连续动态手势识别的研究

来源 :四川师范大学 | 被引量 : 6次 | 上传用户:Einsun19791217
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人机交互(Human Computer Interaction, HCI)技术在各个领域内,都占据了重要的地位。手势作为人机交互最直观、形象和生动的手段,理所当然地成为研究人机交互课题中的热点之一。本文利用单目摄像头,对单手的运动进行识别研究。所以,本文以连续动态手势识别的研究为题,主要解决手势分割时,光照、人脸、手臂及类肤色对手掌分割的干扰,以及连续手势识别时,如何将预定义的孤立手势与非意义的动作区分开,如何确定一个手势的起点和终点等这些问题。为了完成本课题以及解决前面所提到的问题,本文对相应的算法进行了研究,提出了一定的解决方案,并进行了大量的实验,实验证明:本文提出的解决相应问题的方案是可行的,并取得了很好的结果。手势识别过程中,主要包括手势分割、特征提取和手势识别三个关键环节,因此,本文的研究工作如下:1)采用融合肤色检测和运动检测的手掌分割方法,能够有效解决光照、人脸、手臂及类肤色对手掌分割的干扰。本文首先进行图像预处理,使光照均衡,并进行去噪;然后采用YCbCr肤色检测和单高斯背景差分法相结合的方法,能够将相对静止的人脸及类肤色去除掉,得到粗糙的手部区域;接着采用形态学中的开闭操作和标记连通区域的图像后处理方法,能够去除多余的小区域,填充孔洞,得到完整的手部区域。2)将方向链码编码的方法作为手势运动轨迹的特征,该特征提取方法比较简单,大大减少了计算量。手掌分割后,得到一系列手掌区域的质心点,连接这些质心点,得到手势运动的轨迹。根据两相邻质心点的坐标,求得质心点的夹角。本文采用12方向链码,即用1~12来编码这些夹角,最终得到一维特征向量。3)研究了基于隐马尔科夫模型(Hidden Markov Model, HMM)的门限模型方法,并应用于连续动态手势的识别,能够将预定义的手势和非意义的动作区分开,以及确定一个手势的起点和终点。本文首先采用HMM对预定义的孤立动态手势进行识别,得到每个预定义孤立动态手势的HMM;然后将每个预定义孤立动态手势的HMM合并成一个基于HMM的门限模型;最后用门限模型和每个预定义孤立动态手势的HMM,来识别连续动态手势。
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