专利名称：用手势控制虚拟水族活动的方法
技术领域：
本发明涉及虚拟技术，尤其设计一种用手势控制虚拟水族活动的方法。
背景技术：
海底世界和海底水族都非常令人感兴趣，但是由于各种条件的限制，人们通常无法接触到海底世界和海底水族。
于是，通过虚拟现实技术来实现海底世界景观和海底水族的活动成为一个很好的选择。和大多数虚拟技术一样，实现海底世界景观和海底水族需要以下硬件系统图像采集设备，主要是采集参与者的影像，参与者的影像中包含有控制命令信息；图像识别设备，从上述图像采集设备采集的影像中识别出表示控制命令的图像；控制设备，根据参与者发出的控制命令，控制设备进行相应的处理；图像生成设备，再控制设备的控制下生成相应的图像，该图像是指环境图像或背景图像。
显示设备，显示环境或背景图像，是参与者具有一种身临其境的感觉。
对于参与者来说，如何向虚拟的动物发布命令是影响参与者兴趣的重要因素，目前的命令接收设备局限于手动输入，需要参与者使用特定的键盘或控制器来输入指令，因此给参与者带来了不少不便。于是，如何改进输入命令的方式就成了一个重要的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种以手势作为命令输入方式的控制方法。
本发明采用如下技术方案一种用手势控制虚拟水族活动的方法，应用在包括图像采集设备，图像识别设备，图像生成设备、显示设备和控制设备的硬件系统上，该方法包括a.显示所述水族种类及相互关系，所述显示设备显示预先设定的水族的种类，并显示它们之间的相互关系；b.所述控制设备接收开始采集信号，所述图像采集设备采集手势图像；c.所述图像识别设备识别b中所述图像采集设备采集的手势图像，将其分入到预先设定的手势种类中，如果无法识别，则回到步骤b再采集一次手势图像；d.所述控制设备按照c中所述识别出的手势图像，选择其所对应的一种水族，所述手势图像和所述水族是预先对应的；e.所述控制设备接收开始活动信号，所述图像采集设备再一次采集手势图像；f.所述图像识别设备识别e中所述图像采集设备采集的手势图像，将其分入到预先设定的手势种类中，如果无法识别，则回到步骤e再采集一次手势图像；g.所述控制设备按照f中所述识别出的手势图像，选择其所对应的一种动作，所述手势图像和所述动作是预先对应的；h.所述图像生成设备按照g中所确定的动作，生成所述种类的水族进行所述动作的一系列影像；i.所述控制设备检测所述水族的位置以及它与其它虚拟水族的所述相互关系，根据检测结果进行操作；i.所述控制设备检测是否收到结束信号，若收到，则结束整个过程；若没有结束，则到步骤e继续采集手势图像。
按照本发明的一个实施例，所述步骤a中的相互关系是食物链关系，所述步骤i，中的所述相互关系也为食物链关系，所述控制设备中保存有预先设定的食物链关系并在所述步骤a中显示；所述所有水族均设定一捕食范围，若一所述水族在其捕食范围内有其食物存在，则所述水族做出捕食动作，若所述水族进入其捕食者的捕食范围，则被捕食，被捕食后，到步骤b重新选择一种水族。或者寄生关系。在另一个实施例中，所述步骤a中的相互关系是食物链关系，所述步骤i中的所述相互关系也为寄生关系，所述控制设备中保存有预先设定的寄生关系并在所述步骤a中显示；所述所有水族均设定一寄生活动范围，若一所述水族在其寄生活动范围内有其宿主存在，则所述水族做出寄生动作，寄生后，到步骤b重新选择一种水族；若所述水族在其寄生范围内有其寄生者存在，则被寄生。
按照本发明的一个实施例，所述步骤c识别手势图像，先将所述手势图像进行二值化，根据其灰度确定手正面图像还是手背面图像，再识别所述手势图像的边缘，根据伸出手指的数量来确定所述手势图像的分类。可根据手的正反面和伸出手指的数量将所述手势图像分成10类。
按照本发明的一个实施例，所述步骤h生成图像，根据所确定的动作，确定对应该动作的多帧图像；所述图像生成设备中保存有预先设定的对应所有动作的图像，并且每一动作与其中的多帧图像相对应。
采用了本发明的技术方案后，参与者可使用手势来控制虚拟水族的活动，大大地方便了参与者，提高了参与者的兴趣。
图1是本发明的一个实施例的流程图。
图2A-E是本发明的一个实施例使用的手势的示意图。
图3是实现本发明的硬件设备的框图。
具体实施例方式
下面结合实施例和附图来进一步说明本发明的技术方案。
首先看一下实现本发明的硬件设备，如图3所示，包括图像采集设备31、图像识别设备32、图像生成设备33、显示设备34和控制设备35。其中图像采集设备31是可以是普通摄像机或红外摄像机，考虑到显示虚拟水族的环境可能比较昏暗，最好是采用红外摄像机，再下面将要介绍的实施例中，就是使用的红外摄像机作为图像采集设备31。图像生成设备33可以是运行图形生成软件的计算机，例如运行OpenInventor或者OpenGL的计算机。而控制设备35可以使用普通的计算机来实现。
本发明的方法包括以下步骤，如图1所示
a.显示水族种类及相互关系，显示设备34显示预先设定的水族的种类，并显示它们之间的相互关系。一般来说，水族种类的数量和定义的手势的数量是相同的，在该实施例中，由于定义了10种手势，所以水族的种类不超过10种，水族之间的相互关系有很多，这里举两个例子来说明食物链关系，在控制设备35中保存有预先设定的食物链关系并在步骤a中显示各水族之间的捕食与被捕食的关系；寄生关系，控制设备35中保存有预先设定的寄生关系并在步骤a中显示该寄生关系；b.控制设备35接收开始采集信号，图像采集设备31采集手势图像。该实施例中，控制设备35使用普通的计算机来实现的，所以这里的开始采集信号是由普通计算机的输入设备来输入的，并不是由图像采集设备31采集的。该实施例中，图像采集设备31是红外线摄像机，它将采集参与者的手势，当然，参与者也需要将手放到红外线摄像机的采集范围内。
c.图像识别设备32识别b中图像采集设备31采集的手势图像，将其分入到预先设定的手势种类中，如果无法识别，则回到步骤b再采集一次手势图像。在该实施例中，识别采用下述方法先将手势图像进行二值化，根据其灰度确定手正面图像还是手背面图像，一般来说，正面(手心)的灰度较低而背面(手背)的灰度较高，可预先定义一个门限值，高于该门限值判断为背面，低于该门限值判断为正面；再识别手势图像的边缘，根据提取的手势图像的边缘到模型库里进行模糊识别，模型库里保存了相应的的各种手指数量的手势的图像，以此来确定手势图像中的手指数量并进行分类。在采集图像时，肯定会有无用的干扰图像出现，所以在将手势图像二值化之后还需要进行去干扰的处理，这也是业内所熟知的技术，本发明只是应用该技术。如果干扰较严重而无法识别时，重新采集一次图像。
d.控制设备35按照c中识别出的手势图像，选择其所对应的一种水族，手势图像和水族是预先对应的，这在上面已经说过了，一种手势对应一种水族，这种对应关系是预先定义的，并且在上一步骤c时可以显示在显示装置34上。该实施例中，手势的数量为10种，因此水族的数量不超过10种。
e.控制设备35接收开始活动信号，该开始活动信号也是通过计算机的输入设备输入的，输入该活动信号后，说明对水族种类的选择已经结束了，下面将进入对水族的动作控制，所以此时图像采集设备31再一次采集手势图像是用于对水族动作的控制。
f.图像识别设备32识别e中图像采集设备31采集的手势图像，将其分入到预先设定的手势种类中，如果无法识别，则回到步骤e再采集一次手势图像；该步骤类似于步骤c的处理过程，其区别在于一种手势对应一种动作，这种对应关系是预先定义的，并且在上一步骤e时可以显示在显示装置34上。该实施例中，手势的数量为10种，因此对应的动作的数量不超过10种。
g.控制设备35按照f中识别出的手势图像，选择其所对应的一种动作，手势图像和动作是预先对应的；h.图像生成设备33按照g中所确定的动作，生成选择的种类的水族进行动作的一系列影像。可根据所确定的动作，确定对应该动作的多帧图像；图像生成设备33中保存有预先设定的对应所有动作的图像，并且每一动作与其中的多帧图像相对应。
i.控制设备35检测水族的位置以及它与其它虚拟水族的相互关系，根据检测结果进行操作；参照步骤a中描述的两种相互关系食物链关系和寄生关系分别进行描述。如果设定为食物链关系，控制设备35中保存有预先设定的食物链关系并在步骤a中显示；为所有水族均设定一捕食范围，若一水族在其捕食范围内有其食物存在，则水族做出捕食动作，若水族进入其捕食者的捕食范围，则被捕食，被捕食后，到步骤b重新选择一种水族。如果设定为寄生关系，控制设备35中保存有预先设定的寄生关系并在所述步骤a中显示；所有水族均设定一寄生活动范围，若一水族在其寄生活动范围内有其宿主存在，则水族做出寄生动作，寄生后，到步骤b重新选择一种水族；若水族在其寄生范围内有其寄生者存在，则被寄生。
j.控制设备35检测是否收到结束信号，若收到，则结束整个过程；若没有结束，则到步骤e继续采集手势图像。控制设备35接收到的结束信号是一定时信号或一终止信号。因为该实施例中控制设备35为普通计算机，因此定时信号可由该计算机通过软件定时产生，而终止信号可由该计算机的输入设备输入。
在该实施例中，总共定义了10种手势，手的正面5种，背面5种，图2A-E图示了手的背面5种手势的示意图，分别是1根手指到5根手指。当然，还可以定义更多种类的手势，这里就不再一一描述了，但这种改变应被视为在本发明的发明范围之内。
本发明提供了一种用手势控制虚拟水族活动的方法，使参与者可使用手势来控制虚拟水族的活动，大大地方便了参与者，提高了参与者的兴趣。
上述实施例是提供给熟悉本领域内的人员来实现或使用本发明的，熟悉本领域的人员可在不脱离本发明的发明思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。
权利要求
1.一种用手势控制虚拟水族活动的方法，应用在包括图像采集设备，图像识别设备，图像生成设备、显示设备和控制设备的硬件系统上，该方法包括a.显示所述水族种类及相互关系，所述显示设备显示预先设定的水族的种类，并显示它们之间的相互关系；b.所述控制设备接收开始采集信号，所述图像采集设备采集手势图像；c.所述图像识别设备识别b中所述图像采集设备采集的手势图像，将其分入到预先设定的手势种类中，如果无法识别，则回到步骤b再采集一次手势图像；d.所述控制设备按照c中所述识别出的手势图像，选择其所对应的一种水族，所述手势图像和所述水族是预先对应的；e.所述控制设备接收开始活动信号，所述图像采集设备再一次采集手势图像；f.所述图像识别设备识别e中所述图像采集设备采集的手势图像，将其分入到预先设定的手势种类中，如果无法识别，则回到步骤e再采集一次手势图像；g.所述控制设备按照f中所述识别出的手势图像，选择其所对应的一种动作，所述手势图像和所述动作是预先对应的；h.所述图像生成设备按照g中所确定的动作，生成所述种类的水族进行所述动作的一系列影像；i.所述控制设备检测所述水族的位置以及它与其它虚拟水族的所述相互关系，根据检测结果进行操作；j.所述控制设备检测是否收到结束信号，若收到，则结束整个过程；若没有结束，则到步骤e继续采集手势图像。
2.如权利要求1所述的用手势控制虚拟水族活动的方法，其特征在于，所述步骤a中的相互关系是食物链关系或者寄生关系。
3.如权利要求1所述的用手势控制虚拟水族活动的方法，其特征在于，所述图像采集设备为红外线摄像机。
4.如权利要求1所述的用手势控制虚拟水族活动的方法，其特征在于，所述步骤c识别手势图像，先将所述手势图像进行二值化，根据其灰度确定手正面图像还是手背面图像，再识别所述手势图像的边缘，根据伸出手指的数量来确定所述手势图像的分类。
5.如权利要求4所述的用手势控制虚拟水族活动的方法，其特征在于，根据手的正反面和伸出手指的数量将所述手势图像分成10类。
6.如权利要求1所述的用手势控制虚拟水族活动的方法，其特征在于，所述步骤h生成图像，根据所确定的动作，确定对应该动作的多帧图像；所述图像生成设备中保存有预先设定的对应所有动作的图像，并且每一动作与其中的多帧图像相对应。
7.如权利要求1所述的用手势控制虚拟水族活动的方法，其特征在于，所述步骤i，所述相互关系为食物链关系，所述控制设备中保存有预先设定的食物链关系并在所述步骤a中显示；所述所有水族均设定一捕食范围，若一所述水族在其捕食范围内有其食物存在，则所述水族做出捕食动作，若所述水族进入其捕食者的捕食范围，则被捕食，被捕食后，到步骤b重新选择一种水族。
8.如权利要求1所述的用手势控制虚拟水族活动的方法，其特征在于，所述步骤i，所述相互关系为寄生关系，所述控制设备中保存有预先设定的寄生关系并在所述步骤a中显示；所述所有水族均设定一寄生活动范围，若一所述水族在其寄生活动范围内有其宿主存在，则所述水族做出寄生动作，寄生后，到步骤b重新选择一种水族；若所述水族在其寄生范围内有其寄生者存在，则被寄生。
9.如权利要求1所述的用手势控制虚拟水族活动的方法，其特征在于，所述步骤j，所述控制设备接收到的结束信号是一定时信号或一终止信号。
全文摘要
本发明公开了一种用手势控制虚拟水族活动的方法，包括以下步骤a.显示水族种类及相互关系；b.采集手势图像；c.识别b中采集的手势图像；d.按照c中的手势图像选择水族；e.控制设备接收开始活动信号，再一次采集手势图像；f.识别e中采集的手势图像；g.按照f中识别出的手势图像选择动作；h.按照g中所确定的动作生成水族进行动作的一系列影像；i.控制设备检测水族的位置以及它与其它虚拟水族的相互关系，根据检测结果进行操作；j.控制设备检测是否收到结束信号。该方法使参与者可使用手势来控制虚拟水族的活动，大大地方便了参与者，提高了参与者的兴趣。
文档编号G06F3/00GK1635455SQ200310124508
公开日2005年7月6日 申请日期2003年12月30日 优先权日2003年12月30日
发明者胡学增, 粱兆正, 许永顺, 吴为昊, 柯少敏, 肖建敏 申请人:上海科技馆