Hand gesture recognition is an important area of research in the field of Human Computer Interaction (HCI). The geometric attributes of the hand play an important role in hand shape reconstruction and gesture recognition. That said, fingertips are one of the important attributes for the detection of hand gestures and can provide valuable information from hand images. Many methods are available in scientific literature for fingertips detection with an open hand but very poor results are available for fingertips detection when the hand is closed. This paper presents a new method for the detection of fingertips in a closed hand using the corner detection method and an advanced edge detection algorithm. It is important to note that the skin color segmentation methodology did not work for fingertips detection in a closed hand. Thus the proposed method applied Gabor filter techniques for the detection of edges and then applied the corner detection algorithm for the detection of fingertips through the edges. To check the accuracy of the method, this method was tested on a vast number of images taken with a webcam. The method resulted in a higher accuracy rate of detections from the images. The method was further implemented on video for testing its validity on real time image capturing. These closed hand fingertips detection would help in controlling an electro-mechanical robotic hand via hand gesture in a natural way.
In this paper, we present a novel vision-based method of recognizing finger actions for use in electronic appliance interfaces. Human skin is first detected by color and consecutive motion information. Then, fingertips are detected by a novel scale-invariant angle detection based on a variable k-cosine. Fingertip tracking is implemented by detected region-based tracking. By analyzing the contour of the tracked fingertip, fingertip parameters, such as position, thickness, and direction, are calculated. Finger actions, such as moving, clicking, and pointing, are recognized by analyzing these fingertip parameters. Experimental results show that the proposed angle detection can correctly detect fingertips, and that the recognized actions can be used for the interface with electronic appliances.
In this paper, we propose an AR(augmented reality) system using user's bare hand based on computer vision. It is important for registering a virtual object on the real input image to detect and track correct feature points. The AR systems with markers are stable but they can not register the virtual object on an acquired image when the marker goes out of a range of the camera. There is a tendency to give users inconvenient environment which is limited to control a virtual object. On the other hand, our system detects fingertips as fiducial features using adaptive ellipse fitting method considering the geometric characteristics of hand. It registers the virtual object stably by getting movement of fingertips with determining the shortest distance from a palm center. We verified that the accuracy of fingertip detection over 82.0% and fingertip ordering and tracking have just 1.8% and 2.0% errors for each step. We proved that this system can replace the marker system by tacking a camera projection matrix effectively in the view of stable augmentation of virtual object.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.4
no.4
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pp.618-632
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2010
This paper presents a novel approach to control the augmented reality (AR) objects robustly in a marker-less AR system by fingertip tracking and hand pattern recognition. It is known that one of the promising ways to develop a marker-less AR system is using human's body such as hand or face for replacing traditional fiducial markers. This paper introduces a real-time method to manipulate the overlaid virtual objects dynamically in a marker-less AR system using both hands with a single camera. The left bare hand is considered as a virtual marker in the marker-less AR system and the right hand is used as a hand mouse. To build the marker-less system, we utilize a skin-color model for hand shape detection and curvature-based fingertip detection from an input video image. Using the detected fingertips the camera pose are estimated to overlay virtual objects on the hand coordinate system. In order to manipulate the virtual objects rendered on the marker-less AR system dynamically, a vision-based hand control interface, which exploits the fingertip tracking for the movement of the objects and pattern matching for the hand command initiation, is developed. From the experiments, we can prove that the proposed and developed system can control the objects dynamically in a convenient fashion.
Although big-sized markers are good for accurate marker recognition and tracking, they are easily occluded by other objects and deteriorate natural visualization and level of immersion during user interaction in AR environments. In this paper, we propose an approach to exploiting the use of rectangular markers to support tangible AR interaction based on fingertip touch using small-sized markers. It basically adjusts the length, width, and interior area of rectangular markers to make them more suitably fit to longish objects like fingers. It also utilizes convex polygons to resolve the partial occlusion of a marker and properly enlarges the pattern area of a marker while adjusting its size without deteriorating the quality of marker detection. We obtained encouraging results from users that the approach can provide better natural visualization and higher level of immersion, and be accurate and tangible enough to support a pseudo feeling of touching virtual products with human hands or fingertips during design evaluation of digital handheld products.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.20
no.10
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pp.1967-1972
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2016
This paper defines a distance graph for a hand region in a depth image and proposes an algorithm detecting finger using it. The distance graph is a graph expressing the hand contour with angles and Euclidean distances between the center of palm and the hand contour. Since the distance graph has local maximum at fingertips' position, we can detect finger points and recognize the number of them. The hand contours are always divided into 360 angles and the angles are aligned with the center of the wrist as a starting point. And then the proposed algorithm can well detect fingers without influence of the size and orientation of the hand. Under some limited recognition test conditions, the recognition test's results show that the recognition rate is 100% under 1~3 fingers and 98% under 4~5 fingers and that the failure case can also be recognized by simple conditions to be available to add.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SP
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v.45
no.2
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pp.29-36
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2008
In this paper we propose a real-time method to estimate a pointing region from two camera images. In general, a pointing target exists in the face direction when a human points to something. Therefore, we regard the direction of pointing as the straight line that connects the face position with the fingertip position. First, the method extracts two points in the face and the fingertips region by using detecting the skin color of human being. And we used the 3D geometric information to obtain a pointing detection and its region. In order to evaluate the performance, we have build up an ICIGS(Interactive Cinema Information Guiding System) with two camera and a beam project.
Vision-based Human computer interaction is an emerging field of science and industry to provide natural way to communicate with human and computer. Especially, recent increasing demands for mobile augmented reality require the development of efficient interactive technologies between the augmented virtual object and users. This paper presents a novel approach to construct marker-less mobile augmented reality object and control the object. Replacing a traditional market, the human hand interface is used for marker-less mobile augmented reality system. In order to implement the marker-less mobile augmented system in the limited resources of mobile device compared with the desktop environments, we proposed a method to extract an optimal hand region which plays a role of the marker and augment object in a realtime fashion by using the camera attached on mobile device. The optimal hand region detection can be composed of detecting hand region with YCbCr skin color model and extracting the optimal rectangle region with Rotating Calipers Algorithm. The extracted optimal rectangle region takes a role of traditional marker. The proposed method resolved the problem of missing the track of fingertips when the hand is rotated or occluded in the hand marker system. From the experiment, we can prove that the proposed framework can effectively construct and control the augmented virtual object in the mobile environments.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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