【摘要】：隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步,人機(jī)交互正在朝著人性化與簡單化的方向不斷發(fā)展,非接觸式手勢(shì)交互逐漸成為人機(jī)交互的一個(gè)重要方式。與鼠標(biāo)、鍵盤、觸摸屏等接觸式的操作方式相比,非接觸式的手勢(shì)交互更加符合人的自然行為。近年來,隨著計(jì)算機(jī)視覺和圖像處理技術(shù)的發(fā)展,基于機(jī)器視覺的手勢(shì)與計(jì)算機(jī)交互的方式正在成為新型人機(jī)交互方式的主流。然而,現(xiàn)有的手勢(shì)交互體驗(yàn)并不理想,如何克服環(huán)境因素的干擾,準(zhǔn)確獲取手勢(shì)信息并進(jìn)行有效識(shí)別,如何設(shè)計(jì)一種友好、高效的手勢(shì)交互方式來實(shí)現(xiàn)人與計(jì)算機(jī)之間的直接對(duì)話,是本文研究要解決的主要問題。本文主要的研究工作包括:(1)通過Kinect傳感器獲取人體手臂骨骼關(guān)節(jié)信息,提取有效手臂手關(guān)節(jié)點(diǎn)在三維空間的運(yùn)動(dòng)軌跡,并將三維運(yùn)動(dòng)軌跡轉(zhuǎn)化為一維的手勢(shì)軌跡,結(jié)合手勢(shì)軌跡的表觀特征,提出了一種速度與角度相結(jié)合進(jìn)行手勢(shì)分割的方法,進(jìn)而利用改進(jìn)的動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整(dynamic time warp,DTW)算法實(shí)現(xiàn)了在復(fù)雜環(huán)境和不同光照條件下對(duì)動(dòng)態(tài)手勢(shì)的快速、高效識(shí)別。(2)將手關(guān)節(jié)點(diǎn)的空間坐標(biāo)位置轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)屏幕上的光標(biāo)位置,從而可根據(jù)手關(guān)節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)來確定光標(biāo)的移動(dòng)方向和移動(dòng)距離,實(shí)現(xiàn)對(duì)光標(biāo)的定位。將手勢(shì)識(shí)別結(jié)果轉(zhuǎn)換為鼠標(biāo)操作指令發(fā)送給計(jì)算機(jī),實(shí)現(xiàn)手勢(shì)與鼠標(biāo)的映射。(3)基于MFC開發(fā)了一款手勢(shì)操作五子棋游戲軟件,可利用設(shè)計(jì)的手勢(shì)來操作游戲,實(shí)現(xiàn)了一種非接觸式的手勢(shì)交互應(yīng)用。非接觸式手勢(shì)交互技術(shù)解放了用戶肢體及其在空間上的限制,是智能人機(jī)交互研究領(lǐng)域的重要組成部分。將智能科技與傳統(tǒng)交互模式結(jié)合,開發(fā)一種新的交互技術(shù)適應(yīng)了當(dāng)前科技發(fā)展的趨勢(shì)。本課題得到國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“No.61573029”和北京市自然科學(xué)基金項(xiàng)目“No.4162012”的資助,對(duì)于促進(jìn)手勢(shì)交互技術(shù)的廣泛應(yīng)用具有重要實(shí)際意義。
[Abstract]:With the progress of computer technology, human-computer interaction is developing towards humanization and simplification, and contactless gesture interaction has gradually become an important way of human-computer interaction. Compared with mouse, keyboard, touch screen and other contact operation methods, contactless gesture interaction is more in line with human natural behavior. In recent years, with the development of computer vision and image processing technology, gesture and computer interaction based on machine vision is becoming the mainstream of new human-computer interaction. However, the existing gesture interaction experience is not ideal, how to overcome the interference of environmental factors, accurately obtain gesture information and effectively identify, how to design a friendly, Efficient gesture interaction to realize the direct dialogue between people and computers is the main problem to be solved in this paper. The main research work of this paper is as follows: (1) the bone and joint information of human arm is obtained by Kinect sensor, the movement trajectory of effective arm hand node in three dimensional space is extracted, and the three dimensional motion trajectory is transformed into one dimensional gesture trajectory. Based on the apparent characteristics of gesture trajectory, a method of gesture segmentation based on speed and angle is proposed, and then the improved dynamic time warping (dynamic time warp, is used. DTW) algorithm realizes the fast and efficient recognition of dynamic gestures in complex environment and different lighting conditions. (2) the spatial coordinate position of the hand node is transformed into the cursor position on the computer screen. Therefore, the moving direction and distance of the cursor can be determined according to the movement of the hand node, and the positioning of the cursor can be realized. The result of gesture recognition is converted into mouse operation instruction and sent to computer to realize the mapping between gesture and mouse. (3) based on MFC, a kind of gesture operation Gobang game software is developed, which can use the designed gesture to operate the game. A contactless gesture interaction application is implemented. Contactless gesture interaction technology liberates user limbs and their spatial limitations, and is an important part of intelligent human-computer interaction research field. Combining intelligent science and technology with traditional interaction mode, a new interactive technology is developed to adapt to the current trend of scientific and technological development. This project is supported by the National Natural Science Foundation of China (No.61573029) and the Beijing Natural Science Foundation of Beijing (No.4162012). It is of great practical significance to promote the wide application of gesture interaction technology.
【學(xué)位授予單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP391.41

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本文編號(hào)：2482316