否小于预定的速度阈值；若标的物的移动速度小 于预定速度阈值，则将标的物在移动速度小于预定速度阈值时的位置作 为动作节点，并按顺序为动作节点分配相应的节点标识。
优选的，动作确定单元还用于利用动作节点的坐标信息，在节点标 识相邻的两个动作节点之间建立连线，并对连线进行平滑处理，以得到 标的物的运动轨迹。
根据本发明的另一方面，提供一种用于非接触输入的方法，包括：
利用上述任一实施例涉及的动作捕捉方法确定标的物的运动轨迹；
判断所述运动轨迹与预定轨迹是否相同；
若所述运动轨迹与预定轨迹相同，则执行相应的应用。
根据本发明的另一方面，提供一种用于非接触输入的用户终端，包 括动作捕捉装置、识别单元和应用执行单元，其中：
动作捕捉装置为上述任一实施例涉及的动作捕捉装置；
识别单元，用于判断所述运动轨迹与预定轨迹是否相同；
应用执行单元，用于根据识别单元的判断结果，若所述运动轨迹与 预定轨迹相同，则执行相应的应用。
本发明通过在拍摄的图像中选择标的物，在图像中根据标的物的运 动，确定与标的物相关联的动作节点，依次记录动作节点在预定坐标范 围的坐标信息，根据动作节点的坐标信息确定标的物的运动轨迹。从而 为非接触操作提供了便利，提高了用户体验。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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为本发明动作捕捉方法一个实施例的示意图。
图2为时刻t的图像帧的示意图。
图3为时刻t+t′的图像帧的示意图。
图4为标的物运动一个实施例的示意图。
图5为确定动作节点坐标参数一个实施例的示意图。
图6为本发明动作捕捉装置一个实施例的示意图。
图7为本发明用于非接触输入的方法一个实施例的示意图。
图8为本发明用于非接触输入的用户终端一个实施例的示意图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实 施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实 际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限 制。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。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相 对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺 寸并不是按照实际的比例关系绘制的。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详 细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说 明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是 示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具 有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此， 一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行 进一步讨论。
图1为本发明动作捕捉方法一个实施例的示意图。优选的，本实施 例的方法步骤可由动作捕捉装置执行。
步骤101，在拍摄的图像中选择标的物。
优选的，在拍摄的图像中选择标的物的步骤包括：
利用间隔为预定时间间隔的两帧图像，识别发生移动的对象。在发 生移动的对象中，选择直线移动距离最大的对象作为标的物。
图2为时刻t的图像帧的示意图，图3为时刻t+t′的图像帧的示意 图。从图2和图3中可以看到，在时间间隔t′内，三个对象均发生了移 动，其中第一个对象的直线移动距离为x1，第二个对象的直线移动距 离为x2，第三个对象的直线移动距离为x3，且x2≥x1≥x3。因此将第二 个对象作为标的物。
例如，若一个人在摄像头的视野范围内挥动拳头，相比于头部、或 者身体其它部位的移动，拳头的移动范围更大，此时可将拳头作为标的 物。
步骤102，在图像中根据标的物的运动，确定与标的物相关联的动 作节点。
优选的，在图像中根据标的物的运动，确定与标的物相关联的动作 节点的步骤包括：
在图像中根据标的物的运动，判断标的物的移动速度是否小于预定 的速度阈值。若标的物的移动速度小于预定速度阈值，则将标的物在移 动速度小于预定速度阈值时的位置作为动作节点，并按顺序为动作节点 分配相应的节点标识。
图4为标的物运动一个实施例的示意图。如图4所示，在标的物的 整个过程中，若标的物的移动速度低于速度阈值vi，则可认为此处为相 对静止点，否则认为该处为动作节点。通常，将第一个动作节点作为起 始点，将最后一个动作节点作为结束点。
例如，图4中标记圆圈处的速度v1、v2、v3、v4均小于速度阈值 vi，则将这四处作为动作节点。
步骤103，依次记录动作节点在预定坐标范围的坐标信息。
优选的，以摄像头摄录图像的左上角为原点建立坐标系，设横坐标 以xi为一个计量单位，纵坐标以yi为一个计量单位，将屏幕划分为若 干网格。若动作节点落在某个相应的网格中，则该节点坐标为该坐标系 中的相应参数。
图5为确定动作节点坐标参数一个实施例的示意图。例如，在图5 中，p3点的坐标为（p3x=2，p3y=3）。
接下来，可将动作节点数据转换为JSON（JavaScript Object  Notation）格式数据。相应的转换如表1所示。

表1
步骤104，根据动作节点的坐标信息确定标的物的运动轨迹。
优选的，根据动作节点的坐标信息确定标的物的动作的步骤包括：
利用动作节点的坐标信息，在节点标识相邻的两个动作节点之间建 立连线，并对连线进行平滑处理，以得到标的物的运动轨迹。
基于本发明上述实施例提供的动作捕捉方法，通过在拍摄的图像中 选择标的物，在图像中根据标的物的运动，确定与标的物相关联的动作 节点，依次记录动作节点在预定坐标范围的坐标信息，根据动作节点的 坐标信息确定标的物的运动轨迹。从而为非接触操作提供了便利，提高 了用户体验。
图6为本发明动作捕捉装置一个实施例的示意图。如图6所示，动 作捕捉装置为拍摄单元601、标的物选择单元602、动作节点确定单元 603、坐标记录单元604和动作确定单元605。其中：
拍摄单元601，用于拍摄图像信息。
标的物选择单元602，用于在拍摄的图像中选择标的物。
动作节点确定单元603，用于在图像中根据标的物的运动，确定与 标的物相关联的动作节点。
坐标记录单元604，用于依次记录动作节点在预定坐标范围的坐标 信息；
动作确定单元605，用于根据动作节点的坐标信息确定标的物的运 动轨迹。
基于本发明上述实施例提供的动作捕捉装置，通过在拍摄的图像中 选择标的物，在图像中根据标的物的运动，确定与标的物相关联的动作 节点，依次记录动作节点在预定坐标范围的坐标信息，根据动作节点的 坐标信息确定标的物的运动轨迹。从而为非接触操作提供了便利，提高 了用户体验。
优选的，标的物选择单元602还用于利用间隔为预定时间间隔的两 帧图像，识别发生移动的对象；在发生移动的对象中，选择直线移动距 离最大的对象作为标的物。
优选的，动作节点确定单元603还用于在图像中根据标的物的运 动，判断标的物的移动速度是否小于预定的速度阈值；若标的物的移动 速度小于预定速度阈值，则将标的物在移动速度小于预定速度阈值时的 位置作为动作节点，并按顺序为动作节点分配相应的节点标识。
优选的，动作确定单元605还用于利用动作节点的坐标信息，在节 点标识相邻的两个动作节点之间建立连线，并对连线进行平滑处理，以 得到标的物的运动轨迹。
通过利用本发明提供的动作捕捉方案，可便于实现用户的非接触操 作控制。
图7为本发明用于非接触输入的方法一个实施例的示意图。优选 的，该实施例的方法步骤可由用于非接触输入的用户终端执行。
步骤701，在执行相关应用时，在拍摄的图像中选择标的物。
步骤702，在图像中根据标的物的运动，确定与标的物相关联的动 作节点。
步骤703，依次记录动作节点在预定坐标范围的坐标信息。
步骤704，根据动作节点的坐标信息确定标的物的运动轨迹。
步骤705，判断所述运动轨迹与预定轨迹是否相同。
步骤706，若所述运动轨迹与预定轨迹相同，则执行相应的应用。
步骤707，若所述运动轨迹与预定轨迹不同，则不执行相应的应用。
例如，当用户操作用户终端时，在正常的操作中，可加入上述非接 触输入以进一步提高系统的安全性。例如需要用户在摄像头前用手画一 个特定形状的图形。用户终端在识别出手的运动轨迹后，判断该运动轨 迹是否与预定轨迹相同。若两者相同，可继续执行相应的应用。否则拒 绝执行该应用。
图8为本发明用于非接触输入的用户终端一个实施例的示意图。如 图8所示，用户终端包括动作捕捉装置801、识别单元802和应用执行 单元803。其中：
动作捕捉装置801，为图6中任一实施例涉及的动作捕捉装置。
识别单元802，用于判断所述运动轨迹与预定轨迹是否相同。
应用执行单元803，用于根据识别单元802的判断结果，若所述运 动轨迹与预定轨迹相同，则执行相应的应用。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步 骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所 述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介 质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的 或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技 术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理 和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适 于特定用途的带有各种修改的各种实施例。