發(fā)布時(shí)間：2020-03-24 21:11

【摘要】：隨著圖像處理算法的多樣化與計(jì)算機(jī)處理技術(shù)的成熟發(fā)展,人機(jī)交互技術(shù)有了飛速的發(fā)展,從開(kāi)始單一的鼠標(biāo)控制轉(zhuǎn)換為如今多樣化的交互方式,其中基于視覺(jué)的交互方式在人機(jī)交互領(lǐng)域是當(dāng)前研究的熱門(mén)方向,包含了手勢(shì)識(shí)別和行為識(shí)別研究等多個(gè)內(nèi)容。手勢(shì)動(dòng)作是人類(lèi)肢體語(yǔ)言的一部分,人們可通過(guò)定義手勢(shì)得到對(duì)應(yīng)的含義,對(duì)于機(jī)器,手勢(shì)相比于單詞更簡(jiǎn)單,更易于學(xué)習(xí),因而手勢(shì)作為直觀(guān)自然的交流方式在人機(jī)交互領(lǐng)域受到了研究者們的青睞。FPGA作為一款硬件微處理器,越來(lái)越多的應(yīng)用于圖像處理和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)方面;本文采用FPGA來(lái)實(shí)現(xiàn)手勢(shì)識(shí)別中設(shè)計(jì)的算法,完成手勢(shì)的識(shí)別功能,極大地提高了識(shí)別的速度和效率。本文首先根據(jù)手勢(shì)識(shí)別系統(tǒng)中所涉及的步驟,對(duì)相應(yīng)的算法進(jìn)行了介紹和分析,分別有手勢(shì)圖像預(yù)處理算法、手勢(shì)分割算法、特征提取和識(shí)別算法,對(duì)比各個(gè)算法的特性,本文預(yù)先定義了十種數(shù)字手勢(shì),針對(duì)所研究的手勢(shì),選取了適合的算法,并在此基礎(chǔ)上提出了一種基于膚色模型和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的手勢(shì)識(shí)別算法�；贔PGA設(shè)計(jì)構(gòu)建了手勢(shì)的硬件識(shí)別系統(tǒng),硬件平臺(tái)選用黑金開(kāi)發(fā)板AX515,通過(guò)OV5650攝像頭套件對(duì)手勢(shì)圖像進(jìn)行采集,LCD顯示屏對(duì)系統(tǒng)處理后的手勢(shì)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示,最終通過(guò)數(shù)碼管顯示識(shí)別結(jié)果。在FPGA內(nèi)部根據(jù)識(shí)別流程將系統(tǒng)劃分為圖像采集模塊,預(yù)處理模塊,手勢(shì)分割模塊,特征提取和手勢(shì)識(shí)別五大模塊。其次,根據(jù)FPGA的設(shè)計(jì)特點(diǎn),對(duì)圖像采集和顯示模塊,圖像預(yù)處理中值濾波算法、膚色分割算法、形態(tài)學(xué)運(yùn)算、Canny邊緣檢測(cè)、Hu不變矩特征提取算法和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建了工程,進(jìn)行了設(shè)計(jì)、仿真和實(shí)現(xiàn)。其中對(duì)Canny邊緣檢測(cè)和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)涉及到的復(fù)雜運(yùn)算通過(guò)簡(jiǎn)化設(shè)計(jì),利用流水線(xiàn)完成了設(shè)計(jì),由于其計(jì)算量相對(duì)而言較大且復(fù)雜,對(duì)其硬件實(shí)現(xiàn)耗費(fèi)較多時(shí)長(zhǎng)。最后在硬件系統(tǒng)所需要的子模塊搭建完成后,本系統(tǒng)分別通過(guò)軟件和硬件的方式對(duì)十種手勢(shì)進(jìn)行了測(cè)試和驗(yàn)證。一方面得到了算法的處理效果,軟件的識(shí)別率;另一方面得到了硬件的識(shí)別結(jié)果和耗費(fèi)器件資源的情況,通過(guò)測(cè)試結(jié)果得到了本系統(tǒng)的硬件識(shí)別率。經(jīng)驗(yàn)證,本系統(tǒng)達(dá)到了設(shè)計(jì)的基本功能,在速度上相較于軟件有著明顯的優(yōu)勢(shì)。
【圖文】：

擬的知名景點(diǎn)。(4) 虛擬現(xiàn)實(shí)（VR—Virtual Reality）虛擬現(xiàn)實(shí)是基于真實(shí)和虛構(gòu)空間，由計(jì)算機(jī)生成的模擬環(huán)境，令用戶(hù)獲得身臨浸式體驗(yàn)，各種交互行為用于刺激用戶(hù)的視覺(jué)、觸覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)和其他感知系統(tǒng)，面的感官體驗(yàn)。目前人們的體驗(yàn)往往受制于 VR 與外界互動(dòng)不夠直接自然，與法相比，手勢(shì)識(shí)別可以在虛擬環(huán)境中為人們提供更逼真的手勢(shì)定位和控制能力直接的人機(jī)交互方式。(a) 智能家居 (b) 智能汽車(chē)

蘭州交通大學(xué)碩士學(xué)位論文1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀手勢(shì)識(shí)別的技術(shù)經(jīng)過(guò)了一系列的發(fā)展變化，最初的手勢(shì)識(shí)別是利用可穿戴設(shè)備，將傳感器置于手與胳膊各關(guān)節(jié)，利用有線(xiàn)方式將用戶(hù)關(guān)節(jié)連接到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，從而檢測(cè)其角度和空間位置，這種識(shí)別技術(shù)可提供良好的檢測(cè)識(shí)別效果，但將其應(yīng)用于生活中時(shí)價(jià)格比較昂貴；然后光學(xué)標(biāo)記方法取代人手可穿戴設(shè)備，將光學(xué)標(biāo)記放置在人手上，通過(guò)紅外線(xiàn)掃描可以將手位置和手指的變化傳送到系統(tǒng)屏幕，，用于實(shí)現(xiàn)手勢(shì)識(shí)別的光學(xué)標(biāo)記方法所用設(shè)備較為復(fù)雜；借助外部?jī)x器與設(shè)備在一定程度上提高了手勢(shì)識(shí)別的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性，但同時(shí)它也掩蓋了手勢(shì)能自然表達(dá)的特性。為此人們轉(zhuǎn)向?qū)で蟾幼匀坏淖R(shí)別方式，此時(shí)基于視覺(jué)的手勢(shì)識(shí)別開(kāi)始出現(xiàn)，基于視覺(jué)的手勢(shì)識(shí)別是通過(guò)采集到視頻或圖像，利用圖像處理算法和計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)對(duì)圖像進(jìn)行處理以達(dá)到識(shí)別手勢(shì)的目的。
【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TP391.41;TN791

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本文編號(hào)：2598862