Chương 2 : TỔNG QUAN VỀ NGÔN NGỮ KÝ HIỆU
3.2 Nhận dạng bàn tay dựa trên thông tin về chiều sâu
Phương pháp nhận dạng đối tượng là bàn tay dựa trên thơng tin về chiều sâu có thể phân làm hai loại: dựa trên mô hinh hoặc dựa trên chuyển động. Phương pháp truy bắt đối tượng dựa trên mơ hình sử dụng mơ hình khung xương 3D vừa khớp với bàn tay. Phương pháp truy bắt đối tượng dựa trên chuyển động sử dụng chuyển động của bàn tay trong khơng gian chiều sâu.
Để có thể nhận dạng được bàn tay trước tiên cần hiểu được câu trúc các khớp của bàn tay. Các ngón tay được kết nối với nhau bởi các khớp nối có một hoặc nhiều bậc tự do. Hình 3.4 biểu diễn các khớp nối cùng số bậc tự do tương ứng tạo thành tổng cộng 26 bậc tự do của bàn tay. Trong đó, cổ tay có 6 bậc tự do với 3 bậc tự do cho chuyển động tịnh tiến trong không gian và 3 bậc tự do cho chuyển động xoay quanh các trục. Năm ngón tay mỗi ngón có 4 bậc tự do với 2 bậc cho khớp gốc ngón tay (gập/ngửa và khép/mở) và 1 bậc cho mỗi khớp cịn lại.
Hình 3.4: Mơ hình động học của bàn tay.
Với cách biểu diễn như vậy, động học của mỗi ngón tay được xác định bởi một vector gồm 4 tham số góc: Trong đó , là hai góc quay của khớp gốc,
là góc quay của khớp giữa và là góc quay của khớp đỉnh.
Tương tự, vị trí và hướng của bàn tay được xác định qua cổ tay bởi vectơ gồm 6 tham số:
= ( , , , , , )
Trong đó , , là tọa độ của cổ tay trong không gian và , , là hướng của bàn tay quay quanh các trục tương ứng. Như vậy, tư thế của bàn tay hoàn tồn xác định khi biết 26 tham số góc:
ℎ = ( , ), = 1,2, … ,5
Trong phương pháp truy bắt đối tượng dựa trên chuyển động, phương pháp này tìm kiếm những chuyển động nguyên thuỷ từ những ảnh tích luỹ dựa trên dữ liệu 3D. Nó phát hiện ra chuyển động bằng cách sử dụng giá trị chiều sâu được so sánh với dữ liệu ảnh chiều sâu trước và ảnh chiều sâu sau. Giá trị khác biệt giữa những khung ảnh được tích luỹ dùng trong việc truy bắt chuyển động.
Như thế, thông tin chủ yếu được sử dụng để nhận dạng bàn tay là thơng tin về chiều sâu. Hình ảnh thu được từ camera màu bình thường bị ảnh hưởng nhiều bởi điều kiện chiếu sáng. Trong khi đó, ảnh thu được từ cảm biến chiều sâu không bị ảnh hưởng bởi điều kiện chiếu sang. Để nhận dạng được vị trí, cử chỉ của cánh tay và bàn tay, tất cả các dữ liệu mà cảm biến thu nhận được trong không gian ba chiều được sử dụng để tính tồn phát hiện ra vị trí cũng như cử chỉ của cánh tay và bàn tay. Ngoài hai thơng tin theo phương x và y, cịn có thơng tin theo phương z, từ đó có thể nhận biết cách chính xác vị trí của tay và bàn tay trong không gian. Những đặc điểm của camera cảm biến chiều sâu sẽ đưởc trình bày rõ ràng hơn khi so sánh với dữ liệu thu nhận được nhờ vào camera thông thường. Bảng 3.1 dưới đây so sánh ưu điểm và nhược điểm của hai loại thông tin thu nhận được từ camera ảnh bình thường và cảm biến chiều sâu.
(3.9)
Thông tin màu sắc Thông tin chiều sâu Ưu điểm Dễ phát hiện những đặc tính
Phương pháp không xâm lấn
Ổn định trước sự thay đổi của ánh sáng
Nhận được giá trị thật về chiều sâu
Non-intrusive method Nhược điểm ảnh hưởng nhiều dưới các điều
kiện ánh sáng
Khó tìm ra những đặc tính riêng Nhiễu nhiều đặc biệt ở biên đối tượng
Bảng 3.1 : So sánh ưu nhược điểm của hai loại thông tin thu được từ camera ảnh bình thường và thơng tin thu được từ cảm biến chiều sâu.